CC BY
365
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
TO THE QUESTION OF RECEIVING AND THE TREATMENT
OF INDUSTRIAL WASTE ON THE TERRITORY OF THE CHELYABINSK REGION
Sviridova Tatyana - Ph.D. (Eng.), Assistant Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Myrzina Elizaveta - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.
Abstract. In the article considers the current ecological situation in Chelyabinsk region. Analyzed the receiving and placement of industrial waste in the region. Discussed in detail the main principles of environmental policy and measures on environmental protection in the field of disposal and utilization of waste of the largest manufacture of the region.
Keywords: industrial waste, waste disposal, landfills, open pit mining, waste rock dumps, environmental protection, mineral resources.
References
1. Pollution of the environment (ecology) Chelyabinsk region [Electronic resource]: GEO portal South Ural. URL:http://www.uralgeo.net (date of access: 6.10.2014).
2. Reports about the ecological situation in Chelyabinsk region for 2012 and 2013 [Electronic resource]: the Ministry of radiation and ecological safety of the Chelyabinsk region. URL:http://mineco174.ru (date of access: 6.10.2014).
3. Environmental activities [Electronic resource]: the Website of "Magnitogorsk iron and steel works". URL:http://mmk.ru (date of access: 6.10.2014).
4. Sviridova T.V. Shaihina S.U., Kutlyahmetova S.M., Pelageina A.A. Environmental activities metallurgical enterprises. Teoria i tehnologia me-tallurgiceskogo proizvodstva [Theory and technology of metallurgical production]. Magnitogorsk, 2012, pp. 146-151.
5. Nekerova T.V. Using waste pits for disposal of industrial. Aktualnue problemu sovremennoy nayki, tehniki I obrazovania: materialy 70 megre-gionalnoy nauchno-texnicheskoy konferencii [Actual problems of modern science, technics and education]. Magnitogorsk, 2012, no.1, pp. 156159.
6. Environmental projects [Electronic resource]: the Website of "Russian copper company". URL:http://rmk-group.ru (date of access: 6.10.2014).
7. Science and technology [Electronic resource]: the Website of "UGOK". URL:http://www.ugok.ru (date of access: 6.10.2014).
8. Environmental protection [Electronic resource]: the Website of "Yuzhuralzoloto Group of Companies" URL:http://www.ugold.ru (date of access: 6.10.2014).
9. Environmental protection [Electronic resource]: the Website of "Mechel". URL: http://www.mechel.ru (date of access: 6.10.2014).
♦ ♦ ♦
УДК [620.197.3:620.191.8]:621.365
Понурко И.В., Костина З.И., Крылова С.А., Шабалин Е.И. АНТИНАКИПНЫЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИИ «АСТРА»
Аннтотация С целью защиты водонагревательных приборов и систем, заполняемых горячей и холодной водой, от коррозии и солеотложений (накипи) и увеличения срока их службы авторами разработаны и запатентованы составы ингибитора «Композиция фосфатная». Композиция имеет ограниченно-постоянную самопроизвольную растворимость в воде, определяемую соотношением фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов. Растворимость композиции планируется в зависимости от свойств обрабатываемой воды, ее расхода и температуры для поддержания концентрации в необходимых пределах без использования дозирующих устройств.
Для реализации результатов интеллектуальной деятельности на базе ФГБОУ ВПО «МГТУ» создано малое инновационное предприятие ООО «КомПас-МГТУ», в условиях которого изготовлены опытные образцы композиции различных составов.
Проведены исследования и испытаны антинакипные свойства композиции в воде с различной жесткостью при различных температурах в водонагревательных приборах.
На основании полученных результатов определены составы композиции, которые рекомендованы к применению в водонагревательных приборах, системах водоснабжения и водоотведения.
Ключевые слова: солеотложения (накипь), коррозия, композиция, ингибитор коррозии и солеотложений, растворимость, водонагревательные приборы, системы водоснабжения и водоотведения, жесткость воды.
Известно, что основными причинами нарушения работоспособности систем, заполняемых горячей водой, являются коррозионное разрушение металлических поверхностей и уменьшение проходных отверстий в них из-за солеотложений, при этом снижается теплоотдача, увеличивается расход электроэнергии, повышается температура металлических частей нагревательного элемента и уменьшается срок службы водонагревательных приборов. При замене металлических поверхностей на пластиковые эти проблемы не исчезают, так как солеотложения образуются на любых поверхностях, а запорные узлы выполняются из металлов, которые необходимо защищать от коррозии. Продукты коррозии, которые поступают в воду, ухудшают ее потребительские свойства.
Эффективным способом защиты поверхностей водонагревательных устройств является химическая обработка воды ингибиторами коррозии и солеотло-жений [1, 2]. В качестве примера можно привести разработанный авторами ингибитор «Композиция фосфатная» («Комфос») на основе различных фосфатов щелочных и щелочно-земельных металлов, составы которого запатентованы [5, 8]. Результаты исследований антикоррозионных и антинакипных свойств ингибитора «Комфос» опубликованы в ряде работ [3, 4, 6, 7, 9-12].
Патент [8] стал основой создания малого инновационного предприятия ООО «КомПас-МГТУ», учредителем которого является Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова (ФГБОУ ВПО «МГТУ»). На предприятии была продолжена работа по разработке новых составов ингибитора и улучшения его потребительских свойств. Ингибитор получил торговое название «композиция "Астра"» (далее композиция). Готовая композиция представляет собой стекловидные прозрачные гранулы на основе фосфатов щелочных и щелочноземельных металлов. Она экологически безопасна, нейтральна, не изменяет значения рН обрабатываемой воды, удобна в обращении, имеет неограниченный срок хранения при соблюдении технических требований.
Для исследования антинакипных свойств композиции за счет средств «КомПас-МГТУ» была создана установка, состоящая из двух бытовых водонагревателей, объемом 60 дм3 каждый, подключенных к водопроводной сети УНЦ МГТУ. Одна из установок размещена в административном корпусе, другая — в корпусе №10, и помимо их использования в научных целях обе служат для обеспечения данных корпусов горячей водой. Для контроля расхода воды перед каждым водонагревателем были установлены счетчики. В каждый водонагреватель поступала холодная вода из 10-й насосной станции г. Магнитогорска: перед одним водонагревателем
(см. рисунок, а) был установлен фильтр с композицией для обработки проходящей воды, в другой водонагреватель поступала вода, не обработанная композицией (см. рисунок, б).
б
Фрагмент водонагревательной системы: а - с композицией; б — без композиции
Общая жесткость воды составляла 4,5 моль/м3, карбонатная жесткость - 4,0 моль/м3. Температура нагрева воды в нагревательных установках - 60-65°С.
Опытные образцы композиции находились в фильтре в течение девяти месяцев. После чего из водонагревателей были извлечены все солеотложения (как с поверхностей нагревательных элементов, так и со стенок баков водонагревателей). Отложения высушили, взвесили и провели анализ их состава химическим методом. Помимо этого контролировалась жесткость воды на входе и выходе водонагревателей. Результаты исследования представлены в табл. 1.
Таблица 1
Результаты исследования солеотложений
Место отбора пробы из водонагревателя Объем воды, прошедшей через нагреватели, м3 Общая масса отложений, г Общая жесткость воды, моль/м3 Состав отложений, % Масса отложений на 1 м3 воды
на входе в водонагреватель на выходе из водонагревателя Fe2Оз СаО МдО Р2О5 СО2 SiO2
С композицией 5,0 37,0 4,5 4,3 1,2 42,0 10,0 30,0 9,5 5,6 7,4
Без композиции 5,0 376,0 4,5 1,0 1,7 40,3 12,8 - 30,6 14,6 75,2
Исследования показали, что общая масса отложений с поверхности водонагревателя без применения композиции в 10 раз больше и состоит из карбонатов кальция и магния (солеотложения - до 90%) и продуктов коррозии (до 10%). Отложения из водонагревателя после обработки воды композицией состоят, главным образом, из фосфатов кальция и магния (до 60%), что подтверждает образование антикоррозионной фосфатной пленки при обработке воды композицией, и лишь небольшая часть отложений (менее 30%) представлена карбонатами. Продукты коррозии отсутствовали, что объясняется образованием защитной фосфатной пленки на элементах водонагревателей.
Также следует отметить тот факт, что обработанная композицией вода при прохождении через водонагреватель практически не меняет свою жесткость, в отличие от необработанной воды.
Для большей достоверности результатов химического анализа состава отложений был проведен рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) бесстандартным методом на спектрометре ARL QUANT'X. В табл. 2 для сравнения представлены результаты анализов солеотложений из водонагревателя, через который проходила вода, обработанная композицией.
Учитывая особенности бесстандартного метода контроля [13], можно сделать вывод, что данные химического анализа и данные, полученные РФА-методом на спектрометре QUANTX, практически совпадают.
Таким образом, можно сделать вывод, что композиция «Астра», опытные образцы которой изготовлены в условиях ООО «КомПас-МГТУ», обладает антинакипными свойствами и может быть рекомендована для обработки воды как бытовых водонагревателей, водонагревательных приборов, так и промышленных теплообменных систем.
Список литературы
1. Рейзин Б.Л., Стрижевский И.В., Шевелев Ф.А. Коррозия и защита коммунальных водопроводов. М.: Стройиздат, 1979. 398 с.
2. Рейзин Б.Л., Стрижевский И.В., Сазонов Р.Л. Защита систем горячего водоснабжения от коррозии. М.: Стройиздат, 1986. 102 с.
3. Опыт применения ингибитора «Композиция фосфатная» (КОМФОС) для защиты систем горячего водоснабжения от коррозии и накипеобразования / В.Н. Лаптев, Г.С. Слобожан-кин, З.И. Костина и др. // Энергосбережение и водоподготовка. 1999. № 3. С. 43-46.
4. О применении ингибитора «КОМФОС» в системе горячего водоснабжения г. Магнитогорска / Б.А. Никифоров, З.И. Костина, Г.С. Слобожанкин и др. // Практика противокоррозионной защиты. 2000. №3. С.28-31.
5. Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и способ ее приготовления: пат. 2149219 РФ / З.И. Костина, Б.А. Никифоров, В.Н. Лаптев, Г.Д. Клочковская,
B.Ф. Костин, Г.С. Слобожанкин. 2000. Бюл. № 14.
6. Разработка и использование композиций для улучшения качества пожарно-питьевой воды / З.И. Костина, В.Ф. Костин,
C.А.Крылова, И.В. Понурко // Наука и устойчивое развитие общества. Наследие В.И.Вернадского: сб. материалов 2-й международной научно-практической конференции. Тамбов: Там-бовпринт, 2007. С.120-121.
7. Разработка составов и схем применения фосфатных композиций для различных объектов / З.И. Костина, В.Ф. Костин, С.А.Крылова, И.В. Понурко // Материалы 65-й научно-технической конференции: сб. докл. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2007. Т.1. С.116-119.
8. Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения: пат. 2303084 РФ / Б.А. Никифоров, З.И. Костина, Г.С. Слобожанкин, С.А. Крылова, В.Ф. Костин, И.В. Понурко. 2007. Бюл. № 20.
9. Анализ состояния стойкости элементов индукционного нагрева с водяным охлаждением / З.И. Костина, В.Ф. Костин, С.А.Крылова, И.В. Понурко // Химия. Технология. Качество. Состояние, проблемы и перспективы развития: межвуз. сб. науч. тр. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. Вып.2. С.85-89.
10. Пассивация внутренних поверхностей металлических водоводов / З.И. Костина, В.Ф. Костин, С.А.Крылова, И.В. Понурко // Процессы и оборудование металлургического производства: межрегион. сб. науч. тр. Вып.8. Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2009. С.200-205.
11. Костина З.И., Крылова С.А., Понурко И.В. Защита металлических поверхностей водоохлаждающих систем от коррозии и солеотложений // Теория и технология металлургического производства. 2014. №1 (14). С. 90-92.
12. Костина З.И., Крылова С.А., Понурко И.В. Защита водонагре-вательных элементов бытовых приборов от коррозии и солеотложений // Энергосбережение и водоподготовка. 2014. № 4 (90). С. 28-32.
13. Шабалин Е.И., Богачева И.Ю., Шабалина Ю.В. Особенности бесстандартного анализа оксидов легких элементов с помощью программы UNIQUANT // Современные направления теоретических и прикладных исследований '2014: сборник научных трудов SWoHd. Вып. 1. Т. 36. Одесса: КУПРИЕНКО СВ, 2014. С. 7-10.
Таблица 2
Результаты химического анализа и РФА состава солеотложений
Химическая формула компонентов отложений Химический анализ, % РФА, %
Fe203 1,2 1,5
CaO 42,0 43,0
MgO 10,0 12,0
CO2 9,5 Не определяется
P2O5 30,0 31,0
SiO2 5,6 10,0
Сведения об авторах
Понурко Ирина Витальевна - канд. техн. наук, доц. кафедры физической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И.Носова». Тел.: 8(3519)29-84-25. E-mail: iponurko@mail.ru
Костина Зинаида Ивановна - канд. техн. наук, доц. кафедры физической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И.Носова». Тел.: 8(3519)29-84-25. E-mail: zikostina@mail .ru
Крылова Светлана Александровна - канд. хим. наук, доц. кафедры физической химии и химической технологии ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И.Носова». Тел.: 8(3519)29-84-25. E-mail: svkryl@mail.ru
Шабалин Евгений Иванович — директор ООО «КомПас-МГТУ», ст. преп. кафедры физики ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им Г.И.Носова». E-mail: kompas-mgtu@yandex.ru
INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH
ANTISCALE COMPOSITION PROPERTIES "ASTRA"
Ponurko Irina Vitaliyevna - Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-84-25. E-mail: iponurko@mail.ru
Kostina Zinaida Ivanovna - Ph. D. (Eng.), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-84-25. E-mail: zikostina@mail.ru
Krylova Svetlana Alexandrovna - Ph. D. (Chemistry), Associate Professor, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-84-25. E-mail: svkryl@mail.ru
Shabalin Evgeny Ivanovich - Director of COMPASS - NMSTU LLC, Assistant Professor of Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: kompas-mgtu@yandex.ru
Abstract. The authors developed and patented Phosphate Inhibitor Compositions in order to protect hot water generator systems, which are filled up with hot and cold water, from corrosion and scale, and also to extend their service. The composition has a limited-constant spontaneous solubility in water that is defined by the relation of alkali and alkaline-earth metal phosphates. The solubility of composition is planned according to the properties of processing water, its flow and temperature in order to maintain the required concentration range without using of dosing devices.
Blends of various compositions were prototyped under COMPASS - NMSTU LLC, a small innovative enterprise, which was founded on the basis of FSBEIHPE Nosov Magnitogorsk State Technical University in order to implement the results of intellectual activity into practice.
The research studies were carried out and antiscale composition properties in water with different stiffness were tested in water heating devices at different temperatures.
Based on the results obtained blends of compositions have been identified and recommended for the use in water heating devices, water supply and drainage systems.
Keywords: Scaling (scale deposits), corrosion, composition, scaling and corrosion inhibitor, solubility, water-heating equipment, water supply and drainage systems, water hardness.
References
1. Reizin B.L., Strizhevskiy I.V., Shevelev F.A. Korroziya i zashchita kommunalnykh vodoprovodov [The corrosion and protection of communal water supply systems]. Moscow: Stroyizdat, 1979, 398 p. (In Russian)
2. Reizin B.L., Strizhevskiy I.V., Sazonov R.L. Zashchita sistem goryachego vodosnabzheniya ot korrozii [The protection of hot water supply systems from corrosion]. Moscow: Stroyizdat, 1986, 102 p. (In Russian)
3. Laptev V.N., Slobozhankin G.S., Z.I. Kostina et al. Opyt primeneniya ingibitora «Kompozitsiya fosfatnaya» (KOMFOS) dlya zashchity sistem goryachego vodosnabzheniya ot korrozii i nakipeobrazovaniya [The experience in the application of Phosphate Composition (KOMFOS) inhibitor to protect hot water supply systems from corrosion and scaling]. Energosberezheniye i vodopodgotovka. [Energy saving and Water treatment], 1999, no. 3, pp. 43-46. (In Russian)
4. Nikiforov B.A., Kostina Z.I., Slobozhankin G.S. et al. O primenenii ingibitora «KOMFOS» v sisteme goryachego vodosnabzheniya g. Magni-togorska [On the application of the KOMFOS inhibitor in the hot water supply system of Magnitogorsk]. Praktika protivokorrozionnoy zashchity. [Corrosion Protection in Practice]. 2000, no. 3, pp.28-31. (In Russian)
5. Kostina Z.I., Nikiforov B.A., Laptev V.N., Klochkovskaya G.D., Kostin V.F., Slobozhankin G.S. Kompozitsiya dlya zashchity ot korrozii i soleot-lozheniy sistem vodosnabzheniya i sposob yeye prigotovleniya [The composition for water supply system protection from corrosion and scaling and methods for its preparation]. Patent RF, no. 2149219, 2000.
6. Kostina Z.I., Kostin V.F., Krylova S.A., Ponurko I.V. In: Nauka i ustoychivoye razvitiye obshchestva. Naslediye V.I.Vernadskogo: Sb. materialov 2-y mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Science and sustainable development of the society. Heritage of V.I. Vernadsky: Proceedings of the 2nd International Scientific and Practical Conference], Tambov: Tambovprint, 2007, pp.120-121. (In Russian)
7. Kostina Z.I., Kostin V.F., Krylova S.A., Ponurko I.V. Razrabotka sostavov i skhem primeneniya fosfatnykh kompozitsiy dlya razlichnykh obyek-tov [The development of compositions and schemes to use phosphate compositions for different objects]. Materialy 65-y nauchno-tekhnicheskoy konferentsii: Sb. dokl. [Proceedings of the 65th Scientific Conference: Collection of scientific papers], Magnitogorsk, 2007. Magnitogorsk: Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2007, vol.1, pp.116-119. (In Russian)
8. Nikiforov B.A., Kostina Z.I., Slobozhankin G.S., Krylova S.A., Kostin V.F., Ponurko I.V. Kompozitsiya dlya zashchity ot korrozii i soleotlozheniy sistem vodosnabzheniya i vodootvedeniya [The composition for water supply and drainage systems protection from corrosion and scaling]. Patent RF, no. 2303084, 2007.
9. Kostina Z.I., Kostin V.F., Krylova S.A., Ponurko I.V. Analiz sostoyaniya stoykosti elementov induktsionnogo nagreva s vodyanym okhlazhdeni-yem [The analysis of the resistance state of induction heating elements with water cooling]. Khimiya. Tekhnologiya. Kachestvo. Sostoyaniye, problemy i perspektivy razvitiya: Mezhvuz. sb. nauch. tr. [Chemistry. Technology. Quality. Status, Problems and Prospects: Interuniversity collection of scientific papers], Magnitogorsk: Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2009, iss. 2, pp.85-89. (In Russian)
10. Kostina Z.I., Kostin V.F., Krylova S.A., Ponurko I.V. Passivatsiya vnutrennikh poverkhnostey metallicheskikh vodovodov [The passivation of the internal surfaces of metallic drainage systems]. Protsessy i oborudovaniye metallurgicheskogo proizvodstva: Mezhregionalnyy sb. nauch. tr. [Processes and equipment for metallurgical production: Interregional collection of scientific papers], Magnitogorsk: Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2009, iss. 8, pp. 200-205. (In Russian)
11. Kostina Z.I., Krylova S.A., Ponurko I.V. Zashchita metallicheskikh poverkhnostey vodookhlazhdayushchikh sistem ot korrozii i soleotlozheniy [The protection for metal surfaces of water-cooling systems from corrosion and scaling]. Teoriya i tekhnologiya metallurgicheskogo proizvodstva [Theory and technology of metallurgical production]. Magnitogorsk: Nosov Magnitogorsk State Technical University, 2014, no.1, pp. 90-92. (In Russian)
12. Kostina Z.I., Krylova S.A., Ponurko I.V. Zashchita vodonagrevatelnykh elementov bytovykh priborov ot korrozii i soleotlozheniy [The protection for water heating elements of household equipment from corrosion and scaling] Energosberezheniye i vodopodgotovka [Energy saving and Water treatment], 2014, no. 4 (90), pp. 28-32. (In Russian)
13. Shabalin Ye.I., Bogacheva I.YU., Shabalina YU.V. Osobennosti besstandartnogo analiza oksidov legkikh elementov s pomoshchyu programmy UNIQUANT [The features of standard-less analysis for light element oxides with UniQuant]. Sovremennyye napravleniya teoreticheskikh iprik-ladnykh issledovaniy '2014: Sbornik nauchnykh trudov SWorld [Modern directions for theoretical and applied research in 2014: Collection of
scientific papers SWorld]. Odessa: KUPRIYENKO SV, 2014, iss. 1, vol. 36, pp. 7-10. (In Russian)
♦ ♦ ♦
УДК 349.6
Ильина О.Ю., Боброва Э.М., Тураманова Л.Б.
НАРУШЕНИЯ ПРИРОДООХРАННОГО ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВА
Аннтотация В статье рассмотрена классификация экологических правонарушений и виды ответственности при нарушениях природоохранного законодательства, изучены случаи несоблюдения требований обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения при обращении с отходами производства и потребления и опасными веществами, несоблюдения экологических требований при осуществлении градостроительной деятельности и эксплуатации предприятий, сооружений, нарушения требований к охране водных объектов и других экологических требований, выявленные природоохранной прокуратурой Челябинской области, рассмотрены конкретные примеры.
Ключевые слова: природоохранная деятельность, органы исполнительной власти, экономический механизм, правонарушения, ответственность, природопользование, охрана окружающей среды.
Природоохранная деятельность субъектов хозяйствования, в том числе предприятий и производств металлургического комплекса, регламентируется:
- законодательством (международные конвенции, соглашения и другие акты; законы РФ, указы президента, постановления правительства);
- нормативной базой (государственные и отраслевые стандарты, нормативы, нормы, правила);
- методической базой (стандарты, методические указания, руководящие документы, правила и др.).
В целях рационального природопользования законом «Об охране окружающей природной среды» предусмотрен экономический механизм, который призван: решать задачи планирования и реализации и финансирования природоохранных мероприятий; устанавливать лимиты на использование природных
ресурсов и лимиты на загрязнение окружающей природной среды выбросами, стоками, отходами, физическими излучениями и нагрузками; определять плату (штраф) за использование природных ресурсов и загрязнение природных комплексов, ущерб, наносимый природной среде от хозяйственной деятельности предприятий; обеспечивать расчет эколого-экономических показателей для объектов и производственных процессов. В области природопользования и охраны окружающей среды функционирует ряд органов исполнительной власти РФ.
Экологические правонарушения классифицируют:
- по виду юридической ответственности - экологические преступления, административные и дисцип-
