Спросить
Войти
ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ
УДК 616.31-039.57:616.22-008.5 Дата направления в редакцию: 02-03-2020 Дата рецензирования: 03-03-2020 Дата публикации: 20-06-2020
Капустина Галина Григорьевна
Тихоокеанский государственный университет,
Хабаровск E-mail: g.kapustina@mail.ru
Римлянд Владимир Иосифович
Доктор технических наук Тихоокеанский государственный университет,
Хабаровск riml@fizika.khstu.ru
Kapustina Galina Grigoryevna
Pacific State University, Khabarovsk
E-mail: g.kapustina@mail.ru
Rimland Vladimir Iosifovich
Doctor of Technical Sciences Pacific State University, Khabarovsk
E-mail: riml@fizika.khstu.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕПРЕРЫВНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА КРАСНЫЙ ШЛАМ
RESEARCH OF THE INFLUENCE OF CONTINUOUS LASER RADIATION ON RED SLUDGE
Аннотация (нарус). В статье показано, что при взаимодействии лазерного излучения на красный шлам, были обнаружены образования агломерированных кристаллических структур металлов.
Abstract (in Eng). The article shows that during the interaction of laser radiation on red sludge, the formation of agglomerated crystalline structures of metals was detected.
Посредством щелочного метода Байера при получении технического оксида алюминия (глинозема) из бокситов получаются отходы глиноземного производства - красный шлам. Он складируется на огромных промышленных отстойниках (в данном случае шламовых полях) в окрестностях глиноземных заводов. Содержание красного шлама может варьироваться в зависимости от качества и особенностей технической переработки боксита: 4055% Бе203, 14-18% А1203, 5-10% СаО, 5-10% БЮ2, 4-6% ТЮ2, 2-4% Ш20. Оксид железа придает ему красный оттенок. Опасность, которую несут в себе отходы алюминиевого производства, заключается как в высокой дисперсности, так и в остаточной щелочности. Как следствие, их хранение производится
в шламохранилищах, занимающих обширные площади. Шламу свойственна достаточно сильная щелочная реакция. Именно поэтому в настоящее время решаются вопросы о том, как его можно использовать в качестве сырья и планируется с его помощью модернизировать процесс и технологии утилизации.
Эксперименты были проведены с использованием иттербиевого оптоволоконного источника непрерывного лазерного излучения (Х=1070 [нм]) ЛС-06 мощностью 600 [Вт].
Исследуемым образцом был выбран красный шлам с уральских месторождений. 2 группы образца были равномерно распределены по поверхности закрепленной графитовой пластины. После этого с установленной соответствующей мощностью излучения лаЕСТЕСТБЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НЛЖИ. N 1. 2G2G Г.
зера облучили образец. Во время обработки образца графитовая пластина перемещалась со скоростью 1мм/с.
С мощностью излучения в 6G-15G [Вт] смогли получить сферические спеки, размеры которых составляли 1-2 [мм]. С мощности излучения 200-300 [Вт] наблюдали яркое горение, и диаметр спеков увеличился (З - З,5 [мм]).
Структура образцов до и после лазерной обработки была исследована с использованием растрового электронного микроскопа LEO EVO 4GHV производителя Carl Zeiss (Германия). Локальный химический анализ был проведен на ЭДС INCA ENERGY Х-МАХ производителя Oxford (Англия).
Наномасштабность данных о количественном распределении химических элементов в исследуемых образцах была получена благодаря локализации зондирующего электронного пучка с диаметром 20-30 [нм] и с глубиной проникновения 1 [мкм]. Чувствительность была равна 0,1%. Исходя из изображения электронного микроскопа можно сделать вывод, заключающийся в том, что первоначальный и Изображения электронного микроскопа позволяют сделать вывод, что у исходного и облученного образцов разная фазовая микронеоднородность (рис. 1).
Рис. 1. Исходный образец красного шлама
В ходе исследований фазовой микронеоднородности посредством метода растровой электронной микроскопии было установлено, что в состав исходного образца входят железо, кислород, алюминий, кремний и другие элементы (табл.1).
Табл. 1. Химический состав исходного образца
Элемент Fe O Al Si S Ca Ti
Вес.% 57.02 З1.10 4.41 2.4З 1.89 1.84 1.З1
Образцы вследствие обработки лазером представляли собой неоднородные спеки. Фазы с более высоким средним атомным числом выражены в более ярком контрасте по сравнению с фазами с меньшим атомным числом, рис. 2.
Получили растровые изображения объектов исследования и определили элементный состав спеков, которые были получены в процессе лазерной обработки 100 - 300 [Вт].
Выявили образование агломерированных кристаллических структур золота (1,2 микрона), гафния (5-6 микрон) и других металлов (рис.3, 4) Их наличие не было замечено в исходных образцах.
Результатом лазерного воздействия на красный шлам стала регистрация образования агломерированных кристаллических структур металлов (золота, циркона, гафния и других металлов). Подобные выводы были сделаны в процессе взаимодействия лазерного излучения с магнетитами и высокоглинистыми алюмосиликатными образцами [1-3].
ВЕСТИ НАУЧНЫХ ДОСТИЖЕНИЙ.
Рис. 2. Образцы красного шлама после лазерного облучения мощностью а - 200 Вт, б - 300 Вт.
Рис. 3. Спек красного шлама при мощности излучения 100 Вт
Спектр 9 Вес.%
...... 1 | 1
Рис. 4. Спек красного шлама при мощности излучения 200 Вт
ЕСТЕСТБЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАЖИ. N 1. 2020 Г.
Библиография
References (transliterated)
© /.&/.& Капустина, В.И. Римлянд, 2020
Ссылка на статью: Капустина Г.Г., Римлянд В.И. - Исследование воздействия непрерывного лазерного излучения на красный шлам // Вести научных достижений. Естественные и технические науки -2020. - №1. - С. 6-9. DOI: 10.36616/2687-1335-2020-1-6-9 URL: https://www.vestind.ru/journals/architecture/ releases/2020-1/articles?Viewpage=6
