Переработка рисовой шелухи и получение керамического композита на ее основе

Введение. С каждым годом мировая потребность в рисе неуклонно растет, что приводит к расширению его выращивания и производства. Вместе с тем при производстве риса образуются многотоннажные отходы – в частности, рисовая шелуха. Во введении представлен литературный обзор по переработке и применению рисовой шелухи для различных целей. При получении 1 тонны очищенного риса образуется около 200 кг рисовой шелухи, из которой после сжигания остается примерно 40 кг золы. В результате исследований установлено, что основными компонентами рисовой шелухи являются целлюлоза (40–45%), лигнин (около 20–25%) и гемицеллюлоза (примерно 15%). Остальной состав зависит от месторождения и сорта риса. Переработка рисовой шелухи с использованием гидрокавитационной и пиролизной установок открывает новые возможности для получения керамических композитов. Методы и материалы. Проведен спектральный анализ химического состава рисовой шелухи из Сузакского района. Результаты анализа показали, что основной компонент твердой массы рисовой шелухи составляет: SiO2 – 400 мг/кг, MnО – 195 мг/кг, K2O – 120 мг/кг, MgO – 30 мг/кг, CaO – 20 мг/кг, P – 13 мг/кг, Na2O – 3,9 мг/кг, Fe2O3 – 3 мг/кг, Ag – 0,04 мг/кг и др. примеси. Приведены методика проведения исследования состава и свойств компонентов рисовой шелухи. Представлена технологическая схема процесса быстрого пиролиза рисовой шелухи. Предварительный химический состав бентонита месторождения «Тегерек» был определен спектральным методом в рамках разработки керамического композита. Основные компоненты: SiO2 – 50%, Al2O3 – 12 %, Fe2O3 – 12%, MgO – 4 %, CaO – 3%, K2O – 2%; прочие элементы присутствуют в виде незначительных примесей. Результаты. В экспериментальной части использовалась технология гидродинамической кавитации, в результате которой рисовая шелуха была обработана с применением гидрокавитатора. Установлено, что после кавитационной обработки рисовая шелуха разделяется на три фракции: грубая масса – 75%, пластическая масса – 15,83% и мелкодисперсная фракция, составляющая 9,6%, находящаяся во взвешенном состоянии в воде. Были исследованы состав, структура и физико-технические характеристики грубой и пластической фракций рисовой шелухи. Проведен быстрый пиролиз грубой фракции после кавитационной обработки. На основе полученной золы и кремнеуглеродистого материала, образующегося в процессе пиролиза, были синтезированы плотная и пористая керамика различного назначения. Заключение. Разработана технология переработки рисовой шелухи с использованием созданного гидрокавитатора и метода быстрого пиролиза для получения керамического композита. Проведено исследование состава и структуры рисовой шелухи после кавитационной обработки, а также твердых остатков, образующихся в результате быстрого пиролиза. В результате получены как плотные (ρ = 1,19–1,22 г/см3), так и пористые (ρ = 0,51–1,02 г/м3) керамические композиты на основе переработанной рисовой шелухи с применением гидрокавитации и пиролиза.