Пермские ученые повысили прозрачность и прочность стекла, используя осадок после очистки кислых шахтных вод
Ученые Пермского Политеха получили вещества, которые помогают изготавливать более прозрачные и прочные силикатные стекла, одновременно снижая загрязнение окружающей среды. Для этого они используют технологии очистки кислых шахтных вод. Исследование проведено в рамках программы «Приоритет-2030», а авторы изобретения ждут патент.
При изготовлении силикатные стекла проходят процесс осветления и гомогенизации. При осветлении удаляются пузырьки газов и твердых примесей из расплавленной стекломассы, что повышает прозрачность. Гомогенизация нужна для достижения однородности расплавленного стекла: это перемешивание, удаление нерасплавленных частиц и выравнивание температурного поля. Все это позволяет обеспечить равномерные физические и оптические свойства.
Из-за взаимодействия сульфидных минералов и воды в шахтах, горных выработках и других сооружениях, созданных при добыче полезных ископаемых, например, угля или руды, образуются кислые воды, вымывающие тяжелые металлы, например, железо, медь, свинец и цинк, которые наносят вред экосистемам. Специалисты Пермского Политеха использовали осадок, образующийся в процессе очистки кислых шахтных вод, чтобы получить ускорители варки силикатных стекол в широком диапазоне температур ― смеси солей (NH4)2 SO4 и Li2СО3. Их применение значительно ускоряет процесс варки и снижает температуру при которой завершается процесс осветления и гомогенизация стекла на 20-50ºС.
«Первичной целью исследования был не поиск какого-то определенного продукта, а поиск и обоснование способа борьбы с кислыми шахтными водами. Эта задача актуальна для Пермского края: здесь есть бывшие затопленные шахты, в которых наблюдаются изливы больших объемов кислых шахтных вод. До сих пор эта задача не нашла широкого промышленного решения. Изливы ― это несколько тысяч кубических метров, поэтому для их очистки требуется огромное количество реагента. После очистки с использование химических реагентов всегда возникает проблема утилизации образующегося остатка. Мы решили использовать эти отходы. Дело в том, что при очистке кислых шахтных вод важно удалить как можно больше ионов тяжелых металлов. Выяснилось, что наш способ позволяет удалить их большую часть, кроме лития, который и является необходимым компонентом при производстве стекла. В этом был определенный неожиданный эффект», ― рассказала порталу «Научная Россия» доктор технических наук, заведующий кафедрой «Теплогазоснабжение, вентиляция и водоснабжение, водоотведение» ПНИПУ Ольга Ручкинова.
За счет химических реакций полученные добавки влияют на состав, изменяют вязкость и повышают перемешиваемость стекломассы. Стекла, изготовленные с применением новых добавок, имеют повышенную проницаемость для ультрафиолетовых лучей, устойчивы к щелочам, кислотам и растрескиванию, а прочность увеличена в 1,5 – 2 раза.
Фото: nexusplexus / ru.123rf.com
По материалам пресс-службы Пермского Политеха
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ