CC BY
20
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКОЙ И СИНТЕТИЧЕСКОЙ СОЖ ТИПА «МОДУС-М» И «МОДУС-А», ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ХОЛОДНОЙ ПРОКАТКЕ ТРУБ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ Никитина Мария Сергеевна, старший научный сотрудник, Никитин Сергей Иванович, к.т.н., руководитель проектов ООО «Геоид», г. Чебоксары
Рассматриваются вопросы обезвреживания и утилизации полусинтетической СОЖ марки «Модус-М» и синтетической СОЖ марки «Мо-дус-А», используемых при холодной прокатке труб из нержавеющих сталей, а также вопросы эффективного рециклинга и возврата в производственный цикл, как самих СОЖ, так и основных их компонентов.
Для обезвреживания и утилизации различных СОЖ и эмульсий, нами разрабатываются и выпускаются различные баки-реакторы объемом от
1,0 м3 до 2,0 м3, которые могут работать как самостоятельные очистные сооружения, а также в комплексе с универсальными модульными установками типа «ЭКО-СОЖ» и «Флотатор-У» [1,2].
В настоящей работе приводятся некоторые результаты исследований по обезвреживанию и утилизации полусинтетической СОЖ (эмульсии) марки «Модус-М» и синтетической СОЖ марки «Модус-А».
Для прокатки труб из нержавеющих сталей марки 201 и 304 многие предприятия успешно используют полусинтетические СОЖ марки «Мо-дус-М» и синтетические СОЖ марки «Модус-А» (Изготовитель ООО ТПК «Синтез», г. Ростов на Дону, ТУ 0258-003-79213414-2009).
Так на одном подмосковном заводе СОЖ марки «Модус-М» используется для прокатки нержавеющих труб диаметром до 60 - 80 мм, на двух линиях прокатки. Общий объемом рабочих баков СОЖ составляет 0,5 м3 х 4 бака = 2 м3 на каждой линии. СОЖ марки «Модус-А» используется для прокатки нержавеющих труб больших диаметров (80-100 мм и более), на одной линии прокатки, с общий объемом рабочих баков СОЖ равным 0,5 м3 х 4 бака = 2 м3.
В процессе эксплуатации СОЖ, они загрязняются маслами от маслоуте-чек с различных механизмов станков, загрязняются твердыми смазочными маслами (солидол, Литол-24) от периодически смазываемых некоторых узлов прокатного стана и частично смываемых подаваемой СОЖ в зону прокатки, загрязняются мелкоразмерными металлическими частицами истирания металлом прокатки, поражаются бактериями и микроорганизмами, загрязняются абразивными продуктами шлифования поверхностей труб.
Полусинтетическая СОЖ марки «Модус-М», в отличие от синтетической «Модус-А», более сильно поражается бактериями и микроорганизмами, сильно загнивает (особенно в теплое время года и при простое оборудования), ухудшает экологию и условия труда рабочих.
СОЖ марки «Модус-А» менее подвержена биопоражению, однако для получения высококачественного проката труб большого диаметра, на линии прокатки труб производится и их шлифовка абразивными материалами, что приводит к дополнительному загрязнению этих СОЖ абразивными частицами от шлифовальной шкурки.
Вопросы очистки, обеззараживания и регенерации таких объемов СОЖ и эмульсий и возврат их обратно в производственный цикл, нами успешно решаются с применением наших установок типа «ЭКО-СОЖ», производительностью до 1,7 м3/час и с использованием промежуточных баков приема таких СОЖ (эмульсий) на очистку, обеззараживание и регенерацию, с различными их рабочими объемами [1,2].
Для решения вопросов эффективного обезвреживания и утилизации таких отработанных СОЖ и эмульсий, и возможности рециклинга из отработанных эмульсий части их компонентов (в первую очередь воды и извлекаемых масел), а также для рециклинга и возможного возврата в производственный цикл самих «отработанных» СОЖ и эмульсий, в данном случае может быть использована та же установка «ЭКО-СОЖ» (до 1,7 м3/час), промежуточные баки с рабочими объемами до 2,2 м3 и баки-реакторы типа «БР-2» или «БР-1»), производства и разработки ООО «Геоид», г. Чебоксары [1,2,3].
Для определения возможности эффективного, ресурсосберегающего обезвреживания и утилизации СОЖ (эмульсий) марок «Модус-М» и «Мо-дус-А», приведем некоторые результаты наших исследований, применительно к разрабатываемому и выпускаемому нами оборудованию - баков реакторов типа «БР-2» или «БР-1» [3].
На фотографиях рисунок 1 а,б,в, в качестве примера приведены опытные результаты разложения и обезвреживания СОЖ (эмульсии) марки «Модус-М» серной кислотой и процесс ее разложения перемешиванием сжатым воздухом.
Как видно из рисунка 1 б, использование только водного раствора серной кислоты, уже позволяет обеспечить разрушение исходной, загрязненной эмульсий «Модус-М» на ее водный раствор (позиция 1) и маслонефтепро-дукты (позиция 2), которые имеют гудронный характер и могут отдельно извлекаться из водного раствора в баке-реакторе. Для перемешивания компонентов и интенсификации реакций в промышленном реакторе, так же как и в проводимых опытах, может быть использован сжатый воздух от автономного компрессора (рисунок 1 в).
Разрушенный только серной кислотой водный раствор эмульсии, в своей водной компонентной части содержат достаточно большое количество остаточных масел, нефтепродуктов и других загрязнителей (серый цвет воды (позиция 1, рисунок 1б). Поэтому применение доступных и сравнительно дешевых коагулянтов и поверхностно-активных веществ (ПАВ), для дальнейшей очистки и обезвреживания данной марки СОЖ в баках-реакторах и осветления очищенной воды в нем до товарного вида, является условием необходимым.
70
_[0 -60 50
тж±1
ол
ч
в)
а) б)
Рисунок 1 а,б,в. Опытные результаты разложения СОЖ марки «Модус-М» серной кислотой и процесс ее разложения перемешиванием сжатым воздухом. Здесь: а - исходные СОЖ до обработки; б - результаты ее обезвреживания и разложения серной кислотой; в - процесс разложения СОЖ с использованием для перемешиваний сжатого воздуха.
На рисунке 2 а,б,в,г, приведены более полные результаты опытных работ (опыт 2), по обезвреживанию и утилизации СОЖ марки «Модус-М».
Исходное значение кислотного числа во всех случаях (опыты 1 и опыт 2) для загрязненной полусинтетической СОЖ марки «Модус-М» были равными - рН=8,5.
Как видно из фотографий рисунка 2, использование для разложения и утилизации СОЖ марки «Модус-М» в комплексе с использованием серной кислоты, коагулянтов, ПАВ и известкового молока, получаем достаточно чистую воду (рисунок 2в, позиция 1) и гипсосодержащий осадок (рисунок 2в, позиция 3). Одновременно в гипсосодержащий осадок (позиция 3) уходят и все загрязнители, в том числе металлические мелкоразмерные частицы (продукты истирания прокатки) находящиеся в СОЖ.
После фильтрации и отделения от СОЖ гипсосодержащего осадка, получаем достаточно чистую воду (фото на рисунке 2г). Анализ воды на фотоэлектрическом фотометре типа КФК-3-01 «ЗОМЗ» показывает, что остаточное содержание маслонефтепродуктов (МНП) в воде составляет от 0,05 мг/литр до 0,045 мг/литр. Такую воду, по содержанию МНП, можно сбросить в канализационную сеть и даже в рыбоводный водоем (ПДК 0,05 мг/литр). Полученная вода может быть использована и для приготовления свежих эмульсий «Модус-М».
Для отделения из баков-реакторов таких вод от гипсосодержащего осадка, могут быть использованы мешочные фильтры из хлорированной ткани, мешочные фильтры из синтетических материалов, бумажные фильтры на фильтрах-транспортерах типа Х44-31 УХЛ4 и другие фильтры.
Рисунок 2 а,б,в,г. Опыт 2 и результаты разложения СОЖ марки «Модус-М» серной кислотой и процесс ее разложения и нейтрализации с использованием коагулянтов, ПАВ и известкового молока. Здесь: а - вид на исходные СОЖ до обработки; б - результаты ее обезвреживания и разложения только серной кислотой; в - результаты разложения СОЖ с использованием коагулянтов, ПАВ и известкового молока; г - вид
полученной воды после фильтрации.
На фотографиях рисунка 3а,б,в, приведены результаты опытов по обезвреживанию (разложению) и утилизации синтетической СОЖ марки «Мо-дус-А». Исходное значение кислотного числа, для загрязненной синтетической СОЖ марки «Модус-А» во всех опытах (опыт 1 и опыт 2) было равным - рН=7,0.
Как видно из результатов исследований, СОЖ марки «Модус-А», так же разлагается на водную составляющую (позиция 1 на фото рисунок 3 б,в) и на гипсосодержащий осадок (позиция 2 на фото рисунок 3 б,в).
В отличие от СОЖ «Модус-М», СОЖ «Модус-А» обезвреживается более трудоемко, требует больше реагентов и времени. Почти все ее загрязнители переходят в темный гипсосодержащий осадок. По-видимому, это происходит потому, что здесь образуется много углеродосодержащих загрязнителей (солидол, Литол-24, масла), а также мелкоразмерных абразивных частиц, попадающих в СОЖ при шлифовке труб.
Полученная водная составляющая (позиция1, рисунок 3б,в) после разложения СОЖ марки «Модус-А», по содержанию маслонефтепродуктов может быть слита в канализационную сеть, или повторно использоваться для приготовления свежих эмульсий марки «Модус-А».
Рисунок 3 а,б,в. Опыты и результаты разложения синтетической СОЖ марки «Модус-А» серной кислотой и нейтрализация их с использованием коагулянтов, ПАВ и известкового молока. Здесь: а - исходная, сильно загрязненная синтетическая СОЖ марки «Модус-А» до обработки; б) и в) - результаты опытов 1 и 2 их обезвреживания и разложения с использованием серной кислоты, коагулянтов, ПАВ и известкового молока.
Для отделения воды от такого гипсосодержащего осадка (позиция 2, рисунок 3б,в), так же могут быть использованы различные фильтры, в том числе и бумажные фильтры-транспортеры типа Х44-31 УХЛ4.
Извлекаемый гипсосодержащий осадок получаемый от обезвреживания СОЖ марки «Модус-А» рекомендуется направить на последующую его сушку и захоронение на полигоне. Извлекаемый гипсосодержаший осадок от обезвреживания полусинтетической СОЖ марки «Модус-А» может быть использован для изготовлении литейных форм, или как добавка при производстве различных железобетонных изделий [4].
В разрабатываемых нами химическом баке-реакторе предусматривается использование различных химических реагентов. Их расход для рассматриваемых СОЖ и эмульсий не превышает требуемого, что и для различных других исследуемых нами СОЖ и эмульсий ранее [3].
Производительность работы баков-реакторов для различных СОЖ, эмульсий чаще всего определяются экспериментально. При работе в режимах «экономии химических реагентов и трудовых затрат», эффективное обезвреживание этих и других трудно разлагаемых СОЖ и эмульсий в баке-реакторе объемом от 1,0 м3 до 2,0 м3, может составлять до 10 часов. При этом основные химические реакции в баке-реакторе протекают в течение 2-3 часов, а остальное значительное время требуется на отстаивание и осветление воды. Практически, при односменном режиме
работы участка (оборудования), отстаивание и осветление воды лучше оставлять на не рабочее ночное время.
*Работы и исследования по данным направлениям работ, ООО «Геоид» выполняет в рамках господдержки от «Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере» г. Москва (Проект
№ 18371, программа «Старт-2», 2015 г.).
Список литературы
1. Никитин С.И., Решетников А.В., Никитина М.С. Развитие научно-технических подходов к обезвреживанию и утилизации масло и нефтесодержащих жидкостей для решения экологических и ресурсосберегающих проблем промышленных предприятий. Сборник трудов V Международного Конгресс «Чистая вода. Казань», Казанская ярмарка, 26-28 марта 2014 г.: науч. изд. - Казань: типогр. ООО «Куранты», 2014, стр. 343-346.
2. Прогрессивные технологические процессы и материалы. [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://www.iofran.ru/ (дата обращения 15.04.2015).
3. Никитина М.С., Решетников А.В., Никитин С.И., Еркин А.П. Исследование процессов обезвреживания и утилизации различных видов отработанных СОЖ и эмульсий химическим методом. Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции: «МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - ОСНОВА БУДУЩЕГО МАШИНОСТРОЕНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА» (29-30 мая 2014 года)/ редкол.: Гречухин А.Г. (отв. ред.); Юго-Зап. гос. ун-т, Курск, 2014., стр. 273- 278.
4. Илларионов И.Е., Стрельников И.А., Никитин С.И., Булкин В.И., Владимиров В.Г., Ермаков В.Н., Оньков С.Ю. Смесь для изготовления литейных форм и стержней. Патент на изобретение № 2187404 от 20.08.2002.
К ВОПРОСУ О ПЕРЕРАБОТКЕ АЛЮМИНИЕВЫХ ОТХОДОВ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫМ ДИСПЕРГИРОВАНИЕМ Новиков Евгений Петрович, магистрант Агеев Евгений Викторович
доктор технических наук, доцент, профессор кафедры автомобилей, транспортных систем и процессов Сытченко Алина Дмитриевна, студент Юго-Западный государственный университет, Россия
Представлены результаты переработки алюминиевых отходов методом электроэрозионного диспергирования. По результатам проведенного исследования было установлено, что основными фазами в порошке, полученном методом электроэрозионного диспергирования в дистиллированной воде, являются трехводный оксид алюминия (А12033Н20), алюминий(А1) и метагидроксид алюминия (А10(0Н)).
В настоящее время в связи с резким развитием технического прогресса образуется огромное количество вторичного сырья цветных металлов, в частности, алюминия. Сегодня алюминий является наиболее технологичным металлом для вторичной переработки. Алюминий может быть перера-
