Анотація до роботи:

Коваленко І.М. Вплив нанорозмірних утворень на колоїдно-хімічні властивості гірничометалургійних шламів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.11 – колоїдна хімія – Інститут біоколоїдної хімії ім.. Ф.Д.Овчаренка НАН України, Київ, 2006.

Дисертацію присвячено вивченню впливу нанорозмірних утворень карбонатів і силікатів на колоїдно-хімічні властивості залізооксидних гірничо-металургійних шламів при їх концентруванні та переробці. Виявлено найбільш важливі чинники, які впливають на стійкість полідисперсних суспензій шламів у присутності нанодисперсних силікатів (глин, шлаків) та карбонатів.

Вивчено процеси структуроутворення в концентрованих залізооксидно-карбонатно-силікатних шламах під впливом діоксиду вуглецю повітря та NaCl, розчинених у дисперсійному середовищі.

Встановлено, що у відкритих дисипативних системах на основі залізооксидно-карбонатно-силікатних шламів в присутності CO₂ повітря, силікатів і NaCl мають місце процеси карбонатно – бікарбонатно (проміжний продукт) – нанокарбонатного переходу дисперсних часток CaCO₃ в гелеподібні наночастки на поверхні силікатів. В ізольованих системах, навпаки, має місце процес ізотермічної перегонки ультрадисперсних часток CaCO₃ по схемі нанокарбонатно–бікарбонатно–карбонатного або нанокарбонатно–карбонатного переходу (в глибині агрегатів силікатних часток). Показано, що природні мінерали тим більше впливають на стабільність шламів, чим більше в них наночасток: монтморилоніт > гідрослюда > каолініт кальцит.

На основі знайдених закономірностей запропоновані й використані у виробництві технології кольматації водоймищ шахтної мінералізованої води, видалення із шламів ультрадисперсних сполук свинцю та цинку, концентрування і розділення шламів, їх брикетування вапново-карбонатною сумішшю, або обмасленою прокатною окалиною.

1.Встановлено, що в’язкість дисперсій силікатів, які входять до складу металургійних шламів, зростає в умовах їх перемішування в 3-5 разів при одночасній присутності в дисперсіях домішок CaCO₃, NaCl і CO₂ повітря.

2.Виявлено прямо протилежний фазовий перенос часток CaCO₃ в мінералізованих NaCl дисперсіях силікатів і металургійних шламів за рахунок хімічних реакцій розчинення і переосадження CaCO₃ в присутності слідів CO₂ в залежності від типу дисперсної системи (нанохімічна переконденсація зі зменшенням розміру часток у відкритих та ізотермічна перегонка зі збільшенням розміру часток у ізольованих системах).

3.Показано, що збільшення в’язкості і стабільності суспензій металургійних шламів в присутності домішок глинистих мінералів у напрямку каолініт гідрослюда монтморилоніт пов’язане зі зростанням в мінералах в тому ж напрямку кількості і зменшенням розміру наночасток.

4.Термодинамічно та експериментально обґрунтовано колоїдно-хімічну модель взаємодій у слабколужному середовищі часток силікатів та кислих шлаків, як домішок шламів, за рахунок формування в зоні їх контакту взаємопроникаючих тоберморито–силікатно–карбонатних нанофаз.

5.Встановлено, що грубодисперсні шлами мають у своєму складі підвищену кількість мінералів з більш високою питомою вагою (магнетит, гематит), а тонкодисперсні, навпаки – підвищену кількість мінералів з відносно низькою питомою вагою (кальцит, магнезит, силікати).

6.Доведено, що фільтраційна здатність карбонатно-залізооксидних шламів зменшується в присутності нанокарбонатів та біоколоїдних утворень і тимчасово збільшується в присутності останніх в насиченій сріблом воді, знижуючись потім знову.

7.Розроблені принципи регулювання фільтраційних та седиментаційних властивостей шламів в процесах їх концентрування та переробки, які перевірені в дослідно-промислових умовах.

Головні результати дисертації викладені в роботах:

1. Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Проценко И.Т. Влияние хлорида натрия, гидроксидов железа и карбонатов на вязкость водных суспензий глинистых минералов // Коллоидный журнал. – 2005. – т.67, №1. – С.32-37. (Вибір, підготовка і аналіз зразків карбонатної глини і карбонатного залізооксидного порошку, участь у реологічних дослідженнях, аналіз експерименту і участь у підготовці статті).

   Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Прокопенко В.А., Проценко И.Т. Структурная организация щелочных минерализованных суспензий дисперсных минералов в сдвиговом потоке // Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. – Київ: Академперіодика. – 2004. – т.2, №4. – С. 1355-1385. (Аналіз реологічного процесу, термодинамічний аналіз, пошук літератури та узагальнення висновків).

   Ковзун И.Г. Коваленко И.М., Прокопенко В.А., Проценко И.Т. Вязкопластичные свойства глинистых минералов в хлоридно-натриевой и морской воде // Вісник Одеського національного університету . – 2004. – т.9, вип.6-7. – С. 146-154. (Відбір і аналіз зразків та реологічних методик експерименту, участь в реологічних експериментах, в підготовці матеріалів статті).

   Белошапка И.В., Шеремет В.А., Кекух А.В., Коваленко И.М., Соловьев Г.Д., Корякин В.М. Переработка обмасленной прокатной окалины с использованием низкотемпературного крекинга // Углехимический журнал. – 2002. - № 5-6 – С. 19-22. (Проведення дослідно-промислових випробувань, участь в обговоренні та написанні статті).

   Kovalenko I.M., Kovzun I.G., Protsenko I.T., G.N.Bila. The Influence of Aluminosilicates on Colloid-Chemical Properties of Ferrum-Containing Suspensions in Non-Eguilibrium Conditions // International Sumposium on Non-Eguilibrium Processes in Colloid and Biopartiole Systems. May 18-22. – Cracow (Poland). – 2004. – P.73. (Постановка та обговорення результатів експерименту і написання тез).

   Kovalenko I.M., Kovzun I.G., Protsenko I.T. The Investigation of Non-Eguilibrium Processes in Ferrous – Containing Suspensions by Reological Method // International Sumposium on Non-Eguilibrium Processes in Colloid and Bioparticle Sistems. May 18-22. – Cracow (Poland). – 2004. – P.80. (Обговорення результатів та написання тез).

   Ковзун И.Г., Коваленко И.М., Проценко И.Т. Контактная самоорганизация в щелочных силикатных композициях и ее взаимосвязь с образованием наноструктурных фаз // Тези конференції „Нанорозмірні системи. Електронна, атомна будова і властивості”. (НАНСИС 2004). – Київ: Україна – 12-14 жовтня 2004.- С.243. (Постановка експерименту, обговорення отриманих результатів та написання тез).

   Ковзун І., Коваленко І., Прокопенко В., Проценко І. Вплив домішок карбонату кальцію на мінералізовані суспензії монтморилоніту// Десята наукова конференція „Львівські хімічні читання - 2005”. – Львів: ЛНУ МОН. – 2005. – С.40. (Обговорення результатів експерименту та написання тез).

   Патент України на винахід № 57465А, МКИ 7 С 22В1/00. Спосіб переробки шламів металургійних підприємств / Ю.В.Брегман, О.В.Дубіна, А.В.Кекух, І.М.Коваленко, І.Г.Ковзун, В.М.Корякин, І.М.Любімов, М.М.Омесь, І.Т.Проценко, А.В.Сокуренко, З.Р.Ульберг, В.О.Шеремет; бюл.№6 – 16.06.2003. (Участь в експерименті, в підготовці формули винаходу та матеріалів патенту).

   Патент України на винахід № 57466A, МКИ 7 С21В7/20. Карта для зневоднення та сушіння шламів /Ю.В.Брегман, О.В. Дубіна, А.В.Кекух, І.М.Коваленко, І.Г.Ковзун, В.М.Корякин, І.М.Любімов, М.М.Омесь, І.Т.Проценко, А.В.Сокуренко, З.Р.Ульберг, В.О.Шеремет; бюл.№6 –16.06.2003. (Участь в експерименті та написанні патенту).