Научная статья на тему 'Низкотемпературный способ получения материалов из отходов теплоэнергетических и нефтехимических предприятий'

Низкотемпературный способ получения материалов из отходов теплоэнергетических и нефтехимических предприятий Текст научной статьи по специальности «Машиностроение»

CC BY
72
32
Поделиться
Ключевые слова
СЕРА / ПОЛИМЕРЫ / МАТЕРИАЛЫ / ОТХОДЫ / ПОРОШОК

Аннотация научной статьи по машиностроению, автор научной работы — Ахметзянов Ришат Ринатович, Хабибуллин Иршат Гениятович, Фасхутдинов Хасан Салахович, Гибадуллина Х. В.

Рассмотрена возможность получения материалов из порошков оксидов, различных отходов, графита, с применением серного вяжущего. Предлагаемый материал позволяет изготавливать прочные детали с хорошими смазывающими свойствами.

Похожие темы научных работ по машиностроению , автор научной работы — Ахметзянов Ришат Ринатович, Хабибуллин Иршат Гениятович, Фасхутдинов Хасан Салахович, Гибадуллина Х.В.,

Low-temperature way of reception of materials from a waste of the heat power and petrochemical enterprises

Possibility of reception of materials from powders of oxides, a various waste, black lead, with application of the sulfuric knitting is considered. The offered material allows to make strong details with good greasing properties.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Текст научной работы на тему «Низкотемпературный способ получения материалов из отходов теплоэнергетических и нефтехимических предприятий»

Таблица 3

Предельное напряжение сдвига 0Й (Па) и пластическая вязкость молока жирностью 2,5 % по 103 (мПас)

t, °С Ноябрь Декабрь

в0 по во по

15 0,138 1,81 0,133 1,72

20 0,119 1,70 0,115 1,61

25 0,100 1,58 0,098 1,50

30 0,080 1,46 0,080 1,39

35 0,061 1,35 0,063 1,28

40 0,042 1,23 0,045 1,17

45 0,023 1,12 0,028 1,06

50 0,004 1,01 0,011 0,95

ведение молока при вискозиметрическом течении уравнением Шведова-Бингама. Определены реологические свойства молока (предельное напряжение сдвига и пластическая вязкость) и установлена их линейная зависимость от температуры.

Список литературы

1. Вайткус, В.В. Изучение вязкости молока и сливок I

В.В. Вайткус II Труды Литовского филиала ВНИИМС. — Вильнюс: Минтис, 1964. — Т. 1. — С. 16-26.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

2. Randhahn, H. Beitrag zum Flie verhalten von Milch und Milchkonzentraten I H. Randhahn. — Milchwissenschaft, 28 (10), 620-628 (1973).

3. Горбатов, А.В. Структурно-механические характеристики пищевых продуктов I А.В. Горбатов [и др.]. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 296 с.

УДК 669.018.298: 669.054.8: 631.3

P.P. Ахметзянов, ассистент И.Г. Хабибуллин, доктор техн. наук, профессор Х.С. Фасхутдинов, канд. техн. наук, доцент Х.В. Гибадуллина, канд. хим. наук

ФГОУ ВПО «Казанский государственный аграрный университет»

низкотемпературный способ получения материалов из отходов теплоэнергетических и нефтехимических предприятий

Разработка новых порошковых материалов, стойких к климатическим, биологическим, производственно-химическим и другим агрессивным воздействиям, прочных и надежных в эксплуатации и получение их по менее энергоемким технологиям представляет важнейшую научнотехническую проблему. Производить их можно из промышленных отходов, которых в Татарстане сегодня более 1,2 млрд т. В центральных, северных, западных и восточных областях в отвалах различных предприятий содержатся шлаки черной и цветной металлургии, ГРЭС и ТЭЦ. В Татарстане ежегодно образуется более 300 т серных отходов на Миннибаевском ГПЗ. Ввод Нижнекамского НПЗ добавит еще 200 тыс. т серных отходов, которые необходимо будет утилизировать [1, 2].

На основе серного вяжущего получен универсальный материал — серобетон, который может найти применение на химических и металлургических предприятиях, где необходимы коррозионностойкие и прочные бетоны, а также в портах, доках, на набережных, т. е. там, где требуется защита от морской воды, разъедающей обычный бетон; для изготовления армированных труб и коллекторов, железнодорожных шпал, мостовых ферм

34

и опор; в качестве дорожного покрытия не только в жарких широтах, но и в зонах вечной мерзлоты.

Отечественные разработки таких материалов на основе серного вяжущего, как правило, ограничивались лабораторными исследованиями и до сих пор не нашли применения на практике, хотя и содержат много ценной информации, которую можно использовать в будущем. А между тем в США и Канаде работают крупнейшие заводы по производству сероцемента, серобетона сероасфальта и изделий из них строительного назначения. И неслучайно, прочность бетонов на серном вяжущем, к примеру, находится в пределах марок 400.. .700, морозостойкость — более 100 циклов, водонепроницаемость относится к В-8, коэффициент водо- и коррозионной стойкости, в зависимости от вида используемых крупных и мелких заполнителей и наполнителей, составляет 0,8...0,9.

Материалы, полученные на основе серного вяжущего, имеют улучшенные характеристики по сравнению с известными материалами. Материалы машиностроительного назначения с использованием серного вяжущего практически до настоящего времени не создавались, и это служит основанием для разработки технологии их получения.

В машиностроении материал на основе серного вяжущего можно использовать для создания деталей сложной формы, которые трудно и экономически невыгодно изготавливать традиционными методами, для изготовления рабочих органов роторных, плунжерных и поршневых насосов, подшипников скольжения, работающих в труднодоступных для смазки местах и в агрессивных средах, абразивных инструментов, носителей твердой смазки и др.

Авторы предлагают материал на основе серного вяжущего, который изготавливается при невысоких температурах. В состав предлагаемого материала входят сера, отходы шарикоподшипникового и металлургического производств, металлические порошки (железо, алюминий и др.) и различные оксиды. Данный способ получения порошкового материала экономически выгоден, и при этом решается проблема утилизации отходов.

Такой способ позволяет получать материалы различной формы, пористости, прочности, плотности и твердости. При получении такого материала с целью достижения оптимальных режимов варьировали следующими параметрами: размерами частиц; температурой; временем термообработки; давлением холодного и горячего прессования; процентным соотношением компонентов.

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Исследования показали, что с уменьшением размеров частиц прочность образцов повышается, и наоборот (рис. 1). При очень высокой дисперсности частиц (менее 0,25 мм) получение качественного образца затруднялось из-за вытекания жидкой серы из пресс-формы.

Опыты показали, что с повышением температуры прочность образцов возрастает и достигает максимума при 180 °С, а затем снижается (рис. 2).

Низкая прочность образцов при температурах ниже 180 °С, на взгляд авторов, связана с тем, что сера при таких температурах и малой выдержке в сушильном шкафу не успевает расплавиться полностью, поэтому не обволакивает частицы наполнителей и не связывает их друг с другом.

При 180 °С образец принимает мо-

нолитную структуру, и прочность резко возрастает, достигает максимума, а затем резко снижается. Снижение прочности образцов при температуре более 180 °С связано с удержанием мелких частиц наполнителя в образцах сгущенным серным вяжущим. При температуре более 180 °С сера сильно расплавляется и вместе с мелкими частицами наполнителя выплывает из состава образца, снижая тем самым прочность.

Продолжительность выдержки образцов в сушильном шкафу оказывает существенное влияние на их прочность (рис. 3). Так, при увеличении времени нагрева от 30 до 135 мин прочность образцов увеличивается, достигает максимума при 60 мин и затем снижается. Оптимальные продолжительность и температура нагрева, при которых образец

200

400

600

800

1000

1200 d, мкм

Рис. 1. Зависимость прочности образцов 8(28 %) + А12О3(28 %) + шлак металлургического завода (43 %) на сжатие от размеров частиц наполнителей. Размер частиц корунда (А12О3) — 0...7 мкм, размеры частиц шлака — 0,1.0,25 мм, время нагрева — 60 мин, температура нагрева — 180 °С, давление горячего прессования — 80 МПа, давление холодного прессования — 80 МПа

Рис. 2. Зависимость прочности образцов 8(28 %) + А1203(28 %) + шлак металлургического завода (43 %) на сжатие от температуры нагрева.

Размеры частиц корунда — 0.7 мкм, размеры частиц шлака — 0,1.0,25 мм, время нагрева образцов — 60 мин, давление холодного прессования — 80 МПа, давление горячего прессования — 80 МПа

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

Р, МПа

Рис. 3. Зависимость прочности образцов 8(28 %) + А1203 (28 %) + шлак металлургического завода (43 %) на сжатие от времени нагрева. Размеры частиц корунда — 0.7 мкм, размеры частиц шлака — 0,1.0,25 мм, температура нагрева — 180 °С, давление холодного прессования — 80 МПа, давление горячего прессования — 80 МПа

Р, МПа

Рис. 4. Зависимость прочности образцов 8 (33 %) + А1203 (33 %) + Fe203 (34 %) на сжатие от давления горячего прессования. Время нагрева — 60 мин, температура нагрева — 180 °С, давление холодного прессования — 80 МПа, размеры частиц шлака — 0,1.0,25 мм, размеры частиц корунда — 0.7 мкм

имеет максимальную прочность, составляют 60 мин и 180 °С.

Прочность образцов, полученных при выдержке в сушильном шкафу в течение 30 мин, в 4 раза ниже прочности образцов, полученных при 60-мин выдержке. Это можно объяснить тем, что за 30 мин сера не успевает полностью расплавиться и, следовательно, обволочь частицы наполнителей и свя-

зать их друг с другом. При обработке образцов в течение 60 мин сера полностью расплавляется, обволакивает все частицы наполнителей, образуется прочная монолитная система. При более длительной выдержке образцов в сушильном шкафу при 180 °С сера расплавляется, выплывает на поверхность образцов и прочность снижается.

С увеличением давления горячего прессования прочность образца вначале увеличивается практически по линейному закону, проходит максимум при 140 МПа и затем снижается (рис. 4). При дальнейшем увеличении давления горячего прессования расплавленная сера вытекает из пресс-формы и монолитные образцы не получаются.

Выводы

При добавлении в состав композиций твердых смазывающих веществ, таких как сульфиды, графит, дисульфид молибдена, гексагональный нитрид бора, можно получить самосмазывае-мые материалы, применяемые в узлах трения.

Разработанный метод позволяет получать химически стойкие высокотемпературные пористые материалы, которые могут быть применены в качестве регенерируемых фильтров для очистки масел и различных жидкостей.

Список литературы

1. Порфирьева, Р.Т. Полисульфид-ные композиции строительного назначения на основе отходов нефтеперерабатывающего комплекса и теплоэнергетики / Р.Т. Порфирьева, В.В. Герасимов, Г.А. Медведева, В.А. Ефимова // Известия КГАСУ. — 2005. — № 1 (3). — С. 95-97.

2. Порфирьева, Р.Т. Свойства и технология новых по-лисульфидных материалов строительного назначения на основе отходов Нижнекамского НПЗ и золошлаковых отходов ТЭЦ / Р.Т. Порфирьева, В.В. Герасимов, Г.А. Медведева,

B.А. Ефимова // Туполевские чтения: сб. тезисов докладов Междунар. молод. научн. конф. — Казань, 2005. — Т. 1. —

Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте наш сервис подбора литературы.

C. 116-117.

3. Черкашин, М.И. Отходы и побочные продукты / М.И. Черкашин. — М.: Химия, 1980.