Научная статья на тему 'Фізико-хімічні перетворення шлакошламових відходів у матеріал з очищення викидних газів транспортних засобів'

Фізико-хімічні перетворення шлакошламових відходів у матеріал з очищення викидних газів транспортних засобів Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
55
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
довкілля / адсорбція / шкідливі компоненти / сорбент / сировинна суміш / ферити / газоочищення / environment / adsorption / harmful components / sorbent / raw blend / ferrites / gas cleaning

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Л І. Челядин

Наведено кількість техногенних відходів та їх перетворення у вуглецевомінеральні матеріали (ВММ) для очищення викидних газів транспортних засобів. Термооброблення сировинної суміші з шлаків і гідроксидів металів, які присутні в шламах водоочищення гальванічних стоків, спричинює утворення феритів металів на поверхні гранул ВММ. Встановлено, що вміст компонентів сировинної шихти впливає на технологічні параметри процесу утворення з гранул ВММ і блока нейтралізатора. На основі експериментальних даних показано, що за температур 600-850 °С утворюються ВММ, які за фізико-хімічними показниками можуть використовуватись для очищення викидних газів автотранспорту від СО, NOx та інших.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The Physicochemical Transformations of Slag-Sludge Waste in the Material of Car Exhaust Gases Cleaning

A number of man-made waste and its converting into carbon-mineral materials (CMM) for cleaning exhaust gases of vehicles are provided. Heat treatment of the raw mix of slag and metal hydroxides that are present in the sludge of electroplating wastewater purification causes the formation of ferrite metals on the surface of CMM granules. The content of raw blend ingredients is determined to affect the technological parameters of the formation of CMM granules and unit converter based on them. On the basis of experimental data CMM are proved to be formed at the temperatures of 600-850°C that can be used to clean car exhaust gases from harmful components (CO, NOx, and others) according to the physical and chemical indicators.

Текст научной работы на тему «Фізико-хімічні перетворення шлакошламових відходів у матеріал з очищення викидних газів транспортних засобів»

Лiтература

1. Вштошв 1.С. Деревинознавство / 1.С. Вштоыв, 1.М. Сопушинський, А. Тайшшгер. -Льв]в : Вид-во "Anpiopi", 2007. - 312 с.

2. Бшей П.В. Кеpiвнi техшчт матеpiали з технологи камерного сушшня пиломатеpiалiв : наук.-практ. видання / П.В. Бшей, I.A. Соколовський, В.М. Павлюст, С.П. Кунинець. - Вид. 2-ге, [перероб. та доп.]. - Ужгород : Вид-во "Карпати", 2010. - 140 с.

3. Бшей П.В. Сушшня та захист деревини : тдручннк / П.В. Бшей, В.М. Павлюст. - Льв]в : Вид-во "Кольорове небо", 2008. - 312 с.

Максымив В.М., Билей П.В., Комбаров А.М., Билей П.П. Определение припусков на усушку пиломатериалов из древесины явора

Использована стандартная методика для определения экспериментальным путем величин влажности и плотности: во влажном состоянии, в абсолютно сухом состоянии и условном (базовом) для древесины явора. На основе результатов экспериментальных исследований, обработанных методом математической статистики для нормального закона распределения случайных величин, были выведены зависимости для определения припусков на усушку пиломатериалов из древесины явора. Для практического использования выведенных зависимостей определения припусков на усыхание найдены цифровые значения коэффициентов: полного усыхания, объемного, в радиальном и танген-тальном направлениях относительно волокон.

Ключевые слова: плотность, объемная масса, влажность, усыхание, точка насыщения волокон, древесина, явор, физические свойства, припуски на усушку, пиломатериалы.

Maksymiv V.M., Biley P.V., KombarovA.M., Biley P.P. The Determination of Machining Allowances for Drying Maple Wood Lumber

Standard methods for determination of the experimental ways by moisture and density values such as wet, in a completely dry state, and conditional (basic) for maple wood are used. On the basis of experimental results, processed by mathematical statistics for normal distribution of random variables, were derived according to the determination of allowances for shrinkage of maple wood lumber. The numerical values of the coefficients like complete desiccation, surrounding, in the radial and tangential directions to the fibers for practical use of derived dependencies of the determination of allowances for drying lumber are identified.

Keywords: density, bulk density, moisture content, shrinkage, fiber saturation point, wood, maple, physical properties, shrinkage allowances, lumber.

УДК 628.4:544.4 Проф. Л.1. Челядин, д-р техн. наук -

1вано-Франшвсьшй НТУ нафти i газу

Ф1ЗИКО-Х1М1ЧН1 ПЕРЕТВОРЕННЯ ШЛАКОШЛАМОВИХ В1ДХОД1В У МАТЕР1АЛ З ОЧИЩЕННЯ ВИКИДНИХ ГАЗ1В ТРАНСПОРТНИХ

ЗАСОБ1В

Наведено кшьюсть техногенних вiдходiв та !х перетворення у вуглецевомшераль-ш матерiали (ВММ) для очищення викидних газiв транспортних засобiв. Термооброб-лення сировинно! сумiшi з шлагав i гiдроксидiв металiв, як присутш в шламах водо-очищення гальвашчних стоюв, спричинюе утворення фержпв металiв на поверхш гранул ВММ. Встановлено, що вмют компоненйв сировинно! шихти впливае на техноло-пчш параметри процесу утворення з гранул ВММ i блока нейтралiзатора. На основi ек-спериментальних даних показано, що за температур 600-850 °С утворюються ВММ, яю за фiзико-хiмiчними показниками можуть використовуватись для очищення викидних газiв автотранспорту вщ СО, N0* та шших.

Ключовi слова: довкiлля, адсорбцiя, шкiдливi компоненти, сорбент, сировинна су-мш, ферити, газоочищення.

Вступ. Кшьккть золошлакових в1дход1в в УкраМ становить близько 2,8 млн т на рш, зокрема на Прикарпатп - 745 тис. т, 1з них або 51,6 % займа-ють в1дходи пилогазоочищувальних споруд ТЕС (золошлаки) та водоочисних установок (шлами) [1]. Викиди в1д моторних агрегапв транспорту (рухом1 дже-рела забруднення) в атмосферу становили 2313,8 тис. тонн забруднювальних речовин у 2010 р. в УкраЫ, 1з них в 1вано-Франювськш обласп - 53,6 тис. тонн. Велика кшькють техногенних вщходш, яш збер1гаються на значних тери-тор1ях та забруднюють грунти, а також викиди в атмосферу штдливих компонентов 1 забруднених спчних вод у водш ресурси, значно впливають на здоров'я населения, бюрозмайтя флори 1 фауни та еколопчну безпеку [2].

Для очищення викидних газ1в промисловосп та транспортних засоб1в вщ еколопчно штдливих компонентов, зпдно з даними [3], застосовують порист! матер1али (цеолгги, активоване вугшля та шш1) з розм1ром пор 3-5 нм та, вщповвдно, питомою поверхнею в1д 150 до 800 м2/г. Перспективи каталггичного очищення газових викидав в1д штдливих компоненпв наведено в огляд1 [4], де описано багато технологш 1 матер1ал1в для очищення газ1в методом катал1тич-но-адсорбщйного процесу. Таю технологи використовують мало через техноло-пчш недолжи (високий тиск, температура) 1 дороговизну адсорбенпв.

Для очищення в1д конкретного шквдливого компонента, що викидаеться у довкшля, необхщно використовувати сорбщйний матер1ал 1з певною пористою структурою та питомою поверхнею. Отож, розроблення нових технологш перероблення золошлакошламов, вдосконалення метод1в, устаткування та сор-бщйного матер1алу для очищення викидних газ1в, яш поступають в атмосферу, е актуальною темою сьогодення.

З лггературних джерел ввдомо, що очищення викидних газ1в моторних агрегапв проводять у нейтрал1заторах, як1 вмщають матер1али, що проявляють сорбщйно-катал1тичш властивосп, 1 виготовляються з використанням благо-родних метал1в [5]. Заруб1жш методи очищення викидних газ1в тдприемств (об'екпв) та транспортних засоб1в вщ токсичного карбону (II) оксиду та шших штдливих сполук грунтуються на використанш катал1затор1в [6], що е досить дорогими, бо мктять рщккш метали (платина та 1нш1), та е енергоемш техно-лопчно. У публшацп [7] запропоновано технологш нанесення Р11, Яи, 1 Рё на поверхню монол1тних кордкритових носив з попередшм покриттям поверхш сот квадратного перер1зу А1203. Автори [8] пропонують одержувати волокниста матер1али для нейтрал1затора очищення викидних газ1в автотранспорту з шк-родроту нержавдачо! стал1 дааметром 0,05 мм, яку покривають електролггично Яи 1 Яе послвдовно по 0,4 % кожного. Для зменшення токсичносп викидних га-з1в, що утворюються у процес окиснення вуглеводневого палива, використовують нейтрал1затори [9], як1 заповнеш катал1затором, що виготовлений методом гальвано-плазмового оброблення оксид1в алюмшда з подальшим просочуван-ням розчином штратав активних компоненпв. Спос1б отримання блокових ката-лггичних матер1ал1в [10] передбачае просочування блоково! основи катал1затора розчином солей рщккних 1 благородних метал1в, як1 е дорогими, а процес складний 1 довготривалий. Результати дослщжень каталиично-сорбщйно! ак-тивносп др1бнодисперсних феритних сумшей одержан! в процес утворення

ВММ [11]. На основi проведених лабораторних дослщжень встановлено, що та-кi феритт сумiшi забезпечують ступiнь очищения вщ Н28 "70 %. Для зменшен-ня вартостi нейтралiзаторiв з очищення викидних газiв транспортних засоб1в та спрощення техиологií !х одержання, наведено дослщження з отриманням 1х з техногенних шлакошламових i гiрничих вiдходiв.

Мета роботи - встановлення компонентного складу сировинно!' сумiшi та парамет^в одержання матерiалу блоку нейтралiзатора з техногенних вiдхо-д1в для очищення викидних газiв транспортних засобiв.

Теоретичш та експериментальнi дослщження. Для дослщжень з тех-нологií одержання блочного матерiалу нейтралiзатора викидних газiв викорис-тали сировинну сумiш зi шлаку ТЕС, шламу водоочищення гальвашчного ви-робництва пiдприeмства, а також оргашчт шлами водоочищення i глинистi вщ-ходи вiдкритого кар'еру сiрчаного рудника, ят мають зазначений середнiй склад, що наведений в табл. 1.

Табл. 1. Хiмiчний склад компонентiв шихти для блоку нейтрализатора

Компонент шихти, % БЮг А1203 Ге203 Са0 + Mg0 №2О+К2О СХНу Сг2О3 Си0+№0 Н2О+шшi

Шлак 55,6 22,20 7,7 5,36 2,52 0,04 0,01 0,08 6,49

Глина 53,2 18,80 6,9 5,10 0,50 - 0,10 - 15,40

Шлам 14,4 7,85 44,1 7,15 1,02 1,20 6,43 2,27 15,50

Оргатка 2,8 1,40 1,3 0,87 0,73 90,50 - - 2,40

Фiзико-хiмiчний аспект технологи в тому, що глинистий компонент вщ-ходiв i шлак ТЕЦ у процес обпалу гранул шихти ввдбуваеться переструктуриза-цiя високоглиноземнисто1 пористо!' кристалiчноí фази й утворюються вуглеце-во-мiнеральнi матерiали (ВММ). Перетворення, якi вiдбуваються пiд час термо-оброблення гранул шихти блоку нейтралiзатора, теоретично можна описати такими фiзико-хiмiчними процесами, враховуючи температуру термооброблення та склад шихти:

3А1203 + 2БЮ2 ^ 3Л1203 X 28102 (мулiт), СаО + А1203 + 28102 +Ге203 ^ 2Ге0 х СаО х А1203 х 2810г.

Гiдроксиди металiв, якi е у шламах водоочищення стокiв гальванiки, ре-агують мiж собою за загальним хiмiчним рiвияниям з утворенням ферипв

Си0Н)2+№ (0Н)2+Сг (0Н)3+7Ге (ОН)3^Си (Ге02)2+№ (Ге02)2+Сг (Те02)3+14Н20, що пiдтверджено результатами рентгеноструктурних аналiзiв, яш за даними [5, 6] проявляють каталiтично-сорбцiйиi властивост!

Метод одержання ВММ для газоводоочищення включае диспергування, змiшувания неорганiчних i органiчних речовин, íх формування, осушення, тер-мообробку, охолодження. Змiшувания компонеипв сумiшi-1 (основи гранул) проводили в лабораторному млиш за такого íх вмiсту, мас. %: золошлак - 45,548,2 (Б); глинистий компонент - 12,6-19,0 (Г); оргашчний матерiал - 5,1-9,8 (С); гiдроксиди метал1в - 27,0-31,0 (Л). З млина сумш поступае в апарат для форму-вання гранул, де вщбуваеться формування основи матерiалу, а наприкiнцi фор-мування подаеться сумт-2 шламу водоочищення, яка включае, мас. %: пдрок-148 Збiрник науково-техшчних праць

сид заиза (III), пдроксид мiдi (II), пдроксид хрому (III), гщроксид нiкелю (II), глинистий компонент та Н2О, iншi в кiлькостi 1-3 % вщ сформовано'1 маси осно-ви матерiалу. Потiм гранули формуються у цилщдричт блоки, пiдсушуються за температури 300-4500С до вологостi не бiльше 2 % i пiддаються термооброб-щ за температури 600 -8500С протягом 0,25-0,35 годин. Внаслщок термооброб-лення шламу з гiдроксидiв металiв, що е у шламi водоочищення, утворюються феритоштнелщи, а вмiст значно'1 ктькосп залiза в основi вуглецево-мшераль-ного матерiалу забезпечуе механiчну мiцнiсть матерiалу.

На основi теоретичних та лабораторних дослiджень встановлено [6], що ферити шпшелщно! структури, утворенi пiд час утиизаци гальваношламових вiдходiв, завдяки наявносп анiонних i катiонних вакансiй проявлятимуть сор-бцiйнi або каталiтичнi властивосп в процесах газоочищення. Компоненти ших-ти, умови процесу одержання i характеристика вуглецево-мiнеральних матерь алiв представлено в табл. 2.

Табл. 2. Техиолотчнй параметри одержання ВММ та ix показники

№ експе-рименту Склад шихти, % Температура термооброб-лення, С Термооброблеш г ранули

основна кшцева питома по-верхня, м2/г порис- тють, см /г мщнють на стиск, МПа

А/Б I В/Г А/Б В/Г1

2 51/15 21/15 28/14 17/41 575 4,1 0,53 1,6

3 50/16 21/15 29/14 16/40 625 6,8 0,72 2,2

4 50/15 21/15 30/15 16/40 725 6,9 0,79 2,3

5 51/16 17/16 30/12 17/40 780 6,7 0,63 2,1

6 52/15 17/17 31/14 18/41 800 5,2 0,45 1,9

Прими-ка: А - шлаковi матерiали, Б - оргатчт добавки, В - глиниста вщходи кар'еру, Г - шлам очищення гальванiчних стоюв, Г1 - шлам при юнцевому гранулюваннi.

Стадто технологи перетворення техногенних вщход1в у матер1ал для нейгратзатора проводили наступним чином. Гранули ВММ тсля сушки упакову-вали в метатчт цилщдричт Стки 1 тддавали термообробщ в штерват 600-900 °С з одержаииям блока гранул для нейтрашзатора, який зображеио на рисунку.

Рис. Зображення блока нейтралiзатора з гранул ВММ

Експериментальш дослщження з очищення реальних викидних газiв ДВЗ за рiзних режимш роботи двигуна автомобiля та температур у нейтраиза-торi плануемо провести на випробувальних стендах автомобтьного заводу.

Встановлення таких нейтралiзаторiв на 100 автомобтях кiлькiсть шкiд-ливих речовин з викидними газами теоретично становитиме близько 300 т за рiк, яю не потраплять в довкiлля.

Висновки:

1. Оптимальний BMiCT компоненпв основи гранул шихти такий, ваг.%: шлак -48-50; оргашка -10-12; глинозем - 20-25; шлам гальвашки - 14-16.

2. Кшьккть шламiв гальванiки для поверхневого шару гранул вуглецево-мь неральних матерiалiв за розробленою технологieю становить 1-3 % вщ ма-си гранул.

Лггература

1. Довкiлля Iвано-Франкiвщини у 2010 рощ // Статистичний зб1рник. - Ьано-Франювськ, 2011. - 150 с.

2. Лабш Ю.М. Геодинам1чн1 процеси i 1хня дiя на жттедшльшиъ людей / Ю.М. Лабш, I.I. Мердух, Т.Ю. Крупчук // Еколопчна безпека та збалансоване ресурсокористування : наук.-техн. журнал. - Iвано-Франкiвсък. - 2014. - № 1(9). - С. 16-22.

3. Комаров В.С. Адсорбенты: вопросы теории синтеза и структуры / В.С. Комаров. - Мн. : Изд-во "Беларусская навука", 1997. - 287 с.

4. Трусова Е.А. Состояние и перспективы каталитической очистки газовых выбросов (обзор) / Е.А. Трусова, М.В. Цодиков и др. // Нефтехимия. - 1995. - Т. 35, № 1. - С. 3-24.

5. Фшпов А.З. Промислова екологш (транспорт) / А.З. Фшпов. - К. : Вид-во "Вища шк.", 1995. - 80 с.

6. Жегалин О.И. Каталитические нейтрализаторы транспортных двигателей / О.И. Жега-лин, Н.А. Китросский, В.И. Панчишный и др. - М. : Изд-во "Машиностроение", 1979. - 80 с.

7. Джеймс Б., Понд. Нейтрализатор с катализатором комбинированного действия / Джеймс Б., Понд. // Автомобильная промышленность США, 1973. - № 11. - С. 39-46.

8. Катализатор очистки выхлопных газов и способ его получения. Патент США 5017558. МКИ В01 J 29/30. Опубл. 21.05.91.

9. Hightower J.W. Catalysts for automobile emission control / J.W. Hightower // Present at the International Symposium Scientific Bases for the preparation of Heterogeneous Catalysts, Brusseles, October. - 1975. - Pp. 14-17.

10. Дослщження технологи одержання феритошпшельних матерiалiв та 1х каталпично! активности / Л.1. Челядин // Науковий вюник 1МЕ !вано-Франювськ : зб. наук. праць. - 1999. - № 1. - С. 206-208.

11. Бабушкин В.И. Термодинамика силикатов / В.И Бабушкин, Г.М. Матвеев, О.П. Мчед-лов-Петросян. - М. : Стройиздат, 1986. - С. 50-150.

12. Семенов В.В. Обезвреживание шламов гальванических производств методом феррити-зации / В.В. Семенов, С.И. Варламова, Е.С. Климов // Экология и промышленность России : науч.-техн. журнал. - 2005. - Январь. - С. 34-36.

Челядын Л.И. Физико-химические преобразования шлакошламовых отходов в материал по очистке выхлопных газов транспортных средств

Приведены количество техногенных отходов и их преобразования в углеродмине-ральные материалы (УММ) для очистки выхлопных газов транспортных средств. Термообработка сырьевой смеси из шлаков и гидроксидов металлов, которые присутствуют в шламах водоочистки гальванических стоков, вызывает образование ферритов на поверхности гранул УММ. Установлено, что содержание компонентов сырьевой шихты влияет на технологические параметры процесса образования из гранул УММ и блока нейтрализатора. На основе экспериментальных данных показано, что при температурах 600-850°С образуются УММ, которые по физико-химическим показателям могут использоваться для очистки выхлопных газов автотранспорта от СО, NOx и других вредных компонентов.

Ключевые слова: окружающая среда, адсорбция, вредные компоненты, сорбент, сырьевая смесь, ферриты, газоочистка.

Chelyadyn L.I. The Physicochemical Transformations of Slag-Sludge Waste in the Material of Car Exhaust Gases Cleaning

A number of man-made waste and its converting into carbon-mineral materials (CMM) for cleaning exhaust gases of vehicles are provided. Heat treatment of the raw mix of slag and metal hydroxides that are present in the sludge of electroplating wastewater purification causes the formation of ferrite metals on the surface of CMM granules. The content of raw

blend ingredients is determined to affect the technological parameters of the formation of CMM granules and unit converter based on them. On the basis of experimental data CMM are proved to be formed at the temperatures of 600-850°C that can be used to clean car exhaust gases from harmful components (CO, NOx, and others) according to the physical and chemical indicators.

Keywords: environment, adsorption, harmful components, sorbent, raw blend, ferrites, gas cleaning.

УДК338.246 Доц. С.Т. Дуда, канд. екон. наук;

магктрант Н.1. Шеремета - Львiвська КА

ФОРМУВАННЯ ЕЛЕМЕНТ1В СТРАТЕГИ ПОКРАЩЕННЯ ЖИТТ6ЗДАТНОСТ1 ШДПРИеМСТВА

Розглянуто поняття життездатност шдприемства; встановлено основн параметры, як1 дають змогу оцшювати стан та перспективы напрями посилення життездатност шдприемства; визначено головш вимоги до розроблення стратеги посилення життездатност шдприемства; виявлено напрями формування елеменпв стратеги посилення життездатност суб'екта господарювання; щентифшовано головну мету та цш формування стратегй' життездатност суб'екта господарювання; визначено засоби орга-шзацп та контролю д1яльност1 1з забезпечення стало! життед1яльност1 шдприемства.

Ключовi слова: життездатшсть шдприемства, параметри життездатност1, фшансо-ва стшюсть, платоспроможшсть.

Постановка проблеми. У сучасних умовах жорстко! конкурентно!' бо-ротьби важливим е ефективне функцюнування шдприемства, тобто визначення його життездатноста. Ця категор1я включае широкий перелж властивостей, без наявноста яких здшснення д1яльноста буде неможливим. Умовою життездатноста та основою стабшьноста стану е стшюсть шдприемства. Ефективне управлш-ня фшансовою стайкктю дае змогу шдприемству адаптуватися до умов зов-шшнього середовища. Саме тому достатньо актуальним е завдання дослвдження забезпечення життездатноста шдприемства.

Мета роботи полягае у дослщженш теоретико-методичних 1 прикладних аспектав забезпечення життездатноста шдприемства, формуванш елементав стратеги 11 покращення.

Виклад основного матерiалу. Забезпечення життездатноста шдприемства обумовлюе створення таких умов, зпдно з якими створено належш можливоста функцюнування та сталого розвитку шдприемства, здшснюеться планування та реал1зуються заходи, спрямоваш на недопущення настання для нього кризового стану. Крш цього, довготривале й ефективне функцюнування, розвиток шдприемства базуються на стратепчному плануванш, заснованому на спробах кер1вництва шдприемства передбачати результати й фактори його функцюнування, запобкати небажаним под1ям та попаданню шдприемства в ризи-ков1 ситуацл. Враховуючи, що життездатшсть шдприемства е складним еконо-м1чним поняттям та включае не тальки наявш 1 планов1 показники, але й ба-зуеться на минулому, важливо включити роботу з формування системи управ-лшня життездатшстю до вс1х стратепчних 1 планових документав шдприемства.

Зпдно з теоркю систем, планування можна розглядати як процес, в яко-му можливоста, ресурси системи пристосовуються до змш зовшшнього й внут-ршнього середовища. Таким чином, стратепчне управлшня життездатшстю

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.