ПРИМЕНЕНИЕ ГРАНУЛИРОВАННОГО НИКЕЛЕВОГО ШЛАКА В КАЧЕСТВЕ АКВАРИУМНОГО ГРУНТА Российский патент 2015 года по МПК A01K63/00 B09B3/00 

Настоящее изобретение относится к применению гранулированного никелевого шлака в качестве аквариумного грунта.

Для аквариума грунт имеет первостепенное значение. Именно в грунте происходят все основные биохимические процессы, определяющие биологическое равновесие экосистемы. Кроме того, грунт предназначен для обеспечения естественного дна для мира рыб и является важной составной частью оформления аквариума.

При выборе грунта следует учитывать следующие факторы:

Воздействие на воду. В состав многих материалов, использующихся в качестве грунта, входят вещества, увеличивающие жесткость воды и показатель pH. Кроме того, некоторые грунты оказывают негативное влияние на физические и химические свойства воды, что неприемлемо для многих обитателей аквариума.

Цвет. В большинстве случаев грунт на дне природных водоемов темный или, если он светлый, покрыт слоем листьев или ила, создающим темный эффект. Поэтому в целях маскировки для рыб темный грунт предпочтительнее, чем светлый. Кроме того, окрас рыб и растений на темном фоне становится более ярким и красочным.

Строение. Грунт не должен быть шероховатым и не должен иметь острые края, так как это может травмировать рыб, имеющих обыкновение ворошить или просеивать грунт, лежать на нем или зарываться в него.

Размер. Для различных рыб и различных условий размер частиц грунта может быть разнообразным, но, главное, грунт должен быть легкопроницаем для горизонтальных и вертикальных потоков воды, промежутки между составляющими его частицами должны быть достаточно большими, чтобы обеспечить хороший водообмен. Для этого грунт должен быть однородного размера, при этом наиболее оптимальными фракциями являются следующие: 2-4 мм, 4-6 мм, 6-8 мм.

Известны примеры использования в качестве аквариумного грунта песка, гальки, мелкого гравия и других частиц гранита [Журнал "Миллион Друзей" №3, 2000 г. Автор - Вячеслав Юдаков].

Известны примеры использования в качестве аквариумного грунта искусственных материалов, например керамзита, стеклянных шариков, стеклянной обкатанной крошки, мелких кусочков пластика и т.д. [Журнал "Миллион Друзей" №4, 2000 г. Автор - Вячеслав Юдаков].

За прототип принято применение керамзита, содержащего значительное количество оксида кремния, в качестве аквариумного грунта [Журнал "Миллион Друзей" №4, 2000 г. Автор - Вячеслав Юдаков].

Недостатками всех видов существующих аквариумных грунтов является то, что ни один из них одновременно не обеспечивает основные потребительские свойства. Песок быстро слеживается, галька может повреждать корни растений и донных рыб, стеклянный грунт является инертным, керамзит с течением времени может разрушаться и образовывать глиноподобный осадок, а его высокопористая поверхность впитывает в себя органические загрязнения, которые постепенно загнивают.

Задачей настоящего изобретения является расширение арсенала аквариумных грунтов улучшенного качества.

Поставленная задача решается тем, что предлагается применение гранулированного никелевого шлака в качестве аквариумного грунта.

Никелевый шлак состоит, как правило, из оксида кремния, оксида железа, оксида кальция, оксида алюминия, оксида марганца, оксида хрома, оксида никеля, оксидов щелочных металлов (оксид калия, оксид натрия) и оксидов сопутствующих металлов (оксид магния, оксид титана, оксид цинка и т.д.) в следующем соотношении компонентов, мас.%:

SiO₂ 35,0-50,0 F₂O₃ 17,0-30,0 CaO 11,0-18,0 Al₂O₃ 6,0-11,0 MnO₂ 0,5-1,5 Cr₂O₃ 0,2-1,0 Ni₂O₃ 0,1-0,9 Щелочные оксиды 0,2-3,5 Оксиды сопутствующих 20-30 металлов  

Никелевый шлак получают в процессе производства никеля из руды, например сульфидной или медно-никелевой: никелин (красный никелевый колчедан, купферникель), хлоантит (белый никелевый колчедан), гарниерит и другие силикаты, магнитный колчедан, пентландит. После этого расплавленный никелевый шлак гранулируют быстрым охлаждением, переводя его в стеклообразное состояние с использованием водных форсунок высокого давления. Гашение предотвращает кристаллизацию минералов, входящих в состав никелевого шлака, и способствует образованию стеклообразных агрегатов в форме гранул. Содержание стекловидной фазы составляет 85-98%. Гранулированный никелевый шлак устойчив к силикатному и железистому распаду, не вступает в реакцию с оксидами щелочных металлов, несмотря на наличие в них аморфного SiO₂. Далее гранулированный никелевый шлак просеивают, промывают и высушивают. После обработки гранулированный никелевый шлак готов к использованию в качестве аквариумного грунта без риска возникновения помутнения воды, появления мелкодисперсной взвеси или образования осадка. Поэтому у потребителя перед использованием не возникает необходимости дополнительно обрабатывать заявляемый аквариумный грунт.

Гранулированный никелевый шлак относится к пятому классу опасности для окружающей среды в соответствии с приказом Министерства природных ресурсов РФ от 15.06.2001 года №511, следовательно, он является совершенно безвредным для воды, почвы и организмов, обитающих в аквариуме.

Присутствие в составе гранулированного никелевого шлака таких элементов, как алюминий, марганец, хром и никель обуславливает антисептические свойства заявляемого аквариумного грунта, а следовательно, обеспечивает возможность предотвращения роста грибков и бактерий.

Заявляемый аквариумный грунт представляет собой частицы размером от 0,5 до 6 мм насыщенного черного цвета. Такие внешние характеристики заявляемого аквариумного грунта являются наиболее близкими к грунтам в природных водоемах.

Заявляемое изобретение характеризуется следующими конкретными примерами.

Пример 1 (получение аквариумного грунта из гранулированного никелевого шлака).

Заявляемый аквариумный грунт из гранулированного никелевого шлака получают следующим образом. Поставляемый с отвала автотранспортом сырой шлак отделяется от крупных посторонних включений путем просеивания через колосниковую решетку, затем загружается в накопительный бункер емкостью 25 т и ленточным конвейером (КЛ 500×16000) сырой материал поступает в накопительный бункер и по вибропитателю перемещается в топочно-сушильный агрегат. Нагрев воздуха в агрегате до 90°C производится блочной горелкой (ГБЛ-3,5 с расходом природного газа 380 м3/час) через теплообменник. Движение сырья в процессе сушки осуществляется вибростолом. В топочно-сушильном агрегате происходит сушка сырого материала. Система пылеулавливания с блоком циклонов СЦН-40 (2 по 4) и вытяжным вентилятором эффективно утилизирует пылевые частицы и забирает из шлака оставшийся мусор без риска экологического загрязнения окружающей среды. После просушки и обеспыливания по склизу сырье попадает в виброохладитель, где в процессе вибрации с помощью вентилятора происходит его охлаждение. По склизу и ленточному ковшовому элеватору (ЛГ-250) просушенный и охлажденный материал поступает в накопительный бункер, откуда после накопления через вибропитатель подается на трехъярусный инерционный грохот (ГИЛ-43 производительностью 70 т/ч) для классификации частиц по фракциям от 0,5 до 6,0 мм. Основные фракции сырья 0,5-2,0 мм, 2,0-4,0 мм, 4,0-6,0 мм попадают в накопительный бункер. Крупный сухой материал (более 6,0 мм) с грохота по ленточному конвейеру (КЛ 500×4200) крупного материала направляется через накопительный бункер с вибропитателем в дробильно-измельчительную машину (ДИМ-В-800). Из накопительного бункера материал поступает в пескомойку (XSD2610), где происходит вымывание микропороды и примесей из обработанного материала. Из пескомойки материал небольшими партиями (до 20 кг) перемещается в сушильную камеру, где происходит нагрев до 100-120°C и изотермическая выдержка в течение 2-3 часов до полного высыхания материала, с последующим охлаждением. В процессе охлаждения, в сушильной камере проводится дополнительное воздействие на материал UV-излучением, с целью полного удаления бактерий и микроорганизмов способных оказать негативное влияние на микрофлору аквариума. После этого происходит фасовка и упаковка полученного материала. Промытый и повторно просушенный порошок поступает на упаковочно-весовое оборудование, взвешивается и упаковывается в тару.

Пример 2 (применение аквариумного грунта, полученного из никелевого шлака).

На дно аквариума объемом 20 литров засыпали 3 кг заявляемого аквариумного грунта, налили 7 литров холодной водопроводной воды, высадили водоросли: Эхинодорус амазонский (Echinodorus amazonicus), Валлиснерия спиральная (Vallisneria spiralis), Кабомба каролинская (Cabomba caroliniana) и долили еще 10 литров водопроводной воды, Затем в воду добавили специальный кондиционер для запуска аквариума, подключили фильтрующее устройство и оставили на 1 неделю. По истечении 1 недели в аквариум запустили рыб: Золотая рыбка (Carssius auratus) - 2 шт., Неон (Paracheirodon) - 6 шт., Сом Таракатум (Hoplosternum thoracatum) - 1 шт.).

Наблюдали за аквариумом в течение 6 месяцев, при этом:

- поддерживали температуру в пределах 25-27°C;

- 1 раз в месяц проводили чистку дна при помощи помпы и, по необходимости, доливали воду;

- 1 раз в неделю проводили замеры кислотности (pH) воды. Для определения кислотности использовали pH-метр SanXin SX620. Значение pH находилось в диапазоне от 7,0 до 7,5;

- 1 раз в неделю проводили замеры жесткости (dGH) воды. Для определения уровня жесткости использовали 4110 SERA gH-TEST. Значение dGH находилось на уровне 10-20.

- 1 раз в 2 недели проводили замеры содержания в воде тяжелых металлов. Пробу воды направляли в аналитическую лабораторию. Исследование проводили методом атомно-абсорбционной спектрометрии. По результатам 12 замеров содержание тяжелых металлов в аквариумной воде не увеличилось.

Сводные данные по результатам использования заявляемого аквариумного грунта приведены в таблице 1.

Из таблицы 1 видно, что грунт не ухудшает основные физические свойства воды (кислотность и жесткость), а также не увеличивает содержание тяжелых металлов в химическом составе воды.

Сравнительные характеристики аналогов, прототипа и заявляемого аквариумного грунта приведены в таблице 2.

Из представленной таблицы 2 видно, что заявляемый аквариумный грунт соответствует всем основным потребительским свойствам. Заявляемый аквариумный грунт полностью безопасен для жителей аквариума, не оказывает негативного влияния на воду, содержит в своем составе вещества, которые могут оказывать антисептическое действие, прост в применении и имеет соответствующие эстетические характеристики.

Достигаемый технический результат - расширение арсенала аквариумных грунтов, обеспечивающих все основные потребительские свойства.

Таблица 1 Параметр Способ и приборы измерения Частота измерений Выводы по результатам измерений Кислотность воды (pH) pH-метр SanXin SX620 1 раз в неделю значение находилось на уровне 7,0-7,5 Жесткость воды (dGH) 4110 SERA gH-TEST 1 раз в неделю значение находилось на уровне 10-20. Содержание в воде тяжелых металлов атомно-абсорбционная спектрометрия 1 раз в 2 недели содержание тяжелых металлов не увеличилось

Таблица 2 Свойства Аналог 1 Аналог 2 Прототип Заявляемый грунт Возможность появления помутнение, взвеси и т.д. возможно помутнение воды не вызывает изменений возможно образование глиноподобного осадка не вызывает изменений Безопасность Безопасен Безопасен Безопасен Безопасен Форма, размер, цвет. круглые или продолговатые частицы размером 2-4 мм от светло-серого до темно-коричневого матового цвета. частицы размером 2-6 мм различной формы и цветов, яркие, полупрозрачные, блестящие. преимущественно круглые частицы размером 5-10 мм, красно-коричневого цвета. круглые или продолговатые частицы размером 2-8 мм от темно-серого до насыщенного черного цвета, полупрозрачные, яркие, блестящие Наличие элементов, обеспечивающих антисептические свойства возможно незначительное количество отсутствуют отсутствуют содержит марганец, алюминий, хром и никель Простота применения необходима дезинфекция перед применением готов к применению необходима дезинфекция и вымачивание перед применением готов к применению

Настоящее изобретение относится к утилизации промышленных отходов и аквариумистике. Предлагается применение гранулированного никелевого шлака в качестве аквариумного грунта. Размер частиц гранул грунта от 0,5 до 6 мм. Изобретение расширяет арсенал аквариумных грунтов. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Применение гранулированного никелевого шлака в качестве аквариумного грунта.

2. Применение гранулированного никелевого шлака по п.1, отличающееся тем, что размер частиц шлака 0,5 - 6 мм.

3. Применение гранулированного никелевого шлака по п.1, отличающееся тем, что никелевый шлак состоит из оксида кремния, оксида железа, оксида кальция, оксида алюминия, оксида марганца, оксида хрома, оксида никеля, оксидов щелочных металлов: оксид калия, оксид натрия, и оксидов сопутствующих металлов в следующем соотношении компонентов, мас.%:
SiO₂ 35,0-50,0 Fe₂O₃ 17,0-30,0 CaO 11,0-18,0 Al₂O₃ 6,0-11,0 MnO₂ 0,5-1,5 Cr₂O₃ 0,2-1,0 Ni₂O₃ 0,1-0,9 Щелочные оксиды 0,2-3,5 Оксиды сопутствующих   металлов 2,0-3,0