Велика енциклопедія нафти і газу. Про рисі

Інституту хімії ДВО РАН - 40 років!

Доктор хімічних наук Людмила Олексіївна Земнухова завідує лабораторією хімії рідкісних металів Інституту хімії Далекосхідного відділення Російської академії наук. У керованому професором Л.А. Земнуховим колективі проведені систематичні дослідження перспективного сировини для хімічної промисловості, яка в тому числі випускає 1 4 бутандиол купити, - відходів виробництва рису, гречки з різних регіонів Росії, Китаю, В'єтнаму, Південної Кореї, які показали можливість отримання з них корисних для практики речовин і матеріалів : аморфного кремнезему, полісахаридів, ліпідів, пігментів, фурфуролу, ксиліту, целюлозної маси, інгібіторів ракових клітин, корозії стали, сорбентів ...

Розповідь Людмили Олексіївни в газеті мрійників і реалістів «Світлоград» присвячений таємниці кремнію, прихованої в рисовому лушпинні, якої у нас в країні, зокрема на Далекому Сході так і не знайшли поки гідного і прибуткового застосування.

«Я - хімік. І велика частина моєї наукової роботи, Яка почалася з моменту вступу до аспірантури до Рувен Лейзеровіч Давидовичу (нині він - головний науковий співробітник Інституту хімії ДВО РАН, доктор хімічних наук, професор, заслужений діяч науки Російської Федерації, Лауреат премії видатних вчених Далекого Сходу - імені професора В.Т. Бикова), була пов'язана з синтезом і дослідженням властивостей нових сполук сурми. Але ось одного разу, через 40 років після закінчення хімфаку Далекосхідного держуніверситету, ДСДУ (де були зроблені перші курсові роботи по отгонке фурфуролу з лушпиння рису і синтезу кремнійорганічних сполук), в одній точці знову перетнулися кремній і рисова лушпиння, відкривши переді мною новий захоплюючий світ, про який і хочеться розповісти.

Трохи про кремнії

Кремній є одним з елементів, досить добре вивчених людиною. Аналіз наукової літератури показує, що він згадується більш ніж в 25 тисячах літературних джерел. Незважаючи на те, що кремній використовувався первісною людиною ще 600 тисяч років тому у вигляді кам'яних знарядь праці, можливості цього елемента та його сполук розкривалися протягом століть надзвичайно повільно, але незмінно по висхідній лінії.

Складаючи по вазі 25 відсотків земної кори, кремній за ступенем поширення в природі знаходиться на другому місці, поступаючись кисню. Запаси кремнію, як сировини, практично невичерпні. І хоча він не зустрічається в вигляді вільного елементу через яскраво вираженого спорідненості з киснем, його з'єднання оточують нас всюди. Наприклад, діоксид, або кремнезем (SiO2). Таку формулу мають пісок, кварц, діатоміт, трепел, опал. Кремнезем входить до складу тальку, азбесту, різних силікатів, гранітів.

Починаючи з 1793 року вчені проаналізували різні біологічні об'єкти на утримання в них кремнію. Аналіз результатів дозволив відомому російському вченому В.І. Вернадському зробити висновок: «Не підлягає сумніву, що жодна жива речовина і ніякі організми не можуть існувати без кремнію». Чи знаєте ви, наприклад, що коли люди похилого віку б'ють хворі суглоби кропивою, вони вводять в свій організм гель діоксиду кремнію, який заповнює пекучі капіляри листя кропиви!

Інтерес до кремнію різко зріс після 1950 року, коли виникла електроніка на базі напівпровідникових властивостей цього елемента, кращих, ніж у германію. В даний час прилади на основі кремнію становлять близько 98 відсотків усіх вироблених у світі напівпровідникових приладів. Але для електроніки кремній потрібен дуже чистий: сума домішки різних металів повинна бути не нижче 10-6%! А стартовим (вихідним) речовиною для всіх з'єднань кремнію, в тому числі і для отримання чистого елементного кремнію, є діоксид кремнію (SiO2).

Діоксид кремнію знаходиться в природі або в кристалічній, або в аморфній формі, в чистому вигляді він прозорий (наприклад, гірський кришталь) або має білий колір (наприклад, діатоміт). Так, морський або річковий пісок являє собою кристалічну форму кремнезему, в якій багато домішок заліза, міді, марганцю, титану, хрому та інших металів. Вони надають піску ту чи іншу забарвлення залежно від природи металу та його змісту (відомо багато кристалічних модифікацій кварцу, що розрізняються за змістом домішок: аметист, раухтопаз, морион, цитрин, авантюрин, котяче око та ін.). Очистити такий пісок від домішок досить складно, тому що метали входять в кристалічну решітку кремнезему і утворюють міцні зв'язки. Щоб їх зруйнувати, треба пісок обов'язково розчинити в кислоті. У аморфному діоксиді кремнію немає жорсткої структури, а оксиди різних металів знаходяться у вільному стані між шарами з молекул окису кремнію, тому вони легко видаляються. Аморфний кремнезем хімічно активніший, і при необхідності його можна перевести за допомогою нагрівання в кристалічну форму, яку вже не можна перетворити назад в аморфну \u200b\u200b(простим нагріванням).

Світ кремнію надзвичайно різноманітний і не залишає байдужими вчених різного профілю, зіткнувшись з ним. Останні міжнародні наукові обговорення, присвячені природі діоксиду кремнію, пройшли в 2004 році в Сиктивкарі і Пущино.

Де взяти сировину для отримання кремнію і його сполук?

Мінеральних запасів вихідної сировини у нас в країні і світі багато. Наприклад, в Середній Азії або в Монголії перебувають невичерпні поклади піску. У пресі повідомлялося про родовищі чистого кварцового піску в Якутії. Є запаси (вже виснажені) гірського кришталю на Уралі і так далі. Серед покладів аморфного діоксиду кремнію найбільш відомо родовище діятимуть в Каліфорнії: величезна біла гора, яка утворилася з відкладень діатомових водоростей (вони утворюють свій фантастичний світ). І у нас в Японському морі є діатомові водорості, активно розмножуються двічі на рік (ранньою весною і восени), - з них можна було б отримувати чистий кремнезем. Але ... Будь-які мінеральні форми треба, принаймні, добути (спотворивши при цьому ландшафт) або виловити діатомові водорості спеціальними мережами з моря, привезти на збагачувальну фабрику і очистити від домішок. І це в той час, коли в світі щорічно утворюється майже сто мільйонів тонн звичайної рисового лушпиння, що є прекрасною сировиною - дешевим, поновлюваних, з хімічним складом, постійним для даного регіону і сорту рослини, придатним для отримання близько 15 мільйонів тонн чистого аморфного кремнезему!

Чи є зв'язок між рисової соломою і космічним кораблем?

Так є. І не тільки з соломою, а й з лушпинням. І не тільки з космічним кораблем, але і з телевізором і музичним центром, посудній і зубної пастами, бронежилетом і сонячними батареями ... А точкою дотику всіх цих предметів є хімічний елемент кремній (Si). Перша публікація з дослідження рисового лушпиння з'явилася в 1871 році в Німеччині, наступна - через два роки в США. Зараз дослідження проводяться в усіх країнах, які вирощують рис. У Каліфорнії навіть три компанії виділяли грант в 2 мільйони доларів на роботу з комплексної утилізації в Сполучених Штатах рисової соломи.

Представники багатьох кремнієм рослин зустрічаються серед багатьох родин, в основному тропічної форми. У нас в Примор'ї багато діоксиду кремнію знаходиться в польовому хвощі, який здавна використовувався для чищення домашньої посуду і полірування дерева, або в хвої деяких дерев. Але хвощ або хвою треба спеціально збирати, а вся рисова лушпиння концентрується в одному місці - на підприємстві при очищенні зерна.

Трохи про виробництво рису і його відходах

Рис - один з найбільш цінних харчових продуктів у світі, він займає друге місце після пшениці по площі посівів, а за валовими зборами навіть перевершує її. У Примор'ї (м Уссурійськ) багато років виведенням нових сортів рису займається кандидат біологічних наук В.А. Ковалевська.

Зерно рису знаходиться в оболонці, яку вчені називають квіткової лускою, а виробничники - лушпинням або лушпинням. Восени зерно з полів звозиться на крупозаводи, де воно очищається від оболонки, а солома залишається в полі. Очищене від лушпиння зерно має жовтий колір, а для отримання звичного споживачеві білого кольору рис шліфують, видаляючи верхній шар. Таким чином, в процесі отримання крупи білого шліфованого рису утворюється три види відходів: солома, квіткова луска (лузга, лушпиння) і висівки (мучка). Кількість відходів на підприємстві при отриманні крупи рису становить до 30 відсотків від маси сухого зерна.

Що зараз роблять з відходами?

Солому використовують для потреб сільського господарства, але часто її просто спалюють на полях, забруднюючи при цьому навколишнє середовище. Висівки, як правило, йдуть на корм тваринам. Останнім часом в літературі повідомляється про отримання з них фармацевтичних і харчових продуктів.

Лушпиння має більш широкий спектр застосування. Її використовують для упаковки (пам'ятаєте, з Китаю надходили до нас ящики з яблуками в рисовому лушпинні?), Для виготовлення абразивів, термо- і звукоізолятором, сорбентів для очищення соків, води, повітря від пилу, для поліпшення структури грунтів, наповнювача для пластмас, смол, клеєної фанери, будівельних матеріалів, добавки в корм тваринам і птиці. Наприклад, в селищі Чернігівка Приморського краю, де знаходився крупозавод, зруйнований в роки перебудови, змішували мучку з лушпинням рису, дробили і продавали як кормову суміш. У Краснодарському краї та інших регіонах країни щоденне освіту десятків тонн лушпиння досі викликає «головний біль» у керівників заводів.

В кінці ХХ століття найбільш раціонально організував утилізацію лушпиння рису Таїланд: на підприємстві, одному з найбільших, за день переробляли до 500 тонн рису і отримували 100 тонн лушпиння! У березні 1997 року був запущений завод, що використовує як паливо рисову лушпиння, - він виробляє енергію потужністю 2,5 мегават. Димові гази і перегрітий пар йдуть на отримання гарячої води, необхідної для сушіння крупи, а зола автоматично завантажується в контейнери і продається в Європу і, мабуть, в Росію. Доходи підприємства тільки від продажу золи складають більше 300 тисяч доларів на рік.

Це ефективне використання?

Ні! А чому? Відповідаю, грунтуючись на аналізі наукової літератури: відходи від виробництва рису відрізняються за своїм хімічним складом від усіх інших злакових культур перш за все великим вмістом в соломі і лушпинні аморфного діоксиду кремнію. Тому теплотворна здатність соломи і лушпиння нижче, ніж у деревини або соломи і лушпиння інших зернових (наприклад вівса, гречки), а при спалюванні утворюється багато дрібнодисперсного золи, яка має обмежений діапазон можливого використання (хоча і вона може приносити дохід виробникам лушпиння). Якість корму або добрива з лушпиння і соломи дуже низька також через високий вміст кремнезему. Дроблення рисових відходів швидко призводить до зносу обладнання в силу їх високої абразивності. Хімічний склад усіх відходів рису (соломи, лушпиння і мучки) вказує на наявність ряду корисних людині речовин.

Що і скільки можна отримувати з відходів виробництва рису?

В даний час перелік способів використання тільки рисової лузги, запропонованих у науковій і технічній літературі, настільки великий, що, здавалося б, не повинно виникати жодних проблем. Перший ґрунтовний огляд по використанню лушпиння з'явився ще в 1947 році в США. Однак, виявляється, в більшості випадків, і в першу чергу це відноситься до нашої країни, головну роль грає не технологія, а поєднання ряду факторів: відсутність інформації у власників рисових відходів, економічний стан регіону, соціальна і політична ситуація. У США вже давно працюють заводи, які отримують золу рисового лушпиння хорошої якості, або аморфний кремнезем. (Зразки золи з Таїланду і Китаю (Харбін), які нам довелося досліджувати, складалися з аморфної і кристалічної фаз.)

І все ж уявімо собі, що поруч з підприємством, очищує зерна рису, варто завод, сировиною для якого є всі відходи рослини: солома, лушпиння і мучка. Що ж і в якому обсязі цей завод може виробляти? Найпростіший перелік можливої \u200b\u200bпродукції з 1 тонни сировини наступний.

1. Аморфний діоксид кремнію - з соломи: від 70 до 120 кг, а з лушпиння - від 120 до 200 кг кремнезему, зміст SiO2 від 90 до 99,999%.

2. Фурфурол - з соломи і з лузги - не менше 50 кг.

3. Ксиліт - з лушпиння: до 80 кг. Варто приблизно в три рази дорожче цукру.

4. Сировина для біленої целюлози - з соломи і лушпиння - до 320 кг.

5. Рисове масло - з висівок: до 180 кг. У 1966 році рисове масло отримували в Бразилії, Бірмі, Чилі, Індії, Японії і США (кращий метод його отримання - НЕ пресування, а екстрагування розчинниками або вуглекислотою).

6. Фітин і інші похідні фітіновой кислоти - з мучки: до 40 кг.

7. Оцтова і щавлева кислоти, етиловий спирт, ванілін, гамма орізанол, моногалактозілдіацілгліцеріни і деякі інші органічні речовини; їх вихід нижче 4 відсотків.

За роботу по проекту «Розробка технології отримання аморфного діоксиду кремнію і супутніх матеріалів з поновлюваних відходів рису» Інститутом хімії ДВО РАН була отримана медаль на виставці інноваційних проектів «Лідер в області високих технологій» ", яка відбулася в 2005 році в Москві в рамках VI Міжнародного форуму «Високі технології XXI століття».

Кому ця продукція потрібна?

Області застосування аморфного кремнезему великі і залежать від його характеристик. Він може застосовуватися в тих галузях, які використовують такі форми кремнезему, як «діатомова земля» або «диатомит», «трепел», «біла сажа», «аеросил». Продукт застосовується в фармацевтиці (наповнювач для ліків), парфумерії (наповнювач для зубних паст, кремів), побутової хімії (наповнювач для чистячих і абразивних паст), в гумовій, порцелянової, скляної, текстильної, пластмасовою, паперової галузях промисловості, а також як сировину для виробництва силіцидів, карбіду кремнію, нітриду кремнію, водорозчинних силікатів ( «рідке скло») та інших сполук кремнію, у виробництві кварцових виробів, люмінофорів, електродів, ливарних форм, звуко- і термоизолирующих матеріалів, всіляких будівельних матеріалів (недарма аморфний кремнезем називають ліками для бетону). Він може служити вихідним матеріалом для отримання кремнію високої чистоти (в тому числі для сонячних батарей), а також для синтезу всіх кремнійорганічних з'єднань різного призначення (деякі з них японські хіміки називають головним матеріалом XXI століття).

Ксиліт застосовується як замінник цукру в медицині і харчовій промисловості.

Фітин являє собою суміш солей кальцію і магнію фітіновой кислоти і застосовується в медицині як стимулятор росту і кровотворення, для лікування рахіту, для хорошої роботи мозку, а також як сировину для отримання інозиту, використовуваного при захворюванні печінки і нервової системи. Інші з'єднання фітіновой кислоти можуть застосовуватися в якості сорбентів для очищення молока і води від радіоактивного стронцію і важких металів.

Фурфурол незамінний як вихідна речовина в органічному синтезі.

Рисове масло - прекрасний харчову олію. По складу органічних кислот його можна порівняти з арахісовим маслом. Взагалі вивчення корисних властивостей цього масла і рисової мучки присвячено багато сторінок наукової літератури.

Целлюлозная маса, в тому числі вибілені (а в Інституті хімії Далекосхідного відділення РАН розроблений безхлорних спосіб відбілювання), в свою чергу є сировиною для отримання різноманітних матеріалів.

Отже, очевидно: прибуток можна отримувати не тільки від продажу білого рису, а й від реалізації продуктів переробки рисових відходів. Зразкові розрахунки показують, що термін окупності витрат - не більше року, і він залежить від якості готової продукції. Ну, а кремнезем - його властивості залежать від сорту рису, способів і умов його вилучення з соломи і лушпиння, і це - окрема розмова ».

Рисова лушпиння - не просто відходи, отримані в результаті переробки зерна, це ще й джерело величезного числа корисних речовин (від кремнію до ксиліту), які можуть використовуватися в різних областях економіки, а також значно скоротять витрати на виробництво продукції. Синтетичні аналоги хоч і використовуються повсюдно, але перспективні компанії все частіше роблять вибір на користь екологічно чистих і менш дорогих видів сировини. І тут рисова лушпиння займає лідируючі позиції, оскільки може використовуватися:

• - в сільському господарстві і агробізнесі;
• - в якості заміни традиційних видів палива;
• - в шинної промисловості;
• - при виробництві косметики та побутової хімії;
• - в будівництві;
• - в металургії;
• - в цементній промисловості;
• - у виробництві техніки і електроніки.

Відомо, що при обробці однієї тонни зерна утворюється близько 220 кг. рисового лушпиння. У сільському господарстві та агробізнесі широко використовується еспандірованная лушпиння, що пройшла обробку високим тиском і температурою. Вона дозволяє замінити звичний грунт для різних видів рослин, а додавання її в грунт значно підвищує фізичні показники останньої і дозволяє уникнути засолення. Крім того, рисова лушпиння є прекрасним регулятором вологи в компостних ямах. Також відходи, одержувані при виробництві крупи, додаються в корм худоби м'ясного напрямку і можуть використовуватися в якості підстилки для тварин.

Рисова лушпиння стала чудовою заміною традиційним видам палива. Генератори, що працюють на лушпинні, зарекомендували себе як енергозберігаючі та екологічні, оскільки викиди шкідливих речовин в навколишнє середовище зводяться до мінімуму.

Крім того, в процесі згоряння тонни рисового лушпиння утворюється 230 кг. золи, в якій міститься близько 95 відсотків силики аморфної форми. Відомі західні компанії вже кілька років виробляють на основі природного матеріалу автомобільні шини. Досвідчені випробування показали, що зразки мають чудове зчеплення з мокрим і сухим дорожнім покриттям, знижують витрату палива і рівень шуму, а також скорочують викиди вуглекислого газу в атмосферу.

З кремнію, що має аморфну \u200b\u200bформу, легко видаляються сторонні домішки. А, значить, його використання дозволить значно скоротити витрати на виробництво косметичної продукції і побутової хімії, де мінерал застосовується в якості наповнювача. А ксиліт - органічний замінник цукру, який отримують в процесі переробки рисового лушпиння, може підвищити ефективність бізнесу в області фармацевтики.

Останнім часом рисова лузга активно використовується при виробництві шумо- і теплоізоляційних матеріалів. Перші широко застосовуються в будівництві, а останні є невід'ємною частиною технологічного процесу відливання в металургії.

Кремнезем, що утворюється в процесі спалювання рисового лушпиння, знайшов своє застосування і у виробництві цементу. Випробування показали, що бетон, створений на основі рисової лузги, є набагато міцніший за звичайне, але при цьому має невисоку собівартість.

Сучасні технології завжди пов'язані з виробництвом складної техніки і електроніки, де неможливо обійтися без кремнію. Але тут потрібен особливий мінерал - максимально очищений від сторонніх домішок. І як згадувалося вище, кремній, отриманий з рисового лушпиння, володіє всіма необхідними властивостями, а його видобуток обходиться набагато дешевше звичних методів обробки.

В.А.Голубев, Е.М. Пузирьов, А.В.Лаптов, М.Е.ПузиревООО «НВО ПроЕнергоМаш», м Барнаул

Вже згадана установка використовується для енерготехнологічної переробки та утилізації кремнийсодержащих рослинних відходів типу лушпиння рису та вівса. Цільовим продуктом є діоксиду кремнію різної чистоти, який використовується переважно в фармацевтичній, лакофарбовій та хімічної промисловості, у виробництві автомобільних шин, водорозчинних силікатів, а також для отримання чистого полікристалічного кремнію для сонячної енергетики і мікроелектроніки. Крім того, установка може бути застосована для вироблення низькокалорійного газу і / або теплової енергії, що утворюється при спалюванні подрібнених твердих палив або горючих відходів, яка може використовуватися, наприклад, для опалення, гарячого водопостачання, технологічних потреб, а також для вироблення електроенергії.

У звичайних умовах реакція між кварцом і гідроксидом кальцію практично не відбувається, але існує аморфна різновид двоокису кремнію, яка здатна вступати з гідроксидом кальцію в Пуцоланічні реакцію при звичайних температурах. Цю аморфну \u200b\u200bрізновид двоокису кремнію називають аморфним (або активним) кремнеземом, або пуццоланой. Са (ОН) 2, легко розчинна і вимивається проточною водою. При взаємодії гідроксиду кальцію з активним кремнеземом утворюються нерозчинні речовини.

Найбільш ефективною виявилася пил (Кремнеземні пил в подальшому КП), що осідає на рукавних і електрофільтрах виробництв, що виплавляють нержавіючу сталь.

Початковий інтерес до застосування КП в бетонах був обумовлений проблемами охорони навколишнього середовища і посиленим контролем забруднення атмосфери, а також необхідністю економії енергії в промисловості будівельних матеріалів за рахунок часткової заміни цементу промисловими відходами. Перший досвід застосування КП в бетоні відзначений в 1971 р на металургійному заводі Фіск в Норвегії.

Утворюється КП в результаті відновлення вуглецем кварцу високої чистоти в електропечах. В процесі виплавки кремнієвих сплавів деяка частина моноокиси кремнію SiO 2 переходить в газоподібний стан і, піддаючись окислення і конденсації, утворює надзвичайно дрібний продукт у вигляді кулястих частинок з високим вмістом аморфного кремнезему.

Спочатку це були відходи феросплавних виробництв і мали негативну вартість (доплачували тим, хто їх забирав). Однак, починаючи з 80-х років, матеріал був переведений в категорію побічного продукту виробництва і придбав власну вартість, яка з тих пір тільки зростає. Сьогодні цей продукт називають аморфним (або активним) мікрокремнезема. Інші назви - конденсований мікрокремнезем, біла сажа, силікатна дим.

Кремнеземні пил, як зазначено вище, є дуже дрібні кулясті частинки аморфного кремнезему з середньою питомою поверхнею близько 14-30м 2 / г.

Пуццолановая реакція мікрокремнезема підвищує гідратацію силікату кальцію. Спостерігається виразна зміна пористої структури бетону з вмістом мікрокремнезема в сторону зменшення числа капілярних пір і збільшення числа дрібніших гелевих пір. Підвищення гідратації силікату кальцію і зниження числа капілярних пір забезпечують дві основні характеристики бетону з вмістом мікрокремнезема - підвищену міцність і підвищену непроникність. Подвійний ефект надає бетону велику стійкість до фізичних (стирання, ерозія і ударне руйнування) і хімічних впливів (проникнення води, сульфатів, хлоридів, органічних речовин і кислот).

Вартість КП в різних країнах коливається в широких межах. Якщо раніше її розглядали як неминучі і непотрібні відходи, то сьогодні її вартість, як правило, перевищує вартість цементу: у Швеції - в 1,5-2 рази, у Великобританії - в 2-3 рази, в США -в 5 разів. В даний час виробництво золи-винесення в світі складає близько 180 млн. Т на рік.

Тим часом питання утилізації рисового лушпиння вирішуються вже кілька десятиліть. Способи її використання описані у великій кількості літературних джерел як вітчизняних, так і зарубіжних.

Лушпиння складається з зовнішньої лушпиння, що покриває зернівку рису. У звичайному вживанні термін «лузга рису» відноситься до побічного продукту, що отримується при обмолоті необрушенного рису, і становить 16-25% у ваговому відношенні від оброблюваного необрушенного рису.

В не размолотом стані лузга має жовтуватий колір, жорстка, древесноватая і шорстка. У ній великий вміст сирого волокна і золи, за рахунок чого вона має дуже низьке поживне значення. Вона добре протистоїть погодним впливам. За обсягом займає приблизно в 8 разів більше місця, необхідного для нерушенного рису рівного ваги.

З'явилося багато повідомлень про утилізацію лушпиння. В Індії, принаймні на півдні, використання в кормах для тварин в даний час є найширшою сферою застосування лушпиння рису. Але є і суперечливі повідомлення про наслідки застосування лушпиння рису в їжі для великої рогатої худоби. Відзначається що згодовування лушпиння шкідливо для рогатої худоби, а в деяких випадках виявилося навіть смертельним. Рисова лузга не має поживної цінності, її загальна перевариваемость дуже низька і тварини не знаходять її привабливою, коли вона згодовується одна.

Оскільки лузга дуже об'ємна, її розміщення викликає безліч проблем для централізованих фабрик рису. Малий насипна вага (140кг / м 3) робить складування і транспортування даного виду відходів збитковими, а висока зольність, парусність і різноманітний фракційний склад ускладнюють їх корисне використання. З кожної тонни необрушенного рису виходить 200кг лушпиння, яка при спалюванні дає близько 40кг золи.

Одним з потенційно важливих і вигідних областей використання лушпиння рису (особливо її золи) є виробництво вогнетривів. Низька теплопровідність, висока точка плавлення, низька насипна щільність роблять золу чудовим сировиною для цієї мети. Цеглини з золи лушпиння рису, як повідомлялося, є хорошими утеплювачами аж до 1450 ° С і мають низькою питомою теплопровідністю. Вона має ті ж властивості що і КП і навіть перевершує її за активністю але тільки при правильному її отриманні.

Зола, що утворюється при спалюванні в поле або при неконтрольованому спалюванні в промислових печах, що використовують лузгу в якості палива, складається головним чином з таких кристалічних мінералів кремнезему, як кристобалит і тридимит. З іншого боку, зола, вироблена при низькій температурі, містить кремнезем в ячеистой некристалічні формі з високою площею поверхні (50-60м 2 / г) і тому є високопуццолановой. Так як зола виходить у вигляді тонкого порошку, вона не потребує подальшого подрібненні.

Вона відноситься до вищого класу пуццоланой, так як на них не впливають відхилення складу і різнорідність мінералогічних характеристик, типові для КП. Обидва матеріали мають надзвичайно високу площею поверхні, що є основою їх високою пуццоланової активності. Зола рисової лузги, отримана при низькій температурі являє собою волокнисту речовину з високим вмістом кремнезему у вигляді кристобалита. Після термічного розкладання зольний скелет зберігає клітинну структуру вихідного матеріалу.

За вище названим причин внутрішня поверхня золи рисової лузги більш ніж в 3 рази перевершує поверхню КП. Хімічний склад рисового лушпиння і золи наведено в таблиці. 2. З таблиці видно, що органічні речовини в рисової лушпинні становлять 82% (ППП), кремнезем - 15,64%, а в попелі рисової лузги міститься в основному кремнезем (86,48%).

Зола рисової лузги, отримана в результаті контрольованого процесу спалювання, являє собою дуже м'який матеріал і легко подрібнюється до розміру менше 45 мкм. Насипний необробленої золи надзвичайно малий 70 кг / м 3. Шляхом подрібнення, брикетування та купажування з пластифікаторами його можна підвищити до прийнятною з точки зору транспортування величини 400-600кг / м 3.

У ФРН розроблена піч для газифікації рисового лушпиння або повільного її спалювання з метою отримання золи з високим вмістом кремнію. У печі здійснюється підігрів лушпиння до температури 550-600 ° С зі швидкістю лінійного підвищення температури 25 ° С / хв ± 10 ° С / хв і наступною витримкою протягом ще 40 хв (загальний час процесу 60 хв) або з підігрівом до 800 ° С (загальний час процесу 30-45 хв). При газифікації використовується водяна пара з температурою 300-600 ° С.

Відомо, що в останні розробки американська компанія Thermal Technology поєднала процес карботермічним відновлення з технологією піролізу біомаси для переробки рисового лушпиння в кремній сонячного якості. "Піроліз дає чудову суміш SiO 2 і C, яка підходить для процесу відновлення, зі структурою, яка полегшує очищення для усунення випадкових елементів. Використовуючи поєднання піролізу і карботермічним відновлення можна виготовити матеріал з достатньою чистотою для застосування в сонячної галузі, тобто для виробництва напівпровідників і сонячних батарей.

Установка, створена ТОВ «НВО ПроЕнергоМаш» дозволяє проводити термодеструкцію (піроліз) органічної частини рисової лузги з отриманням, охолодженням і первинним подрібненням золи. У ній відбувається контрольований піроліз рисової лузги при знижених температурах з мінімальною емісією забруднюючих речовин в атмосферу. Термічний розклад рисової лузги проходить постадійно з недоліком окислювача. Розподіл тепловиділення в обсязі забезпечує необхідне і достатнє тепловий вплив на матеріал для повного термічного розкладання органічної частини. При цьому мінеральна частина не прогрівається до критичних температур і зберігає ячеистую НЕ кристалічну форму. До то чоловіка на установці можливе отримання як глибоко випаленого кремнезему з вмістом вуглецю 5% так і кремнеуглеродного продукту з вмістом вуглецю до 30 - 50%. Кремнеуглеродний продукт може бути використаний в процесі карботермічним відновлення кремнію.

Таблиця 1 Усереднений елементарний склад рисового лушпиння

Таблиця 2 Хімічний склад рисового лушпиння і золи

Таблиця 3 -Требования до рисової лушпинні, що переробляється на установці

Установка являє собою легко розбірну транспортабельну конструкцію. Вона розміщена на стійкій рамі і проходить попереднє складання на заводі, фото.1, що гарантує швидкий і безпомилковий монтаж у замовника.

При необхідності кремнійсодержащіе рослинні відходи, зокрема рисову лушпиння, очищають від механічних домішок, промивають водою, просушують і просівають через сито. Для отримання діоксиду кремнію високої чистоти лушпиння обробляють гарячою водою і додатково - розчином мінеральної кислоти.

Технологічна схема установки представлена \u200b\u200bна рис.1. Рисова лузга періодично завантажується в видатковий бункер 1 з ворошителем 2. шнек подачі палива 3 лузга дозується в реторту, де відбувається процес піролізу і газифікації при нестачі окислювача. У топочном обсязі 6 газогенератора в результаті тангенціального підведення дуття і застосування вихрового змішувача 7 формується вихровий рух, що сприяє утриманню твердих частинок в обсязі, повноту і рівномірність тепломасообмінних процесів. Температура в котельній камері підтримується на рівні 800 ° С шляхом регулювання як загальної подачі повітря, так і по зонам дуття. Паливо подається в зону реакції зі швидкістю теплової хвилі, чому сприяє тонке частотне регулювання обертів шнека подачі палива.

Продовженням топкового обсягу 6 є димова труба 8 з інтегрованим уловлювачем (дожігателем) 9 горючих газів піролізу. Сюди подається додатковий повітря для організації повного їх згорання і зниження температури вихлопних газів за умовою експлуатації металу димової труби. Дутьевой повітря подається високонапірним вентилятором 18. Висока температура димових газів і висота установки з димової тубою 10м забезпечують можливість роботи установки на Самотяга.

Рис. 1 Технологічна схема установки.

1-Витратний бункер лушпиння; 2-Ворошитель; 3-Шнек подачі палива; 4-Реторта; 5-Циклон ЦН; 6-Топковий обсяг; 7-Смеситель; 8-Димова труба; 9-Уловлювач; 10-Шар палива; 11-Шнек вивантаження золи; 13-Шибер; 14-Бункер золи; 15 Вентилятор; 16- Шибер; 17-Циркуляційний насос; 18-Вентилятор; 19-Охолоджувач повітряний; 20 Трубопровід; 21- Розширювальний бак;

Обвугліла лузга (кремнеуглеродний продукт з вмістом вуглецю до 50%) і зола пересипаються з реторти в коксовижігательную камеру газогенератора, куди додатково подається повітря. Випал коксу відбувається в режимі фільтрації по прямоточною схемою. Вивантаження золи проводиться охолоджується антифризом шнеком вивантаження золи 11 з частотним регулюванням, що дозволяє в широких межах регулювати ступінь випалювання вуглецю. Тривалість перебування лушпиння в коксовижігательной камері визначає якість золи з точки зору її оплавлення. Охолоджена зола через шибер 13 вивантажується в бункер золи 14. Через порожнину шнека за допомогою вентилятора 15 просасивается частина димових газів, які очищаються від твердих частинок в циклоні 5 і скидається в димову трубу 8. Димові гази при цьому сприяють більш повному вигоряння вуглецю з лушпиння з мінімальним температурним впливом на золу по прямоточною схемою. Кількістю пропускаються газів можна регулювати повноту вигорання лушпиння. Скидання димових газів забезпечує додатковий ежектірующее натиск. Очищення димових газів може проходити більш високоефективними уловлювачами.

Установка має також контур охолодження, що включає шнек вивантаження золи 11, охолоджувач повітряний 19, циркуляційний насос 17, трубопровід з арматурою 20 і розширювальний бак 21. Охолоджувач повітряний 19 охолоджується атмосферним повітрям, що подається вбудованим вентилятором.

Для утилізації теплової енергії піролізних газів передбачається подача їх в котел утилізатор. Котел може бути як паровим, так і водогрійних. При цьому підприємство використовує установку утилізації рисової лузги частково або повністю покриє свої потреби в теплової та електричної енергії або технологічному парі.

1 - Витратні бункер, 3 - Шнек подачі палива, 7-Смеситель, 9-Уловлювач, 11-шнек вивантаження золи,

15-Вентилятор, 17-Циркуляційний насос, 18-Вентилятор, 19-Охолоджувач повітряний, 21- розширювальний бак,

Рис. 2 - Загальний вид установки. 3D модель.

Вироблення насиченої пари складе 3т / год. Встановлена \u200b\u200bелектрична потужність по паросиловому циклу може скласти до 350 КВт. При цьому в якості силової машини можуть бути використані як парова турбіна так і поршневий паровий двигун. При використанні тепла розрахунковий тепловий ККД переробки рисової лузги з котлом утилізатором близько 85%. Основні параметри установки зведені в (табл. 4).

Таблиця 4 Характеристики установки по отриманню золи з рисової лузги

Загальний вигляд 3D моделі установки представлений на (рис.2).

Фото.1 Фотографія установки при контрольній збірці в цеху «НВО ПроЕнергоМаш»

Характеристики вихідної сировини на робочу масу:

Вологість Wр \u003d 10%, максимально до 25%; не вимагається попередньої підготовки (сушіння) сировини;

Щільність лушпиння насипна r нлузг \u003d 140 кг / м3;

Теплота згоряння нижча Q р н \u003d 3082ккал / кг;

Вихід летючих Vг \u003d 80%.

Характеристики готового продукту (зола) (фото.2):

Вихід золи - ηзл \u003d 85%;

Щільність золи насипна rк \u003d 70 кг / м3.

Фото.2-Зола рисової лузги з різним ступенем випалу: а) отримана в лабораторії, б) зола з установки.

Пропонований спосіб утилізації дозволяє не менш ніж в 5 разів знизити масу відходів.

Продуктивність установки до 321000кг / міс. (445 кг / год) по рисової лушпинні і 50000 кг / міс. по золі (69 кг / год при умовній втраті золи 20% і 87кг / ч повний вихід золи).

Установка забезпечує:

Безперервність технологічного процесу і його надійність;

ремонтопридатність;

Низький рівень споживання енергії;

Мінімальні емісії стоків, газоподібних і твердих речовин і шуму,<100 дб;

Автотермічность (відсутність додаткових витрат високосортного палива в робочому режимі);

Мінімальне використання ручної праці та мінімальна кількість персоналу;

Блочность і транспортабельність.

Установка отримання діоксиду кремнію відрізняється високим виходом товарного продукту, втрати становлять не більше 15%.

Установка виготовлена \u200b\u200bв кліматичному виконанні УХЛ з категорією розміщення 3 по ГОСТ 15150-69 (ГОСТ 22261.) і призначена для експлуатації в приміщеннях і поза приміщеннями при температурі навколишнього повітря від - 30 ° С до + 40 ° С.

При утилізації тепла від спалювання газів піролізу в котлі утилізаторі корисна теплова потужність складе 1,6 МВт. Вироблення насиченої пари складе 3т / год. Встановлена \u200b\u200bелектрична потужність по паросиловому циклу складе до 350 КВт. Розрахунковий тепловий ККД переробки рисової лузги при використанні котла утилізатора складе не менше 85%. Фотографія установки під час контрольного складання в цеху підприємства представлена \u200b\u200bна фото.1.

Пропоновані спосіб отримання діоксиду кремнію і теплової енергії з кремнийсодержащих рослинних відходів і установка для спалювання дрібнодисперсних матеріалів дозволяють спростити отримання діоксиду кремнію і теплової енергії в процесі енерготехнологічної переробки лузги рису та вівса. Утилізація кремнийсодержащих рослинних відходів за даною схемою має підвищений вихід цільового твердого продукту, високу ефективність і економічність. При цьому розкладання органічної частини, випал і відділення цільового твердого продукту від димових газів здійснюють в одному технологічному обсязі, що забезпечує малі габарити установки. Крім того, пропонована установка може бути ефективно використана для енерготехнологічної переробки інших аналогічних за властивостями матеріалів з зазначеним технічним результатом або тільки для вироблення теплової енергії при спалюванні роздрібнюваних твердих палив або горючих відходів. Установка перевершує відомі аналоги по мінімізації втрат золи і енергоспоживанню, має підвищену продуктивність, компактна і універсальна. На даному етапі установка знаходиться в промисловій експлуатації 6 місяців і забезпечує основні заявлені параметри. Додатково планує провести дослідження різних впливів на якості отримуваної золи, а також встановити котел утилізатор виробництва ТОВ «НПО ПроЕнергоМаш».

1.Byung-Wan Jo, Chang-Hyun Kim, Jae -Hoon Lim. Characteristics of cement mortar with nano-SiO2 particles // ACI Materials Journal. - 2007. - Vol. 104, № 3. - Р. 404, il., Tabl. - Bibliogr. : 9 ref. (Англ)

2.Wolska-Kotanska C. Ksztaltowanie wlasciwosci betonu pylami krzemionkowymi. Inzynieria ibudownictwo No.9, 1993

3. Капріелов С.С., Шейнфельд, А.В. Кардумян Г.С. і ін. Досвід зведення унікальних конструкцій з модифікованих бетонів на будівництві комплексу «Федерація» .// «Промислове та цивільне будівництво», № 8, 2006, с. 20-22.

4. Предтеченський М.В. Вплив кремнеземної пилу на формування високоміцних бетонів. [Електронний ресурс]. Режим доступу http://www.gvozdik.ru/analit/167.html, вільний. \\

5. Скрябін А.А. Сидоров А.М., Пузирьов Е.М., Щуренко В.П. Спосіб отримання діоксиду кремнію і теплової енергії з кремній містять рослинних відходів і установка для спалювання дрібнодисперсних. Пат. RU2291105, МПК 7 С01B033 / 12, F23C009 / 00.

6.Schuster E.Anlage zum Verbrennen von als Abfall Anfallenden Reisschalen. Заявка ФРН, кл.F23G9 / 00, C07D307 / 50, №2538877, заявл. 2.09.75, опубл. 10.03.77 (РЖЕ, 1978,2Р35П).

7.Компанія Thermal Technology виробляє кремній сонячного якості з рисового лушпиння. [Електронний ресурс]. Режим доступу http: //www.cleandex/ru/news/2010/03/10/_Thermal_Technology_silicon_technologies, вільний.

У процесі переробки рисового зерна в крупу в якості відходів отримують чималу кількість рисового лушпиння, а також деяку кількість висівок. Маса лушпиння досягає 20% ваги необрушенного зерна рису. Вона грає виключно важливу роль в житті рослини рису, захищаючи його від пошкоджень. Однак після обмолоту і обвалення рисових зе-рен лушпиння "стає як би непотрібної і її найчастіше, просто спалюють в печах. В той же час, рисова лушпиння відрізняється широким діапазоном по-лізниць для людини властивостей, і цей її потенціал поки недостатньо викорис-зуется людиною, як в сільському господарстві, так і інших галузях економіки.
Сільське господарство
У сільських районах рисова лушпиння може вживатися для опале-ня. Вона прекрасно брикетується, а приготовлені з неї паливні брі-кети по тепловіддачі близькі кам'яного вугілля. При спалюванні лушпиння, отримує-мій при переробці однієї тонни рису, утворюється приблизно 40 кг золи, ко-торую можна використовувати як ефективний мінеральне добриво.
Разом з тим нераціонально палити рисову лушпиння, щоб потім внести її в грунт у вигляді мінеральної золи. Будь-, нехай навіть не-велике багаття, веде до забруднення навколишнього середовища.
Зола рисової ше-Лухі, як і зола будь-якої рослини (томат, кукурудза, плодове дерево), містить практично всі поживні макро- і мікроелементи, характерні для даного виду рослин (калій, кальцій, фосфор, магній, сірка, марганець, молібден, цинк , бор, кобальт і ін), крім тих, які Уле-тучіваются разом з частинками диму при спалюванні. А випаровуються, преж-де всього, кисень, вуглець, водень і азот, що знаходяться у вигляді хімічних сполук в спалюваних рослинах. Звичайно, зола ефек-ве мінеральне добриво, вона перешкоджає випаровуванню вологи і робить грунт більш родючої, але це лише короткочасний ефект. Набагато більш ефективно використовувати рисову лушпиння як органічне вещест-во в складі компостів або мульчі.
Органічна речовина в грунті - це живильне середовище для ґрунтових мікроорганізмів. Грунти, багаті органічною речовиною, мають хорошу структуру, сприятливі для рослин водний і повітряний режими. Поклади-вальний ефект від внесення органічної речовини зберігається довгі го-ди.
Мульча з рисового лушпиння захищає ґрунт від сонячних променів, переді-зберігаючи її поверхневий шари від перегріву і висихання, так як дозволяє підтримувати тут постійну температуру. Забита в поверхневий шар грунту рисова лушпиння створює сприятливі умови для почвообитающих організмів, оптимізуючи її структуру і підвищуючи вологість. У ре-док помітно покращуються фізичні показники грунту і, як наслідок, її здатність утримувати поживні речовини і вологу. Це особливо важливо для важких за механічним складом кубанських чорноземів.
Як органічна речовина, рисова лушпиння може бути гарною підмогою в особистому підсобному та селянсько-фермерських господарствах, в агрофірмах та аграрних холдингах. Вона придатна в якості грунту або сере-ди для вирощування різної розсади та саджанців. Так на Кримській досвід-ної станції в Кримському районі нашого краю освоєна і успішно застосо- ється у виробництві технологія отримання вкорінених відводків плодових і ягідних культур в органічному субстраті. В якості мульчі тут использу-ють, в тому числі, і рисову лушпиння.
Експандованих рисова лушпиння, тобто лушпиння, що пройшла обробку високою температурою і високим тиском, корисна в якості добавки в середу для культивування грибів, вирощування розсади і обробітку овочевих та інших культур, а також квітів. При компостуванні харчових від-ходів така лушпиння може бути використана для підтримки визначений-ної вологості компостній маси. Минулу обробку рисову лушпиння ре-Коменди додавати як розчинник в корм великій рогатій худобі мяс-ного напрямку, використовувати як підстилку в приміщеннях для худоби. Є дані, що рисова лушпиння при внесенні в грунт допомагає вирішити проблему засолення.
Промисловість, парфумерія, медицина
Промисловість проявляє інтерес до рисовому лушпинні, як до унікальних-ному джерелу кремнію. Здавалося б, що за дивина кремній і чим кремній, що входить до складу рисового лушпиння, краще кремнію, що міститься в річковому або морському піску?
За ступенем поширення в природі серед хімічних елементів кремній посідає друге місце після кисню. Майже 25% ваги земної кори становить кремній, зустрічається повсюдно у вигляді кремнезему (SiO2).
До кремнезему відносять такі мінерали, як пісок, кварц, діатоміт, трепел, опал, Однак не все так просто. Кремній, що входить до складу названий-них мінералів, має кристалічну структуру. Кристалічна структу-ра молекул мінералів містить багато домішок заліза, міді, марганцю, титану, хрому та інших металів, які надають кремнезему характерний колір.
Очистити такий кремнезем від домішок вельми проблематично. Кремнезем ж, що отримується з рисового лушпиння аморфний, тобто не має кристалічної будови і порівняно легко піддається очищенню від домішок.
Аморфна структура робить кремній з рисового лушпиння вельми цін-ним продуктом для багатьох галузей промисловості. Зокрема, такий кремній ідеально підходить для виробництва напівпровідникових ма-лов для електроніки, де є потреба у мінерал високого ступеня очищення. Вчених-ні-хіміки з Далекосхідного відділення Російської академії наук раз-працювали сучасні технології отримання аморфного кремнію різного ступеня очищення з рисового лушпиння.
В цілому, з 1 тонни рисового лушпиння можна отримати 120-200 кг аморфного діоксиду кремнію (вміст SiO2 від 90 до 99,999%), не менше 50 кг фурфуролу, до 80 кг ксиліту і близько 320 кг сировини для блекотою целюлози. Аморфний кремній затребуваний також і парфумерної промислово-стю. Ксиліт цінний як замінник цукру для діабетиків.
Крім лушпиння при виробництві рисової крупи отримують ще й отру-бі. А з однієї тонни висівок можна отримати до 180 кг рисового масла. За смаком воно нагадує масло арахісу. Виробництво такого масла налагоджено в Бразилії, Бірмі, Чилі, Індії, Японії та США. Рисове масло може бути хо-рошім підмогою при лікуванні дисбактеріозу.
З однієї тонни мучки, об-разующейся при шліфуванні рису можна отримати до 40 кг фітину та інших похідних фітіновой кислоти. Це далеко не повний перелік корисних для людини продуктів, які можуть бути отримані з відходів виробництва крупи рису.
Рисова лушпиння знайшла також застосування при виробництві авто-більних шин. Одна відома італійська фірма випустила на ринок так на-зване "зелені" шини, компонентом яких є зола з рисового лушпиння. Такі шини значно зменшують викиди вуглекислоти в атмо-сферу, знижують рівень шуму і витрата палива. При цьому ці шини отли-зустрічаються хорошим зчепленням на мокрій поверхні і мають низьке опору-тивление коченню.
Наш край відноситься до числа небагатьох рисоводческих регіонів Росії. У перспективі стоїть завдання отримання не менше 1 млн. Тонн кубанського рису. При переробці такої кількості рисового зерна в крупу край матиме щорічно не менше 200 тис. Тонн рисового лушпиння. І розпорядитися нею треба б по-хазяйськи.
А.Н. ГУЙДА, кандидат сільськогосподарських наук.
Цьому знімку понад тридцять років. Тоді ми боролися за 1 мільйон тонн кубанського рису ...
Фото О.ГАЛУШКО.

Томський політехнічний університет

Нгуєн Мань Хіеу, аспірант кафедри ЗХТ. Науковий керівник: професор, д.т.н. В. В. Коробочкине Національний дослідницький Томський політехнічний університет, Томськ, Росія

анотація:

Дана стаття присвячена способу отримання активованого вугілля і діоксиду кремнію шляхом утилізацією рисового лушпиння. Наведено аналіз впливу температурних чинників на процес термічного розкладання органічних речовин, з метою визначення оптимальних умов технологічного процесу.

This article provides a method to produce activated carbon and silica from rice husk. Provides an analysis of the influence of factors on the process of thermal decomposition of organic compounds in order to determine the optimum temperature combustion of rice husk to get active carbon with high activity.

Ключові слова:

рисова лушпиння; аморфний діоксид кремнію; активоване вугілля; піроліз; термогравіметричний аналіз; рентгенофазового аналіз; метод електронної мікроскопії

rice husks; amorphous silica; charcoal; pyrolysis; thermogravimetric analysis; X-ray analysis; electron microscopy

УДК 66.05

Рис - один з найбільш цінних харчових продуктів у світі, він займає перше місце за валовими зборами, і друге місце за площею посівів після пшениці. Найбільш звичним продуктом залишається шліфований білий рис. Разом з тим зростає споживання рису-напівфабрикату, який отримують або шляхом обробки рису паром під тиском, що сприяє збереженню в ньому значної кількості вітамінів і мінеральних речовин, або рис попередньо злегка відварюють, а потім зневоднюють, щоб звести до мінімуму час його приготування.

У процесі переробки рисового зерна в крупу в якості відходів отримують чималу кількість рисового лушпиння, а також деяку кількість висівок. Рисова лушпиння - це зовнішня оболонка ядра рису, яка захищає внутрішні компоненти від зовнішніх атак комах і бактерій. Для виконання цієї функції і одночасного пропускання необхідного для росту зерна повітря і вологи, рис в процесі природної еволюції створив в своїй лушпинні унікальні нанопористі шари кремнезему. Маса лушпиння досягає 20% ваги необрушенного зерна рису (табл. 1). Вона грає виключно важливу роль в житті рослини рису, захищаючи його від пошкоджень. Однак після обмолоту і обвалення рисових зерен лушпиння стає як би непотрібної і її найчастіше, просто спалюють в печах. Разом з тим, рисова лушпиння відрізняється широким діапазоном корисних для людини властивостей, і цей її потенціал поки недостатньо використовується людиною, як в сільському господарстві, так і інших галузях економіки.

Таблиця 1.

Хімічне зміст рисового лушпиння

Щорічно в світі утворюється близько 200 млн тонн рисового лушпиння, яка через наявність діоксиду кремнію не піддається гниттю. Потрібні величезні площі земельних угідь для її поховання. Утилізація відходу рисового виробництва являє собою важливу технічну задачу. У зв'язку з цим утилізація рисового лушпиння стала, життєво важливим завданням для всіх країн світу, які займаються вирощуванням і переробкою рису і число яких перевищує 100 (основні виробники: Китай (33% світового врожаю) і Індія (25% світового врожаю)); великі виробники: США, Пакистан, Південна Корея, Єгипет, Камбоджа, країни Африки і Південної Америки; в країнах колишнього СРСР основними виробниками є Росія, Узбекистан, Казахстан.

В даний час існує декілька способів утилізації і переробки рисового лушпиння. Це або створення спеціальних відвалів, або додавання рисової лузги в будівельні матеріали в якості додаткових присадок, або спалювання або використання рисового лушпиння в виробництві паливних брикетів, в шинній і в цементній промисловості і ін. Недоліком цих способів є низька економічна ефективність, так як у виробництві паливних елементів не утилізують значна кількість діоксиду кремнію, який входить в складі рису а навпаки, в шинній і цементної промисловості використовують в основному тільки кременеві частина лушпиння, тому пошук нової шляху переробки рисового лушпиння, яка дозволяє одночасно утилізувати і кременеві і вуглеводневу частину рисового лушпиння є важливим завданням.

Передбачається новий метод переробки рисового лушпиння, який дозволяє отримати і активоване вугілля, і діоксид кремнію. Суть методу полягає в наступному. Вихідну рисову лушпиння піддають кислотному травленню, промивають водою, сушать, попередньо спалюють в закритому реакторі з відсмоктуванням диму і улавливанием аморфного вуглецю. Процес окислювального спалювання рисового лушпиння ведуть в оптимальному режимі і розуміли лушпиння з контролем кисню. Після спалювання отриману золу піддають обробці концентрованої лугів (NaOH 6M). Дисперсний вуглець осідає у воді і витягується з неї за допомогою центрифугування або відстою. Отримане вугілля сушать і піддають активації в регульованому реакторі водяною парою. Решта рідина - рідке скло після фільтрування піддають переробці кислотою, після сушки отримують діоксид кременю. Для визначення сорбційної ємності і якості отриманого вугілля, використовували метод йодного числа.

Технологічна схема процесу ілюструється на малюнку 1.

Рис. 1. Технологічна схема процесу переробки рисового лушпиння з отриманням активного вугілля і діоксиду кремнію

Температура спалювання лушпиння є важливим фактором, виляючим на швидкість карбонізації та якість отриманого активного вугілля. У даній роботі було досліджено процес термічного розкладання рисового лушпиння, щоб визначити оптимальний температурний режим спалювання. Як досліджуваних зразків використовували лушпиння, взяті від рівнини Червоної річці В'єтнаму. Експеримент наведено в котлі з регулюванням температур.

Нижче приведена крива ТГА рисового лушпиння.

Рис. 2. Термогравіметричний аналіз рисового лушпиння

З малюнка видно що, при температурі нижче 150 ° С відбувається процес випаровування води в лушпинні, при температурі 250-350 о С різко відбувається процес розкладання лабільних органічних речовин, і більшість органічних речовин розкладено в цьому інтервалі. При подальшому збільшенням температури до 600 ° С відбувається розкладання інших органічних поєднанні.

Щоб визначити кількість вугілля в отриманої золі використовували метод абсолютного спалювання, тобто кілька грамів золи спалювали на тривалий час і зниження маси показує кількість вугілля в золі, результати аналізу показали, що в золі вугілля займає 54-56% і сума діоксиду кременю та інших оксидів займає 44-46%.

При температурі спалювання вище 850 о С лушпиння була перегріта і поверхня золи має білий колір, що говорить про наявність діоксиду кремнію, відлипають після спалювання. Разом з цим, пористість отриманого вугілля звузилася, тому його активність зменшилася. Структура золи після спалювання при температурі 850 ° С показана на малюнку 3.

Рис. 3. Структура золи після спалювання при температурі 850 ° С

а - поверхня золи загрубіла через перегріву; б-головка діоксиду кременю відлипала; в- пористість отриманого вугілля звузилася

В результаті досліджень можна зробити висновок про те що, з рисового лушпиння можна отримати і активоване вугілля, і діоксид кременю. Режим спалювання відіграє важливу роль у виробництві активованого вугілля з рисового лушпиння, щоб отримати активованого вугілля з хорошою активністю температура спалювання повинна менше 850 о С.

Все сказане вище свідчить про перспективність технологій, що забезпечують комплексне використання відходів виробництва рису, у напрямку отримання активованого вугілля і діоксиду кремнію. Попередні оцінки показують, що вартість хімічних продуктів, які отримані з тонни згаданих вище відходів (активоване вугілля, аморфний діоксид кремнію високої чистоти, рідке скло) перевищують ціну тонни зерна рису в кілька разів.

Бібліографічний список:

рецензії:

23.09.2014, 6:33 Хасанов Шодлік Бекпулатовіч
рецензія: Стаття присвячена актуальній темі. Пропонована технологічна схема отримання активованого вугілля і діоксиду кремнію відрізняються простотою і дешевизною, що є плюсом даної роботи. Хотілося б відзначити, що в статті є деякі орфографічні і граматичні помилки, і їх слід виправити до включення статті в журнал. Після виправлення зазначених зауважень статтю можна рекомендувати до публікації.