Том 6 стр. 362–385

С.Б. Ярусова, П.С. Гордиенко, С.Н. Данилова, Д.В. Достовалов, И.Г. Жевтун, И.Ю. Буравлев, А.А. Охлопкова, Г.Ф. Крысенко

 

ПОЛУЧЕНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИЛИКАТНЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА БОРНОЙ КИСЛОТЫ: ОБЗОР

 

Аннотация. В статье рассмотрены предлагаемые технологические схемы переработки отходов производства борной кислоты (борогипса), накопленных на территории Дальневосточного региона РФ в значительных объемах. Показано, что в перечне потенциальной полезной продукции из борогипса основной сегмент принадлежит получению строительных материалов и различным соединениям на основе силикатов (диоксид кремния, жидкое натриевое стекло, волластонит, натрийкальций-силикатные стекла). Приведены результаты собственных исследований авторов, связанных с разработкой физико-химических основ комплексной переработки борогипса с получением многофункциональных минеральных наполнителей на основе силикатов кальция (в том числе, игольчатого волластонита), белой сажи, керамических матриц, удобрений.

Ключевые слова: отходы производства борной кислоты, борогипс, комплексная переработка, силикатные материалы, гидросиликаты кальция, волластонит, функциональные материалы.

Для цитирования: Получение и перспективы применения силикатных материалов из промышленных отходов производства борной кислоты: обзор / С.Б.Ярусова, П.С.Гордиенко, С.Н.Данилова, Д.В.Достовалов, И.Г.Жевтун, И.Ю.Буравлев, А.А.Охлопкова, Г.Ф.Крысенко // Управление техносферой: электрон. журнал, 2023. Т.6. Вып.3. URL: https://technosphere-ing.ru С. 362–385 . DOI: 10.34828/UdSU.2023.43.86.006

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

  1. Очередное экологическое ЧП зафиксировано в Комсомольске-на-Амуре [Электронный ресурс]. URL: http://www.ecoindustry.ru/NEWS/view/36663.html. (Дата обращения: 12.01.2023).
  2. Абдикеев Н.М. Импортозамещение в высокотехнологичных отраслях промышленности в условиях внешних санкций // Управленческие науки, 2022. Т.12(3). С.53–69.
  3. Импортозамещение в промышленности: новые проекты и их финансирование. URL: https://www.garant.ru/news/1581704/ (дата обращения: 12.01.2023).
  4. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Пашнина Е.В. и др. К вопросу о комплексной переработке техногенных месторождений, расположенных на территории монопрофильных муниципальных образований Приморского края // Малые города как фактор развития производительных сил Дальнего Востока: материалы региональной (с международным участием) научно-практической конференции. г. Большой Камень, 21–22 октября 2016 г. Научное электронное издание. Владивосток: ДВФУ, 2016. С. 33–41.
  5. Резолюция конференции // Социально-экономическое развитие моногородов: традиции и инновации: материалы научно-практической конференции с международным участием, г. Дальнегорск, 26–27 мая 2016 г. Владивосток: ДВФУ, 2016. С. 416–420.
  6. Красиков И.С. БОР: флагману горной химии Приморья – 40 лет. Хабаровск: Издательский дом «Приамурские ведомости», 1999. 176 с.
  7. Семлёв В.С., Кондриков Н.Б., Реутов В.А. Получение неорганических материалов (гипса, высокодисперсного диоксида кремни и жидкого натриевого стекла) из минеральных промышленных отходов // Принципы и процессы создания неорганических материалов: Межд. Симпозиум (Третьи Самсоновские чтения), 12–15 апреля 2006 г., Хабаровск: [материалы симпозиума]: Изд-во ТОГУ, 2006. С. 150–152.
  8. Патент 2036178 РФ, МПК C04B11/02. Способ производства гипсового вяжущего / В.М. Дымский, Т.С. Шевякова. № 4841147/33; заявл.05.1990; опубл. 27.05.1995.
  9. Григорян К.Г., Багинова Л.Г., Айрапетян С.М и др. Вяжущий материал на основе борогипса // Химическая технология, 2016. № 2. С. 50–54.
  10. Научное обоснование и разработка технологии переработки отходов производства борной кислоты и комплексности использования минерального сырья: монография / С.А. Патеюк, А.Н. Хатькова, Л.В. Шумилова; Забайкальский государственный университет. Чита: ЗабГУ, 2022. 194 с.
  11. Левковский И.А., Усанов Г.И. Производственный потенциал переработки отходов сернокислотного производства // Студенческий научный форум 2014: международная студенческая электронная научная конференция, 2014. С. 58.
  12. Патент 2324654 РФ, МПК C01F 11/46; B03D 1/02. Способ переработки гипсосодержащего сырья / В.С.Семлев, В.А.Реутов, Н.Б.Кондриков. № 2006127319/15; заявл. 27.07.2006; опубл. 20.05.08, Бюл. № 14.
  13. Патент 2617480 РФ, МПК C04B11/00. Способ изготовления строительных материалов / Э.А. Дмитриев, В.В. Петров, А.Е. Проценко и др. № 2015136342; заявл.08.2015; опубл. 25.04.2017.
  14. Химические добавки для арболита: обзор, исследование эффективности, выводы. [Электронный ресурс] URL: https://stavba.ru/materialy/arbolit/himicheskie-dobavki-arbolita.html#i-6. (Дата обращения: 12.01.2023).
  15. Краснова В.Ф., Зотов Д.А. Применение химических добавок для изготовления арболита // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика, 2018. Т.6. № 4(40). С.38-41.
  16. Патент 2095326 РФ, МПК C04B28/00 (C04B28/00; 18:04; 111:20). Строительный раствор / А.В.Василисин, Д.Д.Сологуб. № 95118515/03; заявл.10.1995; опубл. 10.11.1997.
  17. А.с. 1512946 А1 СССР, С 04 B 22/00. Комплексная добавка в бетонную смесь / М.И. Минкевич, К.К. Кохановский, С.С. Сандыбаев и др. № 4171454/29-33; заявл. 04.01.87; опубл. 30.11.88, Бюл. № 44.
  18. А.с. 1446129 А1 СССР, С 04 В 35/22. Способ получения синтетического волластонита и диоксида серы / В.А. Ершов, Л.В. Юмашев, В.Л. Кузнецова и др. № 4249093/31-33; заявл. 25.05.87; опубл. 23.12.88, Бюл. № 47.
  19. Киндалюк Е.Г., Семлёв В.С., Кондриков Н.Б. и др. Выщелачивание шламов борогипса // Химия и химическое образование: IV Межд. Симпозиум, 16–19 мая 2007 г., Владивосток: [сб. науч. тр.]. Владивосток, 2007. С. 182.
  20. Семлёв В.С., Киндалюк Е.Г., Француз Д.А. и др. Получение жидкого натриевого стекла // Химия и химическое образование: IV Межд. Симпозиум, 16–19 мая 2007 г., Владивосток : [сб. науч. тр.]. Владивосток, 2007. С. 196–197.
  21. А.с. 1440879 А1 СССР, С 03 C 1/00, С 03 B 1/00. Способ получения стекломассы / К.С. Каткова, Т.И. Баландина, Э.П. Серегина и др. № 4171454/29-33; заявл. 04.01.87; опубл. 30.11.88, Бюл. № 44.
  22. Голов В.И., Тимофеева Я.О. Экологические проблемы использования бытовых и производственных отходов в качестве удобрений и возможности самоочищения почв от ксенобиотиков и тяжелых металлов // Вестник ТГЭУ. №4, 2005. С. 100–105.
  23. Голов В.И., Тимофеева Я.О. Бытовые и промышленные отходы: возможности утилизации и резервы самоочищения почвенного покрова // Вестник ДВО РАН, 2008. № 1. С. 91–97.
  24. Патент 2346917 РФ, МПК C05F11/02. Органоминеральное удобрение на основе торфа / А.Н. Тимофеев, Н.И. Игнатов, Т.А. Асеева и др. № 2007114216/12; заявл. 16.04.2007; опубл. 20.02.09.
  25. А.с. 1782971 А1 СССР, С 05 B 3/00, С 01 B 25/32. Способ получения дикальцийфосфата / М.Р. Танашева, М.С. Казымбетова. № 4861692/26; заявл. 21.08.90; опубл. 23.12.92, Бюл. № 47.
  26. А.с. 1331858 А1 СССР, С 01 C 1/02. Способ получения гранулированной аммиачной селитры / М.И. Кузьменков, С.П. Мартынчик, Г.В. Сушкевич и др. № 3903222/31-26; заявл. 31.05.85; опубл. 23.08.87, Бюл. № 31.
  27. А.с. 1333648 А1 СССР, С 02 F 1/58. Способ очистки сточных вод от поливинилового спирта / Г.К. Майлиева, В.Г. Калачева, Б.К. Нигметова и др. № 3975380/31-26; заявл. 07.08.85; опубл. 30.08.87, Бюл. № 32.
  28. А.с. 1320172 А1 СССР, С 04 В 17/50, С 04 F 11/08. Способ переработки гипссодержащего сырья на диоксид серы и известь / В.А. Живописцев, О.В. Назарова, Б.Ф. Федюшкин и др. № 4001774/23-26; заявл. 06.01.86; опубл. 30.06.87, Бюл. № 24.
  29. А.с. 1763361 А1 СССР, С 01 B 25/01. Способ окускования фосфатного сырья / К.Т. Жантасов, Л.М. Воложин, Е.Б. Грант и др. № 4819516/26; заявл. 25.04.90; опубл. 23.09.92, Бюл. № 35.
  30. Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Колзунов В.А. и др. Получение силикатов кальция из отходов переработки борсодержащего минерального сырья // Химическая технология, 2011. Т.12. № 3. С. 142–147.
  31. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С. Комплексная переработка отходов производства борной кислоты с получением функциональных материалов с заданными свойствами // Социально-экономическое развитие моногородов: традиции и инновации. Всероссийская научно-практическая очно-заочная конференция «» (г. Дальнегорск, 23–24 мая 2013 г.): материалы / Владивосток: ИД Дальневосточного федерального университета, 2013. С. 270–281.
  32. Патент 2601608 РФ, МПК C01B 33/24. Способ комплексной переработки борогипса / П.С. Гордиенко, С.Б. Ярусова, А.В. Козин и др. № 2015141651/05; заявл. 30.09.2015; опубл. 10.11.16, Бюл. № 31.
  33. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С. Комплексная переработка гипсовых промышленных отходов с получением функциональных материалов // Современные проблемы комплексной и глубокой переработки минерального сырья природного и техногенного происхождения (Плаксинские чтения – 2022): материалы международной конференции (г.Владивосток, 4–7 октября 2022 г.): Издательство Дальневосточного федерального университета, 2022. С. 412–415.
  34. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С. Комплексная переработка отходов производства борной кислоты // Прогрессивные методы обогащения и комплексная переработка природного и техногенного минерального сырья: материалы Международного совещания «» (Плаксинские чтения – 2014), г.Алматы (Республика Казахстан), 16–19 сентября 2014 г. Караганда: ТОО «Арко», 2014. С. 381–384.
  35. Функциональные керамические и композитные материалы практического назначения: синтез, свойства, применение: монография / под науч. ред. акад. РАН В.И. Сергиенко. Владивосток: Изд-во ВВГУ, 2022. 246 с.
  36. Гордиенко П.С., Баграмян В.В., Ярусова С.Б. и др. Влияние микроволновой обработки на кинетику формирования и морфологию гидросиликатов кальция // Журнал прикладной химии, 2012. Т. 85. Вып. 10. С. 1582–1586.
  37. Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Супонина А.П. и др. Влияние ультразвуковой обработки на кинетику формирования гидросиликата кальция из борсодержащих техногенных отходов // Химическая технология, 2014. Т.15, № 10. С. 577–581.
  38. Yarusova S.B., Gordienko P.S., Sharma Y.C. аnd others. Industrial waste as raw material for producing synthetic wollastonite in Russia. International Journal of Environmental Science and Development, 2017. Vol.8. № 1. pp. 1–5.
  39. Yarusova S.B., Gordienko P.S., Buravlev I.Yu. аnd others. Chapter 18 - The use of ultrasonic treatment in technological processes of complex processing of industrial waste: Energetic insights. Energy Aspects of Acoustic Cavitation and Sonochemistry. Editor(s): Oualid Hamdaoui, Kaouther Kerboua, Elsevier, 2022, pp. 299–313.
  40. Gordienko P.S., Yarusova S.B., Krysenko G.F. аnd others. Boron-containing wastes from mineral processing as a sorbent for Sr2+ ion removal from aqueous solutions. Pacific science review, 2012. Vol.14. № 3. pp. 269–274.
  41. Gordienko P.S., Yarusova S.B., Demidov M.I. аnd others. Strength of Hydrated Cement Based on Borogypsum. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 753, 022002.
  42. Гордиенко П.С., Крысенко Г.Ф., Ярусова С.Б. и др. Получение «белой сажи» из отходов борного производства // Фундаментальные исследования и прикладные разработки процессов переработки и утилизации техногенных образований: труды V Конгресса c международным участием и конференции молодых ученых «ТЕХНОГЕН-2021». Екатеринбург: УрО РАН, 2021. С. 183–186.
  43. Патент 2550188 РФ, МПК B01J 20/10; B01J 20/04; B01J 20/30. Способ получения силикатного сорбента / С.Б. Ярусова, П.С. Гордиенко, О.В. Гриванова. № 2013159093/05; заявл. 30.12.2013; опубл. 10.05.15, Бюл. № 13.
  44. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Юдаков А.А. и др Кинетика сорбции ионов тяжелых металлов сорбентом, полученным из отходов производства борной кислоты // Химическая технология, 2015. Т.16. № 10. С. 620–624.
  45. Экологические исследования на Дальнем Востоке России: история и современность: монография / под ред. В.Ю. Цыганкова, С.Б. Ярусовой; Владивостокский государственный университет. Владивосток: Изд-во ВВГУ, 2022. 380 с.
  46. Ярусова С.Б., Панасенко А.Е., Харченко У.В. и др. Синтез сорбента на основе техногенных отходов и возможности его использования для очистки водных сред от различных поллютантов // Инновационные технологии защиты окружающей среды в современном мире: материалы Всероссийской научной конференции с международным участием молодых ученых и специалистов, 18-19 марта 2021 г. Казань: Изд-во КНИТУ, 2021. С. 542–
  47. Yarusova S.B., Gordienko P.S., Kozin A.V. аnd others. Influence of synthetic calcium silicates on the strength properties of fine-grained concrete. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2018. Vol. 012041.
  48. Kharchenko U., Zemnukhova L., Yarusova S. аnd others. Use of silicate by‑products in water treatment processes and development of eco‑friendly self‑polishing antifouling coatings. International Journal of Environmental Science and Technology. 2022. Vol.19, Is.7. рр. 5945–5956.
  49. Шичалин О.О., Ярусова С.Б., Папынов Е.К. и др. Керамические матрицы на основе волластонита, полученные методом искрового плазменного спекания для иммобилизации кобальта-60 // Физико-химические проблемы адсорбции, структуры и химии поверхности нанопористых материалов: всероссийская конференция с международным участием (к 120-летию со дня рождения М.М.Дубинина), 18-22 октября, 2021, Москва. Сборник тезисов докладов. М.: ИФХЭ РАН, 2021. С. 195–
  50. Патент 2595682 РФ, МПК C01B 33/24; C30B 7/10; C30B 29/34; C30B 29/62; B82B 3/00; B82Y 40/00. Способ получения волластонита / П.С.Гордиенко, С.Б.Ярусова, А.В.Козин и др. № 2015141614/05; заявл. 30.09.2015; опубл. 27.08.16, бюл. № 24.
  51. Гордиенко П.С., Козин А.В., Ярусова С.Б. и др. Комплексная переработка отходов производства борной кислоты с получением материалов для стройиндустрии. Архитектура и строительство Дальнего Востока: Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). Отдельные статьи (специальный выпуск). № 12. М: Изд-во «Горная книга», 2014. С. 60–66.
  52. Гордиенко П.С., Ярусова С.Б., Козин А.В. и др. Материал на основе синтетического волластонита и его влияние на функциональные свойства мелкозернистого бетона. Перспективные материалы, 2017. № 9. С. 40–48.
  53. Данилова С.Н., Ярусова С.Б., Буравлев И.Ю. и др. Модифицирование СВМПЭ волластонитом, синтезированным из отходов борного производства. Полимерные материалы и технологии, 2021. Т.7. № 1. С. 71–82.
  54. Ярусова С.Б., Гордиенко П.С., Козин А.В. и др. Многотоннажные отходы на основе гипса сырье для получения волластонита. Технологии переработки отходов с получением новой продукции: материалы III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, г.Киров, 24 ноября 2021: Вятский государственный университет, 2021. С. 88–91.
  55. Данилова С.Н., Харченко У.В., Ярусова С.Б. и др. Использование синтетического волластонита на основе техногенного сырья в полимерах и покрытиях. Керамика и композиционные материалы: тезисы докладов X Всероссийской научной конференции. г.Сыктывкар, 26-27 октября 2021. ФИЦ Коми научный центр УрО РАН. С. 88–

 

Сведения об авторах

Ярусова Софья Борисовна

к.х.н., доцент, старший научный сотрудник. ФГБУН «Институт химии» Дальневосточного отделения РАН, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022, Россия.

Е-mal: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Гордиенко Павел Сергеевич

д.т.н., профессор, заведующий лабораторией. ФГБУН «Институт химии» Дальневосточного отделения РАН, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022, Россия.

Е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Данилова Сахаяна Николаевна

м.н.с.; лаборатория «Полимерные композиты для Севера». Институт естественных наук, ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова», ул. Белинского, д. 58, Республика Саха (Якутия), Якутск, 677000, Россия.

Е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Достовалов Демьян Викторович

к.т.н., научный сотрудник. ФГБУН «Институт химии» Дальневосточного отделения РАН, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022, Россия.

Е-mal: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Жевтун Иван Геннадьевич

к.т.н., научный сотрудник. ФГБУН «Институт химии» Дальневосточного отделения РАН, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022, Россия.

Е-mal: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Буравлев Игорь Юрьевич

к.х.н., доцент. Политехнический институт. ФГАОУ ВО «Дальневосточный федеральный университет», п. Аякс, 10, о. Русский, Владивосток, 690922, Россия.

Е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Охлопкова Айталина Алексеевна

д.т.н., профессор, г.н.с. учебно-научно-технологическая лаборатория «Технологии полимерных нанокомпозитов» им.С.А.Слепцовой. Институт естественных наук. ФГАОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет им.М.К.Аммосова», ул. Белинского, д. 58, Республика Саха (Якутия), Якутск, 677000, Россия.

Е-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Крысенко Галина Филипповна

к.х.н., научный сотрудник ФГБУН «Институт химии» Дальневосточного отделения РАН, пр-т 100-летия Владивостока, 159, Владивосток, 690022, Россия.

Е-mal: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 

Полнотекстовая версия - pdf(424kb)