Èçó÷åíèå ìåòîäàìè ðàäèîñïåêòðîñêîïèè âûñîêîïîðèñòûõ ñòåêîë ñ âíåäðåííûìè â ðåøåòêó ÿäðàìè ôòîðà

Кухлевский О.П., Зеер Э.П., Петраковская Э.А.

Институт физики СО РАН

Одной из острых региональных экологических проблем является утилизация зол и шлаков ТЭЦ и ГРЭС, использующих угли Канско-Ачинского бассейна (КАБ). Высокое содержание свободного оксида кальция делает невозможным применение известных способов переработки, поэтому степень промышленного использования этих зол крайне низка. Такие золы и шлаки загрязняют почву, попадают в водоемы, подземные воды, что наносит непоправимый экологический урон окружающей среде. Заметим, что на золоотвалах электростанций складируется по стране свыше 1,5 млрд. т., и ежегодно они увеличиваются на 100 млн. т. при этом значительная часть приходится на наш регион. Между тем, эти отходы - ценное минеральное сырье, содержащее кремнезем, глинозем, оксиды кальция, цветные металлы и пр. Другой не менее важной экологической проблемой региона является улавливание газообразных фторсодержащих выбросов промышленных предприятий, в частности, алюминиевых заводов. Задача утилизации таких выбросов очевидна.

В Красноярском Научном Центре разрабатываются различные способы переработки таких зол с извлечением наиболее ценных компонентов, таких как алюминий, железо, титан и др. К ним относится магнитная сепарация, а также технология переработки расплава золы при термоударе в воду. Образующееся при этом высокопористое пеностекло нашло применение в промышленных масштабах в качестве легкого, экологически чистого заполнителя в стройиндустрии.

В данной работе проведены исследования поглощающей способности таких высокопористых стекол из зол углей КАБ относительно газообразных фторидов. Внедрение фтора в образцы осуществлялось эксикаторным методом, контроль величины поглощения проводился весовым методом. Наряду с этим, приготовленные образцы изучались методами радиоспектроскопии, что позволило изучить изменения в рентгеноаморфном состоянии образцов на микроуровне. Прослежены изменения в электронных состояниях и локальном окружении магнитных ядер, сопровождающие процесс поглощения газообразных фторидов на всех стадиях, что позволило уточнить механизм сорбции на микроуровне. Показано, что при поглощении происходит прочное связывание агрессивного фтора, при этом рентгеноаморфная матрица пеностекол постепенно трансформируется в микрокристаллическую. Данная работа выявила высокие сорбционные способности изученного материала, что открывает возможности его широкого использования в качестве активного вещества в высокоэффективных фильтрах очистки газообразных выбросов, содержащих высокотоксичные фторсодержащие соединения, наносящие значительный урон окружающей среде региона. На поглощающие свойства этого материала послана заявка на патент, приоритет которого Комитетом по патентам Российской Федерации установлен апрелем 1997г.

Выполненная работа, наряду с решением фундаментальных вопросов, расширяет возможности практического применения пеностекол на основе зол углей КАБ, создает научный задел в комплексном решении двух острых региональных проблем, а именно, утилизации зол ТЭЦ и улавливания газообразных фторидных выбросов промышленности.