Возможность использования железосодержащих отходов для синтеза магнитных жидкостей

С.З. Калаева, В.М. Макаров, А.М. Шипилин, И.Н. Захарова
Ярославский государственный технический университет,
г. Ярославль

Снижение загрязнения окружающей среды промышленными отходами является одной из важнейших технико-экономических и социальных задач, стоящих перед человеком, так как их решение направлено, в первую очередь, на охрану здоровья настоящего и будущего поколений, а также на обеспечение воспроизводства и рационального использования природных богатств.

В настоящее время во многих отраслях промышленности образуются отходы, которые являются токсичными и содержат в своем составе значительное количество ценных компонентов. Одними из наиболее опасных отходов промышленности являются отходы после очистки сточных вод гальванических производств – гальваношламы, а также отходы после очистки дымовых газов на металлургических заводах. Эти отходы относятся ко второму-третьему классу опасности, поэтому, накапливаясь в больших количествах в отвалах, они становятся источниками загрязнения окружающей среды. Вместе с тем гальваношламы и отходы металлургических заводов не только загрязняют окружающую среду, но и уносят с собой безвозвратно большое количество ценных компонентов и сырья, в которых испытывают потребность многие отрасли народного хозяйства.

Повышенное содержание соединений железа в гальваношламах некоторых предприятий и отходах металлургического производства, позволяет использовать их в качестве источника трёхвалентного железа для получения магнитных жидкостей (МЖ)

Магнитная жидкость - устойчивая коллоидная система высокодисперсных частиц магнитного материала в жидкости-носителе, стабилизированная поверхностно-активным веществом. Она способна взаимодействовать с магнитным полем и при этом во многих отношениях ведет себя как однородная жидкость. Благодаря уникальному сочетанию физико-химических свойств магнитные жидкости являются магнитным материалом, находящим применение в различных областях промышленности, во многих технических устройствах, в медицине, в природоохранных технологиях («магнитная» очистка поверхностных вод от нефтепродуктов и др.) [1-2]. При этом магнитные жидкости на основе оксидов железа относятся к числу наиболее распространенных. Замена магнитных жидкостей, произведенных из «чистого» сырья, аналогичными материалами, являющимися результатом утилизации вредных промышленных отходов, является экономически выгодной. Последнее должно обеспечить их более широкое применение в тех областях, в которых требуются большие объемы используемых магнитных жидкостей.

Как известно, образование магнетита в виде высокодисперсных частиц происходит при взаимодействии растворов солей двух- и трехвалентного железа с последующим осаждением [3-4]. Как правило, для получения высокодисперсного магнетита, входящего в состав магнитной жидкости, используется реакция хлорного и хлористого железа (или сульфата железа). В патенте Великобритании № 1439031, где приведено описание технологии получения магнетитогого ферроколлоида с использованием травильного раствора в качестве реагента, содержащего сульфат железа. В этой технологии предусматривается использование в качестве второго реагента хлорного железа, которое как чистое химическое вещество является достаточно дорогим. В нашей работе при синтезе магнетитовой фазы магнитной жидкости вместо обычно применяемого хлорного железа использовалась соль, полученная путем растворения гальваношламов, образующихся при электрокоагуляционной очистке сточных вод гальванических цехов или отход металлургического производства и содержащих не менее 60 % железа (III) в пересчете на Fe(OH)₃ , источником железа (II) служил также промышленный отход, в частности, широко распространенный отход производства титановых белил FeSO₄. Результаты приведены в таблице 1.

Как следует из таблицы, магнитные жидкости, полученные на основе железосодержащих отходов, обладают намагниченностью насыщения, близкой по величине аналогичному показателю магнитных жидкостей, изготовленных с использованием чистых компонентов, в том числе промышленной магнитной жидкости.

Таблица 1

Характеристика магнитных жидкостей из железосодержащих отходов

МЖ-1 – магнитная жидкость из железосодержащего отхода АО «Северсталь»;

МЖ-2 – магнитная жидкость из гальваношлама Рыбинского завода «Вымпел»;

МЖ- 3 – магнитная жидкость из гальваношлама Ярославского судостроительного завода;

МЖ 4¹-4³ - промышленная магнитная жидкость из чистых компонентов, изготовленная в Краснодарском ВНИИГПИ; (с разными плотностями).

В результате наших исследований разработана и оптимизирована экологически безопасная технология получения магнитной жидкости из токсичных железосодержащих промышленных отходов, которая позволит утилизировать эти отходы с получением качественного продукта.

Список литературы

1. Матусевич Н.П., Рахуба В.К. Получение магнитных жидкостей методом пептизации. В кн. Гидродинамика и теплофизика магнитных жидкостей. Тезисы докладов Всесоюзного симпозиума. Саласпилс, ин-т физики АН Латв. ССР, 1980, С. 21-22.

2. С.З. Калаева, В,М, Макаров и др. Удаление нефтепродуктов магнитной жидкостью из отходов // Экология и промышленность России. 2003. Декабрь. С.20-21.

3. Жнирбилс В. Сильные магнитные жидкости. Изобретатель и рационализатор, 1972, №12, С. 26-27.

4. Берковский Б.М., Медведев В.Ф., Краков М.С. Магнитные жидкости. М:Химия, 1989, 240с.

5. С.З. Калаева, В.М. Макаров и др. Способ получения магнитной жидкости. Труды Международного Форума по проблемам науки, техники и образования. Т 2 / Под редакцией: В.П. Савиных, В.В. Вишневского. – М.: Академия наук о Земле, 2003. – С.145-147.

Назад к списку