Анотація до роботи:

Михайлова Є.О. Одержання хімічно осадженого карбонату кальцію з відходів содового виробництва. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.01 - технологія неорганічних речовин. – Національний технічний університет “Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2006.

Дисертаційну роботу присвячено розробленню технології одержання хімічно осадженого карбонату кальцію, що використовується як наповнювач для створення різних композиційних матеріалів, з відходів підприємств по виробництву содопродуктів. За результатами комплексних теоретичних і експериментальних досліджень визначено перспективність застосування як сировини дистилерної рідини виробництва кальцинованої соди, яка містить іони кальцію, та надлишкового маточного розчину виробництва очищеного гідрокарбонату натрію, до складу якого входять карбонатні та гідрокарбонатні іони. Встановлено вплив технологічних параметрів на ступінь осадження СаСО₃, насипну густину, питому поверхню та фазовий склад отриманого продукту. Визначено кінетичні характеристики (порядок реакції, константу швидкості, енергію активації), а також умови перебігу процесу утворення карбонату кальцію у дифузійно-кінетичній (перехідній) області. Запропоновано механізм процесу осадження карбонату кальцію з відповідних розчинів, в основі якого лежать процеси перекристалізації його кристалографічних модифікацій (кальциту, арагоніту, ватериту). Проведено оптимізацію технологічного режиму та розроблено принципову апаратурно-технологічну схему виробництва. Показано технологічну та економічну ефективність впровадження запропонованого способу.

Дисертаційну роботу присвячено вирішенню важливої науково-практичної задачі по створенню технології одержання хімічно осадженого карбонату кальцію з відходів содових виробництв, яка дозволяє одержати продукт необхідної якості.

1. На підставі дослідження процесу осадження карбонату кальцію за різних технологічних умов розроблено математичні моделі залежності насипної густини і площі питомої поверхні продукту від часу і температури процесу та фазового складу осаду, які дозволяють проводити оптимізацію технологічного процесу.

2. Встановлено, що одержати продукт, який задовольнятиме вимогам усіх показників ГОСТ 8253-79, можливо при одночасному змішуванні освітленої дистилерної рідини та надлишкового маточного розчину за умов стехіометричного відношення реагуючих речовин при температурі 353-358К протягом не більше 3-х хвилин. Більш тривалий час процесу осадження призводить до зростання насипної густини карбонату кальцію.

3. За результатами кінетичних досліджень одержано рівняння залежності ступеня осадження карбонату кальцію від температури, часу та абсолютного пересичення вихідного розчину. Визначено кінетичні характеристики: порядок реакції – 2, константа швидкості при оптимальній температурі ведення процесу (356К) – 0,1059 моль^-1дм³с^-1, енергія активації – 22,824 кДж/моль, яка свідчить про дифузійно-кінетичну (перехідну) область перебігу процесу утворення карбонату кальцію. Ступінь осадження в цьому випадку складатиме 96,5%.

4. Встановлено механізм утворення осаду СаСО₃ шляхом визначення фазового складу та кінетики осадження кожної фази карбонату кальцію (кальциту, арагоніту та ватериту) за різних технологічних умов, який полягає у тому, що процес осадження карбонату кальцію є двохстадійним, межа завершення яких на осі часу відповідає 5 хвилинам. На кожній стадії відбувається кристалізація відповідної фази до деякого значення його ступеня осадження, після чого спостерігається її перекристалізація у іншу форму СаСО₃. Перетворення відбувається шляхом розчинення одних та утворення нових частинок, а не за рахунок зміни структури вже існуючої фази. Зміна якісного складу одержаних осадів карбонату кальцію у часі при різних температурах призводить до відповідних змін фізико-хімічних характеристик продукту.

5. На основі теоретичних та експериментальних досліджень запропоновано принципову апаратурно-технологічну схему одержання хімічно осадженого карбонату кальцію з рідинних відходів содового виробництва, доцільність якої доведено попередніми техніко-економічними розрахунками.

6. Результати досліджень передано Державному науково-дослідному і проектному інституту основної хімії (НІОХІМ) (м. Харків) для використання при вдосконаленні технології існуючих і проектуванні нових виробництв содопродуктів у ВАТ “Лисичанська сода” (м. Лисичанськ) та ВАТ “Кримський содовий завод” (м. Красноперекопськ), а також впроваджені у практику навчального процесу студентів за спеціальністю 091602 “Хімічна технологія неорганічних речовин” НТУ “ХПІ”.

Публікації автора:

1. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Сахаров А.А., Панасенко В.А., Найда Н.В. Свойства, область применения и способы производства химически осажденного карбоната кальция // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск: УГХТУ. – 2004. – №1. – С. 81-84.

Здобувачем наведено загальний аналіз властивостей, галузей застосування та способів виробництва хімічно осадженого карбонату кальцію.

2. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Найда Н.В., Панасенко В.А. О получении высококачественного химически осажденного карбоната кальция // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2004. – №13. – С. 123-126.

Здобувачем досліджено вплив способу змішування вихідних розчинів, концентрації і мольного відношення реагуючих речовин, температури і часу проведення процесу на якість осадженого карбонату кальцію.

3. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Панасенко В.А., Найда Н.В. Возможные пути утилизации отходов содового производства с получением товарных продуктов // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2004. – №38. – С. 88-92.

Здобувачем наведено характеристику дистилерної рідини виробництва кальцинованої соди та надлишкового маточного розчину виробництва очищеного гідрокарбонату натрію, і запропоновано шляхи їх утилізації з одержанням товарного продукту у вигляді осадженого СаСО₃.

4. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Панасенко В.А., Колупаева З.И. Влияние основных параметров процесса осаждения на качество химически осажденного карбоната кальция // Вопросы химии и химической технологии. – Днепропетровск: УГХТУ. – 2005. – №4. – С. 45-48.

Здобувачем проведено дослідження, які встановлюють залежність насипної густини та фазового складу продукту від умов його одержання.

5. Молчанов В.І., Лобойко О.Я., Михайлова Є.О., Панасенко В.О. Хімічно осаджений карбонат кальцію з рідинних відходів содового виробництва. Технологічні та кінетичні аспекти // Хімічна промисловість України. – 2006. – №1(72). – С. 3-7.

Здобувачем досліджено кінетичні закономірності осадження карбонату кальцію та запропоновано рівняння, що встановлює залежність ступеня осадження СаСО₃ від температури і часу процесу.

6. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Молчанов В.И., Панасенко В.А. Перспективные направления утилизации отходов содового производства // Тезисы докладов конференции с международным участием «Сотрудничество для решения проблемы отходов». – Харьков: ИД «ИНЖЕК». – 2004. – С. 177-178.

Здобувачем наведено загальна характеристика відходів содових виробництв і обґрунтовано можливість їх використання як сировини для одержання осадженого карбонату кальцію.

7. Михайлова Є.О., Лобойко О.Я., Панасенко В.О., Найда Н.В. Одержання тонкодисперсного хімічно осадженого карбонату кальцію // Анотації доповідей ХІІ міжнародної науково-практичної конференції “Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я”. – Харків: НТУ “ХПІ”. – 2004. – С. 464.

Здобувачем досліджено вплив способу змішування вихідних розчинів, температури і часу процесу осадження на фізико-хімічні властивості одержаного продукту.

8. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Найда Н.В., Панасенко В.А. Метод планирования эксперимента для определения условий получения химически осажденного карбоната кальция из отходов содового производства // Збірник наукових праць міжнародної науково-практичної конференції “Комплексне використання сировини енерго- та ресурсозберігаючі технології у виробництві неорганічних речовин”. – Черкаси: “Вертикаль”. – 2004. – С. 106-107.

Здобувачем визначено напрямок і методику проведення досліджень щодо одержання осадженого карбонату кальцію з застосуванням методу планування експерименту.

9. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Найда Н.В., Панасенко В.А. Технология химически осажденного карбоната кальция с высокими показателями качества // Сборник тезисов докладов II конференции «Фундаментальная наука в интересах развития химической и химико-фармацевтической промышленности». – Новосибирск: Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. – 2004. – С. 133-136.

Здобувачем наведено спосіб одержання осадженого карбонату кальцію, за умов якого утворюється хімічно чистий продукт, що може використовуватися в харчовій, фармацевтичній, косметичній та інших галузях промисловості.

10. Михайлова Е.А., Лобойко А.Я., Панасенко В.А. Решение проблемы утилизации жидких отходов предприятий по производству содопродуктов // Збірник наукових статей міжнародної науково-практичної конференції “Екологічна безпека: проблеми і шляхи вирішення”. – Том 2. – Харків: Райдер. – 2005. – С. 68-70.

Здобувачем наведено спосіб утилізації рідинних відходів содових виробництв з одержанням товарного продукту у вигляді хімічно осадженого карбонату кальцію.