Изучение процесса выведение радионуклеидов из организма с мочей после приема препаратов изучалась на группе добровольцев. В самих препаратах отмечалось лишь наличие радиактивного калия (⁴⁰К) в дозе до 190 бек/кг. Исследование мочи 20 добровольцев до приема препаратов показало наличие в ней радионуклеида урана (²³⁵U), содержание которого колебалась в пределах 3-6 бек/кг. Необходимо отметить, что до приема препарата проводились ежедневные анализы мочи в течение 10 суток с суточным накоплением на каждого пациента, чтобы исключить случайность в наблюдениях. После чего они получали препарат «Ткис-нобати» и также собирали мочу ежесуточно с накоплением. В моче у всех пациентах обнаруживались продукты распада урана, в большом количестве радионуклеид тория (²³⁴Th), а также в незначительных количествах  радиоизотопы свинца (²¹²Pb), висмута (²¹⁴Bi), (²³¹Th) .  (⁴⁰К) был в 2-2,5  кратном количестве по сравнению с контролем [14]. В дальнейшем, в ссерии экспериментов на животных, было установлено, что ускоряется элюация и изотопа цезия (¹³⁷Cs)   [14].

Приводим некоторые данные по использованию препарата «Ткис-нобати» в клинических условиях [15]. Больные распределялись по следующим группам: рак молочной железы – 39%, опухоли головы и шеи – 22%, лимфогрануломатоз – 11%, рак шейки и тела матки – 10%, рак легкого – 8%, рак кожи – 7%, семинома – 3%, рак прямой кишки – 2%. Пациенты получали препарат за 8-12 дней до начала облучения и в течение определенного времени после него. Больные, которые принимали препарат, удовлетворительно переносили лечение лучевой терапией, жалоб на ухудшение общего состояния не было. При проведении еженедельно анализов крови пациентов, выяснилось, что в процессе лечения количество лейкоцитов было на уровне 5,0 × 10⁹ / л, меньшее количество наблюдалось только в 5 случаях, в одном лейкопения была стабильной, из-за чего лечение продолжить не удалось, больному пришлось назначить дополнительные медикаменты. Остальные показатели крови находились на удовлетворительном уровне.

Учитывая состояние больного после облучения, возможность побочных явлений в области гортани, кишечно-желудочного тракта, печени, а также психологическое состояние больного весьма актуален вопрос подбора соответственной лекарственной формы.

Материалы и методы. В начальный период препараты выпускались в виде сахарных сиропов. Недостатком этой лекарственной формы являлись как противопоказания для больных с сахарным диабетом, так и  затруднение точной дозировки. Была также разработана лекарственная форма в виде сухого экстракта, дозированного в желатиновые капсулы [16-18]. Однако, у ряда пациентов, имеющих определенные функциональные нарушения, использование этих препаратов в капсулированной либо таблетированной формах часто связано с затруднением во время приема и с низкой усваиваемостью . Иньекционные лекарственние формы более эффективны, но часто сама процедура вызывает у пациента отрицательные эмоции из-за его психологического состояния после облучения.

В этих случаях незаменимыми являются ректальные лекарственные формы, имеющие определенные преимущества – возможность назначения препаратов, которые могут инактивироваться ферментами печени и желудочно-кишечного тракта, быстрое всасывание лекарственных веществ, удобство применение, особенно в детской  практике и пожилых пациентов, отсутствие раздражающего действия на гортань и желудок. При ректальном введении до 80% лекарственного вещества поступает в кровь ,минуя печень. В отдельных случаях, это позволяет как уменьшить лечебную дозу, так и сократить кратность приема препарата, что особенно важно при лечение этой группы больных.

Для получения ректальных лекарственных форм, растительные экстракты упаривались до консистенции густого экстракта, после чего в вакуум сушильных шкафах получали сухой экстракт, который измельчался на роторном измельчителе до частиц с размером не более 30 мкм. В качестве основ суппозиториев использовались ,как гидрофильные – глицерин-желатиновая, так и липофильные – масло какао, витепсол, жир кондитерский, основа ГХПЗ. Суппозитории готовились методом выливания в гнезда формы, обеспечивающие их массу равную 2 г. Содержание субстанции действующих веществ составляло 0,2 г. В качестве эмульгатора использовались эмульгатор № 1, воск эмульсионный и применяемый в парфюмерно-косметической промышленности хостецерин, в количестве 1-3% от массы основы. Первичное качество получаемых суппозиториев определялось по внешнему виду и распределению субстанций веществ на продольном срезе суппозиториев. В дальнейшем оценивалась степень выделения действующих веществ из лекарственной формы во внешний раствор , иммитирующий биологическую жидкость.

Результаты и их обсуждение. Судя по полученным данным,только на срезе суппозиториев (при использовании всех видов эмульгаторов), основа которых являлясь масло какао и витепсол, наблюдается практически однородность распределения.. Изменение количества эмульгатора в нижеуказанных пределах не оказывала существенного влияния.

В дальнейшем качество суппозиториев на основе масла какао и витепсола оценивалось по трем тестам – диализу через целофановую полупроницаемую мембрану, подвижности в агар-агаровом геле и методу «разрушающей экстракции». В первом случае в качестве диализной среды использовались натри-фосфатные буферные растворы с различной величиной рН в диапазоне 7,5-8,9, т.е. соответствующему рН в различных участках прямой кишки [19], таблица 2.

Таблица 2

Степень высвобождения (%) суммы действующих веществ из суппозиториев (количество эмульгаторов 1% от массы суппозитория)

 Основа масла какао

Судя по приведенным данным степень высвобождения в диализный раствор суммы веществ составляет в случае «Ткис нобати» 75,3-85,8%, а «Менджуни» 75,0-83,3%. Сравнения влияния используемых эмульгаторов на ход процесса показало преимущество хостецерина, таблица 3. Однако, т.к. он разрешен только к применению парфюмерно-косметической промышленности, от его использования приходится отказатся.

Влияние концентрации эмульгаторов, таблица 3, показало, что уже 1%-ая их концентрация позволяет получать удовлетворительные результаты.

Таблица 3

Влияние концентрации эмульгатора (%) на степень перехода действующих веществ в диализную среду

 Основа масла какао

Повышение концентрации эмульгатора практически не оказывает влияния на степень перехода веществ в диализную среду.

Процесс диффузии суммы веществ из суппозиториев в агар-агаровый гель показал, что при применении висептола с эмульгатором № 1 увеличение образующейся окрашенной зоны на 25-30% больше чем в других случаях. Аналогичное явление наблюдалось и при использование метода «разрушающей экстракции» с применением натри-фосфатного буферного раствора при рН = 8.0 ,температура 40-42⁰. В среднем при использовании той же комбинации (висептол + эмульгатор № 1) в раствор переходила до 88-90% веществ содержащихся в суппозиториях, а при использовании же эмульсионного воска это величина не превышала 84-85%. При применении масла какао степень перехода действующих веществ находилась на уровне 80%.

Изучение физико-химических свойств суппозиториев показало, что они по всем параметрам удовлетворяют существующим требованиям, таблица 4.

Таблица 4

Изучение физико-химических свойств суппозиториев (эмульгатор № 1, 1%)

Вывод. Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что наиболее целесообразно использование суппозиториев приготовленных на витепсоле с эмульгатором № 1.

В продолжение дальнейших исследований нами установлена возможность  повышения стойкости известковых композиций введением синтезированных алюмосиликатов [ 6 ].  Синтез алюмосиликатов заключался в их осаждении из раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃   добавлением силиката натрия. Химический состав синтезируемой добавки приведен в табл.1.

Таблица 1. Результаты химического анализа всех элементов присутствующих в синтезированной добавке

При оценке химического состава  синтезированных алюмосиликатов установлено, что преобладают  оксиды кремнезема, составляющие 55,45%.

Рентгенофазовый анализ выявил наличие  кристаллической  фазы (22%), представленной тенардитом и гиббситом, а также аморфной составляющей, представленной агрегатами наноразмерных кристобалитоподобных кристаллитов (78%).

Микроструктура полученной добавки была изучена с помощью электронного микроскопа  при увеличении в 20 000 раз (рис.1.)

Рис.1. Микроструктура синтезированных алюмосиликатов

Установлено, что структура добавки представлена, в основном, частицами округлой формы размера 5,208-5,704µm, но встречаются частицы лещадной формы с размером 7,13-8,56µm. Удельная поверхность частиц, измеренная методом БЭТ, составляет S_уд=86,5±3,5 м²/г.

Гранулометрический состав синтезированных алюмосиликатов приведен в табл.2.

Таблица 2. Гранулометрический состав наполнителя

При оценке сорбционной емкости синтезированной добавки установлено, что процесс насыщения образцов влагой и влагоотдача описывается S-образными изотермами сорбции и десорбции, характерными для капиллярно-пористых материалов, хорошо смачиваемых водой. Сорбция влаги в интервале значений относительной влажности воздуха до 18% подчиняется закону Генри в соответствии с формулой (1), т.е. зависимость сорбционного увлажнения от величины относительной влажности воздуха близка к линейной:

W=k(φ) (1)

Рис. 2. Изотермы сорбции и десорбции для синтезированных алюмосиликатов

1-изотерма сорбции; 2-изотерма десорбции.

При повышении относительной влажности воздуха до 40% влагосодержание в образцах увеличивается в соответствии с уравнением Фрейндлиха [7]. Выпуклая часть изотерм (φ = 60-80%) указывает на присутствие внутри исследуемых образцов только адсорбированной влаги, состоящей из одного слоя молекул водяного пара. Повышение относительной влажности воздуха до 90% приводит к образованию на внутренней поверхности материала пленок адсорбированной влаги, состоящих из многих слоев молекул. Начиная с 80%-ной влажности происходит резкое возрастание сорбционного увлажнения, что свидетельствует о протекании процесса капиллярной конденсации [8].

Изотермы сорбции и десорбции совпадают только при очень малых и очень больших значениях относительной влажности воздуха. Изотермы сорбции располагаются ниже, чем изотермы десорбции и равновесное влагосодержание при одинаковом значении относительной влажности воздуха при десорбции влаги меньше, чем при сорбции влаги.

Синтезированные  алюмосиликаты характеризуются высокой гидравлической  активностью, составляющей более 350 мг/г [9]. Это свидетельствует о высокой активности взаимодействия добавки с известью, что подтверждается количеством  связанной извести.

Для изучения закономерностей влияния синтезированных  алюмосиликатов на свойства известковых композитов изготовлялись  образцы на извести   1 сорта с активностью 84,4 %. Содержание  добавки составляло 10% от массы извести. Готовились составы с водоизвестковым отношением В/И, равным В/И=1/1. Образцы твердели в воздушно-сухих условиях при температуре 18-20^оС и относительной влажности  воздуха 60-70%.

Установлено, что количество химически связанной извести  в  контрольных образцах в возрасте 28 суток  воздушно-сухого твердения составляет 46,5 %,  а с применением  синтезированных алюмосиликатов 50,03-55,28  % .

Результаты исследований  свидетельствуют, что композиционное вяжущее, состоящее из извести-пушонки и синтезированных цеолитов в количестве 10% от массы извести, обладает большей водостойкостью по сравнению с известью-пушонкой. Так, коэффициент размягчения образцов, приготовленных на композиционном вяжущем, составляет К_разм=0,68, а на извести-пушонке – 0,31.

Таким образом, введение в рецептуру известковых отделочных составов синтезированных алюмосиликатов способствует повышению их стойкости.

Для расширения рынка модифицирующих добавок для сухих строительных смесей  на основе минеральных вяжущих исследовалась возможность получения добавки на основе синтезированных алюмосиликатов. Технология синтеза заключалась в осаждении алюмосиликатов из натриевого жидкого стекла сульфатом алюминия Al₂(SO₄)₃ [4,5]. Добавка представляет собой порошок светлосерого цвета.  Удельная поверхность порошка, определенная методом БЭТ, составляет S_уд = 86.5 ± 3.5 м²/г.

Микроструктура полученной добавки была изучена с помощью электронного микроскопа при увеличении в 20 000 раз (рис.1). Установлено, что структура добавки представлена, в основном, частицами, размер которых составляет 2,25-8,1нм.

 Рисунок 1 Микроструктура синтезированных алюмосиликатов х20000.

Анализ химического состава добавки выявил высокое содержание химических элементов О, Si и Na, составляющее  соответственно 46,47-61,58%, 20,78-39,60% и 5,54-16,52%, что  свидетельствует о преобладании оксидов соответствующих элементов.

Для идентификации продуктов синтеза использовался полнопрофильный метод количественного рентгенофазового анализа с применением программы DDMver. 1.95c. Установлено, что концентрация аморфной фазы составляет 77,5%, кристаллическая фаза представлена тенардитом – ромбической модификацией сульфата натрия Na₂SO₄   и гиббситом [6]..

Анализ гранулометрического состава, выполненный с помощью автоматического лазерного дифрактометра FritschParticleSizerAnalysette 22, показывает, что менее 0,01 % составляют частицы размером 0,010–0,500 мкм, содержание частиц размером 100,000–200,000 мкм составляет 0,44 %. Менее 5 % составляют частицы диаметром 3,226 мкм, менее 15 % – частицы диаметром 6,985 мкм 

Для оценки сорбционных свойств  добавки определялось сорбционное увлажнение. При изучении кинетики сорбции влаги образцы проходили предварительную сушку в сушильном шкафу при температуре t=110⁰С до постоянной массы,  помещались в эксикаторы с различной относительной влажностью воздуха  φ = 18-97% и постоянной температурой t = 20 + 2^оС. На основании полученных данных были построены изотермы сорбции и десорбции   (рисунок 2).

Результаты экспериментальных данных показали, что с увеличением относительной влажности воздуха закономерно возрастает сорбционная влажность, при этом процесс насыщения образцов влагой и влагоотдача описывается S-образными изотермами сорбции и десорбции, характерными для капиллярно-пористых материалов, хорошо смачиваемых водой. Сорбция влаги в интервале значений относительной влажности воздуха до 18% подчиняется закону Генри, т.е. зависимость сорбционного увлажнения от величины относительной влажности воздуха близка к линейной:

W=k(φ) (1)

Рисунок 2. Изотермы сорбции и десорбции для синтезированных алюмосиликатов

1-изотерма сорбции; 2-изотерма десорбции.

При повышении относительной влажности воздуха до 40% влагосодержание в образцах увеличивается в соответствии с уравнением Фрейндлиха [7]. Выпуклая часть изотерм (φ = 60-80%) указывает на присутствие внутри исследуемых образцов только адсорбированной влаги, состоящей из одного слоя молекул водяного пара. Повышение относительной влажности воздуха до 90% приводит к образованию на внутренней поверхности материала пленок адсорбированной влаги, состоящих из многих слоев молекул. Начиная с 80%-ной влажности происходит резкое возрастание сорбционного увлажнения, что свидетельствует о протекании процесса капиллярной конденсации [8].

Изотермы сорбции и десорбции совпадают только при очень малых и очень больших значениях относительной влажности воздуха, при других значениях – не совпадают. Изотермы сорбции располагаются ниже, чем изотермы десорбции и равновесное влагосодержание при одинаковом значении относительной влажности воздуха при десорбции влаги меньше, чем при сорбции влаги.

Синтезируемые алюмосиликаты предложено применять при изготовлении известкового композиционного вяжущего. Композиционное известковое с применением синтезированных алюмосиликатов характеризуется более быстрым отверждением по сравнению с чисто известковым вяжущим. Так, пластическая прочность теста прочность в возрасте 10 часов с момента затворения на основе композиционного  вяжущего составляет t =0,024  МПа,а на основе чисто известкового вяжущего t=0,0012 МПа.

Предлагается применять такое вяжущее при изготовлении сухих строительных смесей, предназначенных для реставрации зданий исторической застройки, а также отделки вновь возводимых объектов.

Известковые составы на основе композиционного вяжущего характеризуются хорошей удобоукладываемостью, отсутствием трещинообразования. Время высыхания до степени 5 составляет 15-20 минут, прочность сцепления с растворной подложкой -0,6-1,2МПа.

Целью данной работы являлось получение густых экстрактов листьев черной смородины,  исследование их состава и антиоксидантных свойств. 

Экспериментальная часть. В качестве экстрагентов использовали ацетон (ε=20,7) и гексан (ε=1,89) [2]. Экстрагирование проводили методом мацерации с последующей отгонкой растворителей на вакуумном испарителе и сушкой полученных субстанций до постоянного веса. Вытяжки представляли собой мазеобразные гомогенные системы темно-зеленого цвета с характерным запахом листьев черной смородины. Оставшиеся шроты были повторно обработаны растворителями следующим образом: листья, оставшиеся после вытяжки ацетоном, повторно обрабатывали гексаном (ГЭШ_А), а листья, после экстракции гексаном – ацетоном (АЭШ_Г). Данные по выходу экстрактов представлены в таблице 1. Изучение состава полученных  экстрактов проводили спектроскопическими методами: электронной и ИК-спектроскопии с Фурье-преобразованием. Для анализа готовили  из густых экстрактов таблетки с бромидом калия (KBr). Спектры регистрировали на ИК-Фурье-спектрофотометре Avatar 360 (Nicolet) в диапазоне волновых чисел 4000–400 см^-1. Электронные спектры получали на спектрофотометре VARIAN Cory в диапазоне длин волн 800–200 нм. Об антиоксидантной активности экстрактов судили по их способности ингибировать аутоокисление адреналина in vitro [3, 4] и тем самым предотвращать образование активных форм кислорода. Антиоксидантную активность рассчитывали как относительную величину и определяли соотношением оптических плотностей при определенном времени протекания реакции по формуле:

где А₁, А₂ – оптические плотности растворов адреналина в отсутствии и в присутствии экстрактов соответственно.

Результаты и их обсуждение.

С ростом величины диэлектрической проницаемости органического растворителя выход экстрактивных веществ возрастает. Полученные результаты согласуются с литературными данными, в которых показано, что более полярные растворители (например, этилацетат и изопропанол) извлекают из коры березы полифенолы, дубильные вещества и сахара. Увеличение полярности растворителя при переходе от этилацетата к изопропанолу и воде способствует росту концентрации полифенолов и дубильных веществ в выделенных экстрактах и мало влияет на содержание сахаров [5, 6].  Из экспериментальных данныхтакже видно, что при экстрагировании шротов выход снижается в 1,5-2 раза по сравнению с обработкой тем же растворителем исходного сырья. 

Таблица 1 – Характеристика экстрактов

ИК-спектры экстрактов представлены на рисунках 1 и 2. Анализ ИК-спектров показывает значительное сходство полос поглощения экстрактов  и позволяет выделить общие структурные элементы. Совокупность таких полос поглощений как ароматические связи (650-1000см^-1, 1600-1620см^-1), спиртовые гидроксилы (1050-1200 см^-1), фенольные гидроксилы (1400см^-1) карбонильные группы (1700-1720см^-1), ассоциированные водородными связями гидроксилы (2500-3000см^-1), валентные колебания  гидроксильных групп (3200-3400см^-1) однозначно указывает на присутствие в экстрактах фенольных соединений. ИК-спектр гексанового экстракта (рис. 1, а) отличается от спектра ацетонового (рис. 1, б) бо́льшим количеством гидроксильных групп, что следует из более выраженных пиков в соответствующем диапазоне. Также нельзя не отметить тот факт, что в ИК-спектрах экстрактов второй ступени экстракции сигналы в области 1100-1300 см^-1 менее выражены, что может свидетельствовать о меньшем содержании в них фенольных соединений.

Рисунок 1. ИК-спектры экстрактов листьев черной смородины:

а – гексанового, б – ацетонового

Рисунок 2. ИК-спектры экстрактов шротов листьев черной смородины:

а – гексанового, б – ацетонового

На рисунке 3 представлены электронные спектры экстрактов листьев черной смородины. В спектре поглощения гексановых экстрактов обнаруживается пик при длинах волн 385–424 и 640–680 и плечи при 320–340 и 442–460 нм. Ацетоновые экстракты имеют выраженный максимум при 410–420 и 638–683, а также плечо при 420–440 нм. В соответствии с литературными данными в экстрактах листьев черной смородины были идентифицированы такие вещества, как хлорофиллы, каротиноиды, токоферолы  и флавоноиды [7]. Можно отметить, что спектры экстрактов, полученных из исходного сырья, лежат выше спектров извлечений, полученных из шротов. Это свидетельствует о большем суммарном содержании биологически активных веществ в первых экстрактах по сравнению со вторыми.

  Рисунок 3. Спектры экстрактов:

1 – АЭ; 2 – ГЭ; 3 – ГЭШ_А; 4 – АЭШ_Г

Антиокислительную активность экстрактов оценивали по реакции окисления адреналина в щелочной среде при длине волны 347 нм. На рисунке 4 представлена динамика реакции аутоокисления адреналина, имеющая сигмоидный характер.

Рисунок 4. Зависимость оптической плотности (А ₃₄₇) от времени реакции аутоокисления адреналина в отсутствие (1) и в присутствии экстрактов:

2 – АЭШ_Г; 3 – ГЭШ_А; 4 – АЭ; 5 – ГЭ

Ингибирующее действие рассматриваемых экстрактов проявляется в уменьшении нарастания значения оптической плотности в ходе процесса окисления по сравнению с контрольной пробой. Кинетические кривые окисления адреналина в присутствии  ГЭШ_А и АЭШ_Г лежат ниже контрольной кривой, что указывает на наличие в их составе веществ, проявляющих антиоксидантные свойства. Расчетные данные по антиоксидантной активности (АА) приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Антиоксидантная активность экстрактов

Величина АА более 10 % свидетельствует о наличии антиоксидантной активности. Большей антиоксидантной активностью обладает гексановый экстракт первой ступени экстракции (ГЭ). На начальном этапе окисления он уменьшает скорость окисления адреналина 18 раз, в то время как ацетоновый экстракт (АЭ)  – в 11 раз. Меньшую активность проявили экстракты второй ступени, так ГЭШ_А снизил скорость окисления в 10 раз, а АЭШ_Г – в 4 раза. С течением времени наблюдается уменьшение значений показателя ускорения в растворе сравнения, при этом в присутствии экстрактов он возрастает, что может свидетельствовать о расходовании веществ экстрактов, а следовательно о том, что снижение скорости окисления адреналина происходит за счет действия экстрактов.

Выводы. В настоящей работе получены густые экстракты листьев черной смородины с использованием в качестве экстрагентов гексана и ацетона. Спектрофотометрическими методами изучен их состав. Показано присутствие таких биологически активных веществ как хлорофиллы, каротиноиды и биофлавоноиды. Установлены антиоксидантные свойства на примере ингибирования реакции окисления адреналина. Наибольшей антиокислительной активностью обладает гексановый экстракт, превышая по этому показателю ацетоновый экстракт более чем в 2 раза.

Наш мир един, в нем все взаимосвязано и взаимообусловлено, от кварков и лептонов до Метагалактики. Трудно, однако, мысленно охватить всё мироздание, поэтому человеческая наука разбита на множество конкретных наук, в числе которых физика и химия, история и география, математика и искусствоведение. Каждая выделившаяся наука обладает своим научным языком, то есть системой знаков, параметров и правилами оперирования с ними [1, с. 120], при этом каждый язык создается для адекватного отображения изучаемых объектов природного или искусственного происхождения. С учетом иерархичности мира языки науки могут быть многоуровневыми, соответственно, один и тот же параметр может менять свою размерность. Например, в размерной шкале для измерения атомов удобен ангстрем, а для изучения объектов на космических расстояниях парсек, энергию в микромире удобно измерять в электрон-вольтах, а на макроуровне в джоулях. При этом на разных иерархических уровнях могут меняться не только единицы, но и параметры, характеризующие свойства и состояния вещества.

Состав вещества

Триада состав — строение (структура) — свойства находится в основе всех наук. В системном аспекте это означает, что на разных иерархических уровнях имеются свои характеристики этих составляющих. Выделение этих уровней нередко неоднозначно, но они всегда существуют. В науках естественных и технических состав и свойства вещества на разных уровнях играют принципиальную роль. Однако именно здесь, где точность понимания имеет особое значение, эти грани бывают стерты. При восприятии и анализе объектов макроуровня микроуровень может оказывать существенное влияние, тем не менее любой объект определяется доминирующим образом его собственными характеристиками. Физикой и другими науками изучается огромный диапазон объектов и их взаимодействий, которые можно отнести к разным иерархическим вещественно-энергетическим уровням, в качестве которых можно выделить уровень элементарных частиц, атомно-молекулярный микроуровень, макроуровень и “астрономический” Мегауровень.

Обратим особое внимание на наиболее изученные микро- и макроуровень вещества. Микроуровень характеризуется атомами и молекулами, взаимодействие между которыми осуществляется с помощью электронов (объект химии) или обменом энергией (объект атомной и молекулярной физики). Макроуровень, хоть это и звучит тавтологически, включает объекты макроскопических размеров. Состав вещества на микроуровне, называемый химическим составом, характеризует относительное количество атомов в молекулах или соединениях элементов. Минеральный состав отражает как химический состав вещества, так и определенную его структурную организацию, но опять же в большей степени на микроуровне. Поскольку химический состав прекрасно характеризует вещества и динамику процессов их взаимодействий и взаимопревращений на микроуровне, это обусловливает желание распространить указанное понятие на описание объектов и процессов на макроуровне, что, естественно, неправомерно, поскольку состав и свойства всегда должны находяться в неразрывной связи. Представим, какой странной и не совсем адекватной стала бы химия, если бы вещества и их взаимодействия оценивались, например, по соотношению и взаимодействию кварков. Очень часто при упоминании состава подразумевается именно химический состав. Некорректность его использования по отношению к макрообъектам хорошо иллюстрируется сопоставлением полиморфных веществ, имеющих одинаковый химический состав, но существенно различающиеся свойства [2, с. 16]. Для примера достаточно рассмотреть аллотропные модификации веществ с химическим составом — углерод. Это алмаз, графит, графен, фуллерит, у которых механические, электрические, оптические, термодинамические свойства различаются кардинально.

Кроме химического на макроуровне используются разные способы отражения состава вещества с соответствующими единицами: это мольные, массовые, объемные величины, т. е. отнесенные, соответственно, к единице вещества, единице массы или единице объема. Отражение состава в мольных величинах отличается от химического состава чисто формально введением условного постоянного коэффициента, равного числу Авогадро, и в полной мере характеризует химический, то есть микросостав вещества. Присвоение этому числу статуса основной единицы в системе СИ, как и назначенное на 2018 год количественное определение, отвязанное от массы, никак не меняет понятийный смысл и не добавляет значимости этой псевдомакровеличине. Понятно, что мольные величины используются прежде всего в химии. Массовые величины, т. е. отнесенные к единице массы, очень удобны при проведении и анализе многих технологических процессов, в которых важно соотношение компонентов. Это обусловлено прагматическими причинами, поскольку в настоящее время определения массы, точнее веса веществ, хорошо отработано и имеет высокую точность. Эти величины обычно используются для анализа жидких и твердых растворов, но не анализа газов. Массовые величины, как и мольные, в определенной степени отражают состав вещества, если оно находится в однородном сплошном состоянии: жидкость, сплошное тело. Эти виды состава никак не отражают структуру вещества на макроуровне, поэтому в реальных условиях, например, для сыпучих или имеющих пористость веществ их использование может приводить к неоднозначным результатам. Это относится к изучению природных и многих производственно-технических процессов.

Наиболее адекватному отображению свойств вещества и происходящих процессов на макроуровне в большинстве систем удовлетворяет использование единиц, отнесенных к единице объема, таких как плотность, объемная плотность энергии. Во-первых, они без сомнений отображают макроуровень вещества, во-вторых, позволяют совокупно анализировать вещества, находящиеся в разных агрегатных состояниях, и соответствующие процессы. Кроме того, как показано на примере термодинамических величин, только величины, отнесенные к единице объема, в отличие от молярных и массовых изменяются периодически, то есть удовлетворяют требованию периодического закона Менделеева [2, с. 21]. Поскольку в современной науке закон Д. И. Менделеева сомнению не подвергается, это служит свидетельством правомерности использования объемных величин. Соответственно, для отражения состава на макроуровне целесообразно использование единицы моль/м³, которую в отличие от химического состава можно назвать макросостав.

Феноменологическая термодинамика — один из наиболее разработанных и логично построенных разделов современной физики, характеризующийся стройностью теории, красотой уравнений, глубиной выводов, являющихся результатом работы огромного труда выдающихся ученых. Обращаться к основам термодинамики в XXI веке представляется странным и не совсем актуальным, однако совокупность специфических понятий и терминов, а также некая таинственность, даже мистичность положений и законов термодинамики позволяют предположить, что в понятийном плане термодинамики нуждается в уточнении. “Термодинамику легко упоминать, трудно понять, невозможно применить” [3, с. 120]. Это высказывание Д. М. Шоу в вызывающей форме как бы призывает обратить внимание на базовые основы термодинамики.

Термодинамические процессы в настоящее время изучают две основные науки: термодинамика и статистическая физика. Несмотря на общий объект исследования они используют принципиально разные подходы и методы, что само по себе неплохо. Однако при этом и исследования, и результаты этих исследований как бы существуют достаточно независимо и не очень состыкуются друг с другом. С одной стороны, это представляется странным, с другой — едва ли способствует пониманию процессов. Стоит подчеркнуть, что задача науки давать всё более полное описание и понимание природных явлений и процессов, при этом вторая задача — упрощать это описание и понимание. Две перечисленные задачи характеризуют определенную последовательность, скорее даже чередование соответствующих этапов в развитии каждой науки. Судя по всему, в термодинамике существует необходимость внимания ко второй задаче.

Температура как энергия

Одна из важнейших термодинамических величин — температура. С одной стороны, очевидно, что температура — энергетическая величина. С другой стороны, температура имеет особенности, отличающие ее от энергии вообще, что дает возможность рассматривать ее как самостоятельную независимую величину. Налицо, следовательно, противоречие: температура — это энергия, температура — это не энергия. Логичное разрешение этого противоречия заключается в том, что температура — это энергия, но энергия специфическая.

В работе А. К. Кикоина и И. К. Кикоина сказано, что “…величина, давно известная под названием температуры, в действительности представляет собой среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул… При таком определении температуры она, очевидно, должна измеряться в единицах энергии (в системе СИ — в джоулях, в системе единиц СГС — в эргах). Однако практически пользоваться такой единицей температуры неудобно. Даже такая малая единица температуры, как эрг, слишком велика, чтобы служить единицей измерения температуры. При пользовании ею обычно встречающиеся температуры выражались бы ничтожно малыми числами… По этой причине, а также потому, что величиной температуры пользовались еще задолго до того, как были развиты молекулярно-кинетические представления, разъяснившие истинный смысл температуры, ее все-таки измеряют в старых единицах — градусах, несмотря на условность этой единицы” [4, с. 29-30]. Таким образом, температура отражает среднюю кинетическую энергию линейного движения микрочастицы в ансамбле микрочастиц. При этом следует подчеркнуть определенную двойственность температуры. С одной стороны, это энергия единичной микрочастицы, которой может быть атом, молекула, электрон, то есть она характеризует микроуровень вещества. С другой стороны, эта энергия является усредненной в системе взаимодействующих частиц, и в этом смысле несет черты макрохарактеристики, что, правда, не меняет ее суть. При этом температура безусловно является энергией и должна измеряться в единицах энергии.

Необходимо подчеркнуть, что температура характеризует не любую, а вполне определенную энергию, а именно энергию независимого, свободного движения микрочастиц. При таком понимании снимаются ограничения, которые “не позволяют” температуре полноценно считаться энергией. Понятно, что если часть “несвободных” движений велика или даже преобладает, это создает впечатление несоответствия температуры энергии. Так, при приближении к абсолютному температурному нулю “свободное” кинетическое движение асимптотически уменьшается, при этом возрастает роль несвободных квантовых колебаний с температурой никак не связанных.

Если вещество представлено совокупностями различающихся частиц, то они могут иметь разные температуры. Например, в плазме ионы и электроны слабо обмениваются энергией между собой и могут иметь разные температуры. Однако сущность температуры от этого не меняется. Рассмотрение температуры как энергии микрочастиц обычно подразумевает движение частиц в трехмерном пространстве. Поскольку свободные движения микрочастиц в двухмерной и в одномерной средах существенно ограничены, это обусловливает отличие происходящих в них процессов и их описания. В качестве примеров двух- и одномерных сред можно рассматривать движения соответственно в тонкой пленке и ускорителе элементарных частиц. Следовательно, имеет смысл говорить о двухмерной или одномерной температурах, которые, естественно, к трехмерной напрямую не сводимы.

Температура характеризует энергию не всех, а только поступательных движений микрочастиц. Это обусловливает ее важность, поскольку именно эти движения обеспечивают взаимообмен кинетической энергией на микроуровне, что принципиально отличает ее, например, от энергии вращательных движений. Поэтому равенство температур двух систем означает равенство средних кинетических энергий линейных движений микрочастиц в этих системах.

Отдельно следует заострить внимание на современном расширительном понимании температуры. Для изучения процессов при низких ее значениях температура дополняется коэффициентом, позволяющим одновременно рассматривать и явления, связанные с квантовыми процессами. В практическом плане такие действия могут быть вполне оправданны, но не в теоретическом. Температура — это вполне определенный вид энергии и как вид он не может меняться в зависимости от каких-то условий. Например, трудно предположить, что в определенных условиях потенциальную энергию следует считать кинетической (разве что потенциально!). Другими словами, можно совместно использовать температуру с другими видами и типами энергии, но при этом всегда понимать ее отдельность, то есть определенную исключительность, специфичность. При существенном проявлении квантовых явлений применяется термин вырождение температуры. Термин удачный, он показывает, что температура при низких ее значениях вырождается, то есть перестает существовать, а ее место занимает совсем другая величина, обусловленная квантовыми свойствами вещества.

Термодинамические величины, константы, законы

В кинетической теории газов основным можно считать уравнение

pV = 2/3W,

где p — давление, V — объем, W — суммарная кинетическая энергия поступательного движения молекул газа, находящихся в объеме V. Так как W/V — это объемная плотность кинетической энергии — Ω, следовательно,

Ω = 3/2p

Ключевым для термодинамики является уравнение состояния идеального газа Менделеева-Клапейрона, которое для произвольного объема имеет вид:

pV = RT,

где Т — абсолютная температура, R — так называемая универсальная газовая постоянная, при этом

R = kN_А,

где N_А — число Авогадро, k — постоянная Больцмана.

Давление p считается одной из важнейших величин в макрофизике. Согласно современным представлениям, “давление, так же как плотность и температура, представляет собой основной макроскопический параметр состояния жидкости и газа” [5, с. 547]. Интересно, что в этом заявлении из трех указанных величин сказанное можно безусловно отнести только к плотности. Что касается температуры, то ее макроскопичность, как было показано выше, достаточно условна. Понятие давление также требует рассмотрения. Обобщая общую и частные формулировки этого термина [5, с. 547, 553], можно резюмировать, что давление — величина, характеризующая определенное воздействие на площадку, препятствие или тела. Следовательно, считать давление параметром состояния некорректно. Параметром состояния является объемная плотность энергииΩ, которая существует безотносительно к объектам воздействия, но при наличии препятствия, “стенки” может проявляться в форме давления [6, с 22]. Тот факт, что давление проще измерять, чем объемную плотность энергии, никак не меняет сущности этих величин. Понятно, что произведение объемной плотности энергии на объем — это энергия W, сосредоточенная в этом объеме.

Так как для идеальных газов Ω = 3/2р, тоуравнение Менделеева-Клапейрона можно выразить в форме:

ΩV = 3/2RT

или проще:

W = 3/2RT

Из этого уравнения следует, что “универсальная газовая постоянная” — это число Авогадро, несколько “замусоренное” дополнительными размерностями. В свою очередь, уравнение состояния идеального газа — это тавтология, поскольку очевидно, что произведение количества частиц в определенном объеме на их среднюю энергию – это общая энергия частиц в этом объеме, так же как и произведение объемной плотности энергии на данный объем. В свете сказанного понятно, что формулировки ряда законов и уравнений термодинамики должны быть скорректированы. Например, законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля как частные случаи уравнения состояния идеального газа также не несут новой информации.

К сказанному следует добавить, что понятие температуры, вытекающее из закона Менделеева-Клапейрона, никак не ограничивается идеальным газом, поскольку сущность температуры как определенного вида энергии не меняется, например, при изменении агрегатного состояния вещества. То естьпредставление о температуре как кинетической энергии применимо не только к газам, но и к веществам в жидком и твердом состояниях [4, с. 30]. Следовательно, Кельвин должен стать внесистемной единицей, а “фундаментальная константа” постоянная Больцмана k автоматически теряет свой статус, поскольку является простым коэффициентом пересчета двух единиц энергии: Кельвина и Джоуля в полной аналогии с коэффициентом перевода калории в Джоуль. Настала, думается, пора завершить эпоху “теплорода XXI века” — температуры.

Некоторые термодинамические величины

Энтропия. На сегодня в науке имеются две “главных” энтропии: термодинамическая и информационная, имеющие разный смысл и, соответственно, разные размерности. Предложенная Р. Клаузисом термодинамическая энтропия служит “для определения меры необратимого рассеяния энергии [7, с. 616], а энтропия в теории информации “принимается в качестве меры неопределенности состояния объекта и меры недостатка информации о некоторой физической системе” [8, с. 690] или является “мерой неопределенности сообщений” [7, с. 617]. Информационная энтропия безразмерна, в то время как термодинамическая имеет размерность Дж/К. В ряде работ энтропия, как и ряд других величин, имеющих в размерности единицу калория, до сих пор называется величиной “калорической”, чем подчеркивается ее термическо-термодинамическая сущность. Не заостряя внимание на явной несуразности такого наименования (по аналогии, например, плотность следует называть величиной “килограммической” или даже “тоннической”), обратим внимание на сущность вопроса. В свете сказанного выше термодинамическая энтропия имеет размерность Дж/Дж, т. е. является безразмерной. Она, следовательно, несмотря на свое термодинамическое происхождение, имеет исключительно информационный смысл и, таким образом, полностью совпадает с информационной. Это означает, что энтропия всегда и везде имеет информационный смысл и измеряется в битах, байтах, Терабайтах и т. п. величинах, при этом “термодинамическая” энтропия отражает информационные свойства ансамбля микрочастиц. К счастью в термодинамике часто используется выражение ТS, фактически являющееся WS и действительно характеризующее величину необратимой диссипации энергии в системе.

Теплоемкость. Определения теплоемкости несколько различаются, при этом непонимание физического смысла термина нередко приводит к неточности формулировок. Например, определение, приведенное в солидном справочном издании: “Теплоёмкость – количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус (1⁰С или 1 К); точнее отношение количества теплоты, поглощаемой телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению” [7, с. 77]. В приведенном определении смещены акценты, поэтому несколько нарушены причинно-следственные связи. Теплоемкость — это не “количество теплоты, поглощаемой телом при нагревании на 1 градус”, а количество теплоты, необходимое для нагревания тела на 1 градус. С другой стороны, с учетом сказанного о смысле температуры теплоемкость, с размерностью Дж/Дж, фактически безразмерна. При этом нагляднее оперировать с величиной, обратной теплоемкости, т. е. 1/С. Эта величина характеризует относительное количество тепловой энергии, перешедшее в кинетическую энергию микрочастиц, которое, естественно, по величине не может превысить единицу. Понятно, что в изотермическом процессе, в котором не происходит переход тепловой энергии в энергию движения микрочастиц, величина 1/С равна нулю.

Таким образом, величину 1/С можно считать своеобразным “коэффициентом полезного действия” — КПД термодинамических процессов. Расширенное представление о коэффициенте 1/С позволяет понимать под ним перевод в кинетическую энергию микрочастиц не только тепловой, но и любой другой энергии, например, электромагнитной, что может существенно упростить и увеличить возможности описания и использования электро-магнитно-термодинамических процессов. Для идеальных газов, если оперировать с величиной объемной плотности энергии, а не давлением, получается, что равномерное распределение энергии по степеням свободы определяется не эмпирической R/2, а вполне понятными величинами. Для одноатомного газа, у которого 3 степени свободы, на каждую степень приходится, естественно, 1/3 поступившей энергии, что в сумме составляет 3/3 или 100%. Поскольку число “линейно кинетических” степеней свободы постоянно и равно 3, а общее число степеней свободы у двухатомных и многоатомных газов, составляет, соответственно, 5 и 6, то “коэффициент полезного действия” у них имеет значения 3/5 и 3/6. Для неидеальных газов в связи с рассеянием энергии этот коэффициент будет иметь еще меньшую величину. Таким образом, величина, обратная теплоемкости — коэффициент 1/С — это относительное количество кинетической энергии линейного движения микрочастиц в веществе. Теплоемкости веществ при низких и сверхнизких температурах, по современным представлениям составляющие малые величины и изменяющиеся в соответствии с теориями Эйнштейна и Дебая, определяются, как уже говорилось, некорректным сочетанием температуры с иными энергетическими величинами. Поэтому величины 1/C, то есть КПД процесса, стремящиеся к бесконечности, следует считать не столько вычислительным, сколько понятийным абсурдом.

Энтальпия. Энтальпия H обычно выражается уравнением:

H = U + pV,

где U — внутренняя энергия.

В рассматриваемом в настоящей работе контексте ситуация с энтальпией несколько запутана. С одной стороны, как уже говорилось, давление не является параметром состояния и вместо него должна использоваться объемная энергия. С другой стороны, внутренняя энергия по определению включает всю микроэнергию системы. Следовательно, энтальпия характеризует новую величину внутренней энергии системы и, следовательно, этот термин является излишним. Фактически приведенное уравнение должно иметь вид:

U₂ = U₁ + ΩV

где U₁ и U₂ соответственно начальная и конечная величины внутренней энергии в описываемом процессе. Конечно, большое практическое значение изобарических (изообъемноэнергетических) процессов в определенной мере оправдывает самостоятельно название этой величины, однако ее смысл понимать следует.

Заключение

Рассмотрение в настоящей работе некоторых вопросов науки в понятийно-методологическом аспекте позволяет уточнить понимание, а также возможность и целесообразность применения некоторых широко используемых величин и единиц измерения. Многое из сказанного в принципе известно и натыкается скорее не на непонимание, а на нежелание понять и признать очевидное. Необходимость использования на макроуровне самостоятельной величины, характеризующей состав вещества, отличной от химического состава, с предлагаемым названием макросостав соответствует не только практическим целям, но и общефилософским представлениям. Понятийный анализ термодинамики в полном соответствии с принципом бритвы Оккамы позволяет дать направление на упрощение ее величин и законов без привнесенных искусственных, не присущих ей понятий, обеспечить понимание. Есть надежда, что рассмотренные представления помогут как в развитии самой термодинамики, так и в ее преподавании. “Температурный теплород” вместе с сопутствующими понятиями и представлениями пора вынести из здания науки.

В процессе каталитического риформинга происходит множество одновременно протекающих реакций. Полная кинетическая модель такого процесса должна содержать большое число дифференциальных уравнений, описывающих превращение каждого компонента реакционной смеси [1].

Уровень сложности кинетических моделей реакций каталитического риформинга варьируется от нескольких компонентов до детальных кинетических моделей и связан с развитием высокоскоростных аппаратных средств и компьютеров большой производительности. Хронологическая эволюция кинетического моделирования каталитического риформинга представлена ​​на рисунке 1.

Рисунок 1 – Эволюция кинетических моделей каталитического риформинга

Современный уровень кинетического моделирования для каталитического риформинга нафты с одной стороны представлен в большинстве опубликованных кинетических моделей, основанных на методе слияния (представление в модели класса углеводородов одним соединением, которое имеет средние свойства этого класса), сообщающих о константах скорости, которые должны быть зависимы от подачи и свойства катализатора. Некоторые модели не способны предсказывать состав алкилциклопентанов, состав n-парафинов и i-парафинов, подробный состав продуктов реакции гидрокрекинга и весь диапазон углеводородов, присутствующих в составе нафты. Уровень сложности варьируется от нескольких компонентов до очень детальной кинетической модели.

С другой стороны, сложные модели, основанные на фундаментальных подходах (например, кинетическая модель с одним событием), хотя преодоление некоторых недостатков моделей соединений все же необходимо проверять в условиях (например, другого сырья), отличных от условий, при которых они были и обеспечивают более убедительное сравнение с индустриальной реальностью. Кроме того, модели соединений включают в себя уменьшенное количество кинетических параметров и требуют относительно небольших количеств экспериментальных данных для их оценки, тогда как фундаментальные подробные модели довольно сложны, с большим количеством параметров и часто нуждаются в дополнительных экспериментах.

Таким образом, кинетическое моделирование сталкивается со значительной дилеммой: в одном используется либо сосредоточенная кинетическая модель, либо более фундаментальный подход. Однако есть некоторые важные моменты, которые влияют на это решение. В большинстве случаев модели необходимо моделировать установку и прогнозировать влияние на выход продукта и качество незначительных изменений параметров процесса. Если выбрана модель с несколькими компонентами, то предсказательной способности недостаточно для представления желаемой ситуации. Но если выбрать детальную механистическую модель, то она может быть слишком сложной для реализации, а не из-за решения модели, которая с современными компьютерами и алгоритмами стала относительно легкой задачей, но из-за необходимой стоимости и объема экспериментальной информации для определения параметров модели. Таким образом, почему бы не использовать промежуточный подход, который поддерживает простоту подхода слияния и достаточно подробен, чтобы правильно предсказать поведение установки каталитического риформинга? Под промежуточным подходом подразумевается, что количество компонентов таково, что состав продукта предсказывается со всеми желаемыми компонентами. Ответ на этот вопрос является причиной того, что усредненные кинетические модели все еще широко используются для характеристики реакционно способных групп и описывают кинетику реакции сложных процессов в приемлемой манере.

Общим выводом всех опубликованных научных работ является то, что метод слияния является достаточно надежным при описании соотношений между переменными процесса и скоростей реакций [2]. Этот вывод подтверждается сопоставлением результатов кинетических моделей и производственных данных.

Твердый стальной шлак имеет как блочную, так и сотовую форму. Бывший стальной шлак обладает блеском; последний не блестящий и более хрупкий. Удельный вес стального шлака зависит от вязкости, поверхностного натяжения жидкого стального шлака и количества содержащегося диоксида железа, черных металлов и пористости. Содержание влаги в стальном шлаке составляет 0,2–2,0%, удельный вес — 3,2–3,6, прочность на сжатие — от 169 до 300 МПа (43,5 фунта на квадратный дюйм), а число по шкале Мооса — от 5 до 7. Измельчаемость стального шлака ниже, чем у доменного шлака. Твердость и удельный вес выше, чем у доменного шлака. Как и шлак доменной печи с воздушным охлаждением, стальной шлак обладает превосходными свойствами сопротивления скольжению. Некоторые основные физические свойства стального шлака приведены в таблице 1.

Таблица 1. Физические свойства стального шлака

Шлаки при производстве чугуна и стали неизбежно образуются как побочный продукт процессов производства чугуна и стали. Основными компонентами шлаков являются CaO, SiO2, Al2O3, MgO и оксиды железа, состав шлаков зависит от процесса. В  основном производятся три типа шлаков, а именно доменный шлак, конвертерный шлак и шлак ЭДП, а типичные составы каждого шлака приведены в таблице 2. Основным компонентом доменного шлака являются SiO2 и Al2O3, поступающие из железной руды в виде пустой породы, а также CaO, добавляемый в качестве флюса в процессе спекания. С другой стороны, конвертерный шлак в основном содержит CaO, добавленный в качестве рафинирующего агента, а также SiO2 и оксиды железа, полученные в процессе окислительного рафинирования. Шлак ЭДП подразделяется на два типа: окислительный шлак и восстановительный шлак, которые образуются при рафинировании стали и восстановлении оксида железа до металлического железа соответственно.

Объем коммунальных твердых бытовых отходов в Карагандинской области составляет 7,7 млн. тонн на 213 полигонах.

По активности использования отходов на предприятиях области. «На отдельных производствах ТОО «Корпорация Казахмыс» доля обратного использования доходит до 67%, на АО «АрселорМиттал Темиртау» – от 9 до 40 %», – отмечает отдел статистки и надзора области.

Таблица 2- Типичные составы доменного шлака, конвертерного шлака и электросталеплавильного шлака (мас.%) [80]

Составы шлаков, захваченных из компонентов пустой породы, зависят от состава сырья, в то время как составы других компонентов, добавляемых в качестве флюса для процессов рафинирования, предназначены для максимизации его производительности при рафинировании, и, таким образом, существует большое разнообразие компонентов и составов шлаков. Образуется около 300 кг/тонну чугуна и 100 кг/тонну стали доменного шлака и сталеплавильного шлака (конвертерного или ЭДП-шлака).

Около 80%  шлака доменной печи закаливается распылением воды, а полученный закаленный шлаковый песок доменной печи используется в основном для производства цемента, бетона и гражданского строительства. Остальное охлаждается полевым воздушным охлаждением, а медленно охлажденный шлак используется в качестве ресурса для дорожного строительства, крупного заполнителя бетона и т. д. Напротив, поскольку сталеплавильный шлак содержит капли железа в количестве нескольких процентов по весу, шлак не может быть закален разбрызгиванием воды. Поэтому шлак обрабатывается путем воздушного охлаждения, а затем измельчается и сортируется. Капли железа извлекаются с помощью магнитной сепарации, а оставшийся шлак продается для различных целей, таких как гражданское строительство, цемент или бетонные ресурсы. Шлак доменной печи полностью перерабатывается, а небольшая часть сталеплавильного шлака не может быть утилизирована из-за выделения опасных элементов, таких как тяжелые металлы или фтор. Разработка новых технологий использования такого шлака является важным решением по сокращению количества шлака, выбрасываемого на свалки без какой-либо утилизации.

Что касается мер по снижению нагрузки на окружающую среду шлаками, образующимися в процессах производства чугуна и стали, рассматриваются следующие два метода. Во-первых, это сокращение количества образующихся шлаков за счет разработки высокоэффективных процессов. Металлургические шлаки до сих пор в основном разрабатывались для увеличения производительности переработки в зависимости от шлаков. Недавние разработки процессов и шлаков основаны не только на улучшении нефтеперерабатывающих мощностей, но и на снижении нагрузки на окружающую среду, например, уменьшении количества шлака, прекращении использования опасных элементов или разработке процесса, который генерирует перерабатываемые -продукты (шлаки). Второе мероприятие — разработка нового способа использования шлака как ресурса. Метод использования шлаков производства чугуна и стали как богатого ресурса должен быть развит путем создания новых функций и дополнительных ценностей. А именно использование техногенных отходов для получения огнеупорных материалов в качестве одного из компонентов футеровки металлургических печей.