CC BY
20
reactions (Ed. R.G. Compton). V.32. - Amsterdam: Elsevier, 1991.
12. Боресков Г.К. Гетерогенный катализ. - М.: Наука, 1986. - 304с.
13. Жданов В.П. Элементарные физико-химические процессы на поверхности. - Новосибирск: Наука. - 1938. - 296с
14. Myshlyavtsev A.V., Zhdanov V.P. The effect of nearest-neighbour and next-nearest-neighbour lateral interactions on thermal desorption spectra//Chem. Phys. Lett - 1989. - v. 162, № 1,2. - P. 43-46.
15. Мышлявцев А.В., Мышлявцева М.Д. Вычислительные аспекты метода трансфер-матрицы. - Кызыл: ТувИКОПР СО РАН. - 2000. - 101с.
16. Быков В.И., Мышлявцев А.В., Слинько М.Г. Применение метода трансфер-матрицы для описания процессов на поверхности катализатора//Доклады Академии наук. - 2002. -т. 384, №5. - С. 650-654.
17. Shampine L.F. and Gordon M.K. Computer Solution of Ordinary Differential Equalions. The Initial Value Problem, San-Francisco: W.H. Freeman. -1975.
18. Press W.H., TeukolskvS.A . Vetterling W.T., Flannery B.P. Numerical Recipes in Fortran 77, The Ait of Scientific Computing, Second Edition, V.l, Cambridge University Press. - 1992.
МЫШЛЯВЦЕВ Александр Владимирович, доктор химических наук, проректор по учебной работе. МЫШЛЯВЦЕВА Марта Доржукаевна, кандидат физико-математических наук, докторант кафедры высшей математики.
Дата поступления статьи в редакцию: 10.09.2006 г. © Мышлявцев A.B., Мышлявцева М.Д.
удк 553.973 л.Н. АДЕЕВА,
Н.Н. СТРУНИНА, Т.А. КОВАЛЕНКО, Б.Т. БАЙСОВА
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА МИНЕРАЛЬНОЙ ЧАСТИ САПРОПЕЛЯ ОЗЕРА ЖИЛОЙ РЯМ
Изучено содержание редких элементов в золе сапропеля озера Жилой Рям Омской области. Идентифицированы многие редкоземельные элементы, а также Ба, 5с. Методом количественного атомно-эмиссионного анализа определены содержания Се, 1.а, V, вс, Оа. Оценены суммарные ориентировочные запасы РЗЭ в сапропелях Омской области.
Под термином "сапропель" принято понимать донные тонкоструктурные коллоидальные отложения пресных водоемов с содержанием органического вещества в пересчете на сухую массу более 15% [1 ]. Основной состав органического вещества сапро-пелей формируется из остатков отмирающих в водоеме растительных и животных организмов, частично пополняется привносимыми водой и ветром органическими примесями и растворимыми соединениями. Количество и состав минеральных компонентов сапропелей зависит от условий питания, химического состава питающих водоемы води эрозийных процессов. Неорганическая часть сапропеля представлена разнообразными минералами как аллоген-ного (полученного с водосборной территории озера), так и аутогенного (сформированного в озере в условиях сапропелеобразования) происхождения.
В результате физических, химических и биологических процессов, протекающих в осадке, сапропеля обогащаются многими микроэлементами и биологически активными веществами. Широкий диапазон химического состава и физических свойств озерных отложений, большие запасы и широкая их распространенность в наиболее населенных регионах страны, а также относительная простота добычи и первичной переработки
позволяют рассматривать их как важные ресурсы для многих направлений современного и перспективного использования в сельскохозяйственном производстве, промышленности и медицине. Настоятельную необходимость освоения ресурсов сапропелей вызывают про-фессирующие процессы заиления озер.
На территории Омской области имеется 174 месторождения сапропеля с суммарными запасами в объеме ! 86275тыс. т. Преимущественна развиты сапропели карбонатного, силикатного иоргано-силикатною классов [2].
Сапропели могут быть использованы как сырьевой источник для получения ряда ценных продуктов для промышленности и сельского хозяйства. С этой целью в области принята программа "Омский сапропель" на 20052008 гг. Разработка программы была вызвана необходимостью вовлечения в региональный производственный комплекс неиспользуемых ресурсов сапропеля и увеличения инновационного потенциала территории за счет развития наукоемких технологий. Положительный социально-экономический эффект будет выражаться в получении новых продуктов переработки сапропеля.
Переработка сапропеля должна быть комплексной, поэтому наряду с органической составляющей сапропелей (битумы, гуминовые вещества ит.д), которой в настоящее время уделяется достаточно большое внимание, дол-
Таблица 1
Качественный анализ золы сапропеля озера Жилой Рям на благородные металлы
объект Интенсивности спектральных линий .элементов на указанных длинах волн
Рг 283,0 нм Аи 242,7 нм А§ 338,2 нм Рс1 342,1 нм
Угольные электроды 0,0028 0,0079 0,0005 0,0001
Зола 600°С 0,009 0,011 0,0010 0,0005
Зола ЗООиС 0,007 0,009 0,0009 0,0003
Таблица 2
Качественный анализ золы сапропеля озера Жилой Рям на редкие и редкоземельные элементы
объект Интенсивности спектральных линий элементов на указанных длинах волн
Се 322,1нм Ьа 289,Знм У 298,4 нм ва 271,9 нм Бс 282,2 нм N(1 401,2 нм Рг 317,2 нм ТЬ 321,8 нм
Угольные электроды 0,0078 0,0071 0,0044 0,0011 0,0069 0,0011 0,0025 0,0023
Зола 600°С 1,33 1,22 1,15 1,01 0,97 0,23 0,29 0,78
Зола 300°С 0,63 0,90 0,57 0,75 0,24 0,12 0,25 0,60
Таблица 3
Содержание редких элементов в сапропелях озер Омской области
Объект концентрация элемента, % масс.
У Се Ьа Бс Са
Жилой Рям, 600°С 1,1*10 2 4,8*10"2 4,0*10"2 9,9*10° 3,4* 10*
Кларк (осадочные породы, глины) 3,0* 10"-' 5,0*10""' 4,0*10"3 1,0*10"3 3,0*10"3
жны использоваться и минеральные компоненты. Термином "минеральные компоненты" обычно обозначают все элементы (или их соединения), содержащиеся в твердых горючих ископаемых, за исключением С, Н,НО [3].
Некоторые редкие металлы, такие Как Са, Се, 5с,1п, Т1, Яе, Ш, Вь Сё, Бе,Те не имеют собственных рудных месторождений, и их получают попутно при переработке руд РЬ, гп, Си, А1, Бп. В последние годы приобретают значение нетрадиционные сырьевые источники редких металлов: битуминозные сланцы и песчаники (Яе, V, Се),лигниты (Се), золошлако-вые отходы (Бс.У, Са, Ве и др.). Золы углей являются достаточно перспективными сырьевыми ресурсами при осуществлении углубленной переработки углей с комплексным использованием их минеральной части. Одно из перспективных направлений комплексного использования минеральной части углей является производство концентратов редких металлов — галлия, скандия, иттрия, германия [4].
Целью данной работы является изучение минерального составамя обоснования возможности использования золы сапропеля в качестве альтернативного источника редких элементов.
На исследование был взят сапропель озера Жилой Рям Тюкалинского района Омской области. Из воздушно сухого сырья была получена зола при 300"С и 600°С.
На первом этапе был проведен качественный атом-эмиссионный анализ на содержание редких и рассеянных элементов. Атомно-эмиссионный анализ выполнялся на спектрографе марки СТЭ—1 с регистрирующим устройством МАЭС. Математическая обработка результатов измерения интенсивнос-тей спектральных линий осуществляется ПО "АТОМ".
Интенсивности линий Р1:, Pd.Au, Ад, представленные в таблице 1, практически не превышают фоновый сигнал. Был сделан вывод об исчезающе малых концентрациях данных элементов.
Достоверно обнаружены Се, Ьа, Са, Бс, У, Ыс!, Рг, ТЬ (табл.2). Линии качественного анализа достаточно интенсивны и указывают на повышенное содержание этих элементов.
Для определения концентраций Се, 1_а, Са, Бс, У проведен количественный атомно-эмиссионный анализ, в ходе которого были получены в одинаковых условиях спектры анализируемых проб и спектры
стандартных образцов с известным содержанием этих элементов. По спектрам стандартных образцов построены градуировочные графики, которые затем использовались для определения концентраций в пробах. В качестве эталонов для построения градуиро-вочных графиков взяты стандартные образцы аномального ила, аттестованного по 40 компонентам.
Определение элементов проводилось по следующим аналитическим спектральным линиям: Бс 255,2 нм; Се 320,1 нм; Ьа 324,5 нм; У 321,7 нм; Са 294.4 нм [5]. В качестве интенсивности линии сравнения использовалась интенсивность фона вблизи каждой измеряемой линии.
Число параллельных опытов при сжигании одной пробы равнялось пяти. Отбраковка грубых промахов осуществлялась по О — тесту. Результаты всех анализов статистически обработаны. Коэффициент вариации не превышает 20%.
Результаты количественного спектрального анализа представлены в таблице 3. Самые высокие концентрации имеютредкоземельные элементы и иттрий. Содержание Се в золе оз. Жилой Рям достигает 480 г/ т, Ьа - 400 г/т/, У -110 г/т. Для У, Се, 1-а, Бс характерно концентрирование по сравнению с кларком (5]. Содержание Са находится на уровне этого показателя.
Также проведено сравнение золы сапропеля с золами от сжигания угля. В таблице 4 представлено содержание рассматриваемых элементов золе сапропеля оз. Жилой Рям и золе углей подмосковного бассейна, для которой предложены технологии извлечения ценных компонентов [6]. Сопоставляя приведенные данные, можно видеть, что зола сапропеля содержит больше ценных элементов, чем зола углей; лантана даже в 4-6 раз больше.
Условно приняв содержание РЗЭ в сапропеле озера Жилой Рям за среднее по озерам Омской области, можно оценить суммарные ориентировочные запасы У, Ьаи Се. Общая масса этих металлов составляет 11,4 тыс. тонн (табл. 5). Такие запасы РЗЭ могут позволить организовать их извлечение из сапропеля в Омской области в рамках его комплексной переработки!
По итогам работы можно сделать следующие выводы:
1. Установлены концентрации следующих элементов в золе сапропеля озера Жилой Рям: Се - 480 г/т; Ьа - 400 г/т; У - 110 г/т; Бс - 90 г/т; Са - 34 г/т.
Таблица 4
Содержание элементов в золе сапропеля и золе угля
Элемент соде ржание в золе, г/т
сапропель оз. Жилой Рям уголь Подмосковного бассейна
Y 1 10 100
La 400 60-100
Се 480 --
Ga 34 10-30
Sc 99 35-50
Таблица 5
Ориентировочные запасы РЗЭ в сапропелях Омской области
Элемент Содержание в золе сапропеля оз. Жилой Рям. г/т запасы металла, т
Y 110 1400
La 400 5000
Се 480 6000
Сумма РЗЭ 990 11400
2. По содержанию РЗЭ в сапропеле озера Жилой Рям проведена ориентировочная оценка суммарных запасов этих металлов.
Библиографический список
1. Лопотко М.З. Использование сапропелей в народном хозяйстве СССР и за рубежом. - М.: Наука и техника, 1990. - 83с.
2. Состояние окружающей природной среды Омской области в 2000 году// Доклад Государственного комитета по экологии Омской области. - Омск. - 2001. - 60 с.
3. Шпирт М.Я. Основные направления изучения минеральных компонентов твердых горючих ископаемых // Химия твердого топлива. - 1998. - №4. - С. 3 - 17.
4. Пашков Г Л. Золы природных углей — нетрадиционный источник редких элементов // Соросовский образовательный журнал. - 2001.-т.7, № 11. - С. 67 - 72.
5. Русанов А.К. Основы количественного спектрального анализа руд и минералов. - М.: Недра, 1971. - 360 с.
6. Охотин В.Н., Медведев В. И. .Лайнер Ю.Ф., Левицкая Т.Д., Чайка Е.А. Комплексная переработка зол от сжигания подмос-
ковных углей с выделением ценных компонентов // Энергетическое строительство. - 1994. - №7. - С. 67 - 69.
АДЕЕВА Людмила Никифоровна, доктор технических наук, профессор кафедры неорганической химии. СТРУНИНА Наталья Николаевна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры экспериментальной физики и радиофизики. КОВАЛЕНКО Татьяна Александровна, студентка 5-го курса химического факультета. БАЙСОВАБибигуль Тулегеновна, ассистент кафедры экспериментальной физики и радиофизики.
Дата поступления статьи в редакцию: 05.10.2006 г. © Адеева Л.Н., Струнима H.H., Коваленко Т.А., Байсова Б.Т.
Авторы выражают благодарность главному научному сотруднику ЛКПУ ИППУ СО РАН д.х.н. Г.В. Плаксину за предоставленные образцы золы сапропеля.
Календарь научных мероприятий ЗИМНЯЯ ШКОЛА
«ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ И СОСТОЯНИЯ»
Российский федеральный ядерный центр (РФЯЦ-ВНИИТФ им. Е.И. Забабахина), расположенный в г. Снежинске Челябинской области, проводит с 27 января по 3 февраля 2007 года ежегодную зимнюю школу по физике «Экстремальные процессы и состояния».
Школа ориентирована в основном на студентов 4-5-6 курсов физико-технических и математических специальностей ведущих вузов России. В работе школы могут принять участие аспиранты, заинтересованные в расширенном изучении физики высоких плотностей энергии и экстремальных состояний вещества, а также в проблемах математического моделирования соответствующих процессов и явлений.
Школа проводится с целью привлечения внимания выпускников к актуальным проблемам физики высоких плотностей энергии, которые непосредственно примыкают к исследовательским программам РФЯЦ-ВНИИТФ.
Тематика школы охватывает, в частности, следующие направления физики высоких плотностей энергии:
1. кумулятивные явления и высокоинтенсивные процессы;
2. взрывные и детонационные явления;
3. явления в плотной плазме и интенсивные электромагнитные процессы;
4. гидродинамическая неустойчивость и турбулентность;
5. свойства веществ при высокоинтенсивных процессах;
6. проблемы математического моделирования процессов и явлений физики высоких плотностей энергии.
По этим направлениям будут прочтены лекции ведущими учеными РФЯЦ-ВНИИТФ и других научных центров страны. Слушателям школы также предлагается представить результаты своих исследований в виде устных докладов (продолжительностью 10-15мин.).
Оргкомитет школы полностью обеспечивает оплату проезда, проживание и питание участников, а также культурную программу.
Предоставляются большие возможности для активного отдыха участников. Слушатели смогут ознакомиться с историей и деятельностью РФЯЦ-ВНИИТФ, совершить экскурсии в отделение экспериментальной физики и в музей ядерного оружия. Также будут организованы экскурсии по живописным местам Среднего Урала, имеется возможность заняться зимними видами спорта (лыжи, горные лыжи, спортивные игры в зале - инвентарь предоставляется).
Желающие принять участие в работе школы дол-жны_зарегистрироватъся на сайте, заполнив «Регистрационную Форму участника» или выслать ее в адрес Оргкомитета электронной или обычной почтой до 24 декабря 2006 гол,а.
Параллельно с этим о своем желании принять участие в работе школы необходимо сообщить доценту кафедры общей физики В, И. Козлову, который занимается организационными вопросами, связанными со школой, на физическом факультете Контакт: В. И. Козлов. Тел.: 939-14-89, 939-44-78, доб. 15.
