РОЗРОБКА СИСТЕМ І ПРИСТРОЇВ ПО КОМПЛЕКСНІЙ УТИЛІЗАЦІЇ МАСТИЛЬНО-ОХОЛОДЖУЮЧИХ РІДИН З ВИКОРИСТАННЯМ Гідрофобоізолююча ПОРОШКІВ
Е.Н. Муракаева, студентка групи ИЗОДОМ-51
Науковий керівник - П.О. Осипов, аспірант кафедри «БЖД і промислова екологія»
(Ульяновський Державний Технічний Університет,
м. Ульяновськ)
Сучасні МОР представляють собою складні багатокомпонентні композиції, які відповідають комплексу вимог до їх технологічним та супутнім властивостями. Досвід передових машинобудівних заводів показує, що ефективні МОР дозволяють у 1,2-4 рази підвищити стійкість інструменту, на 20-60% форсувати режими різання, на 10-50% підвищити продуктивність праці, зменшити енерговитрати при механообработке. Але в процесі багаторазового використання при механічній обробці металів МОР втрачають свої технологічні властивості. У результаті накопичення металевих частинок і продуктів термічного розкладання масел, продуктів їх окислення, освіти смол - знижується ефективність застосування МОР. Крім того, емульсія збіднюється за рахунок виносу емульсолу зі стружкою (смугою). Попадання в МОР масел, мастил та спецрідин з гідравлічних систем, верстатів і станів, підвищення вмісту солей жорсткості у водній фазі (випарювання води з емульсії та внесення солей жорсткості при додаванні води), мікробіологічне поразку (загнивання) - все це призводить до руйнування МОР, і виникає необхідність у її заміні та подальшої утилізації.
Найбільш часто використовуваний метод з попереднім очищенням від механічних домішок є реагентний метод розкладання відпрацьованих емульсій. Його основним достоїнством є простота реалізації технологічного процесу, доступне обладнання та матеріали.
На ряді великих російських підприємств ВАТ «АВТОВАЗ» м. Тольятті, ВАТ «Северсталь» м. Череповець, ВАТ «НЛМК» м. Липецьк - діють технологічні системи утилізації МОР із застосуванням реагентів-коагулянтів, флокулянтів, мінеральних кислот і лугів.
Однак залишкові концентрації забруднюючих речовин у водній фазі після розкладання МОР досить великі, у десятки разів перевищуючи встановлений гранично допустимий скид (ГДС) - З нефтепрод = 10-100 мг / л при ПДС нефтепрод = 0,5-1,2 мг / л.
Для комплексної утилізації МОР пропонується використовувати гідрофобізовані порошки (ГФП) на основі природних сорбентів Ульяновської області (діатоміту, опоки). Встановлено можливість і ефективність їх застосування, як для руйнування відпрацьованої емульсії, так і для очищення водної та масляної фаз. Пропонований сорбційний метод руйнування емульсій має ряд переваг у порівнянні з реагентним методом:
- Зниження собівартості розкладання 1 м 3 відпрацьованої МОР на 80-90%;
-Велика ефективність розділення емульсії на водну і масляну фази;
-Залишковий вміст основного забруднюючої речовини у водній фазі нафтопродуктів не перевищує 1 ... 2 мг / л замість 10 ... 50 мг / л для реагентного методу;
-Більш ефективне видалення аніонів, катіонів (до норм ГДС, встановлених для підприємства);
-Застосування природної сировини при виготовленні гідрофобізованих порошків скорочує витрати і запобігає забрудненню навколишнього середовища при здійсненні технологічного процесу розкладання МОР;
-Одержувані продукти розкладання МОР вода і масло відповідають вимогам, що пред'являються для подальшого використання їх у техпроцесах;
-Значне зниження відходів з переробки 1 м 3 відпрацьованої МОР, крім того, самі забруднені порошки можуть піддаватися термічній регенерації, або використовуватися у дорожньому будівництві в якості замінника гудрону.
Для реалізації комплексної утилізації відпрацьованих МОР із застосуванням ГФП пропонується наступна технологічна схема, що складається з модулів (рис.1):
1.Модуль приготування ГФП;
2.Модуль відпрацьованої МОР;
3.Реактор;
4.Модуль очищення водної фази;
5.Модуль утилізації осадів;
6.Модуль очищення масляної фази;
7.Модуль регенерації ГФП.
Модуль приготування ГФП призначений для прийому природного порошкового сорбенту та його гідрофобізації. У модулі накопичення відпрацьованої МОР відбувається депонування і попереднє очищення емульсії від механічних домішок і видалення вільного масла,
У реактор здійснюється подача відпрацьованої СОЖ і ГФП з встановленим витратою. Попередньо встановлений витрата ГФП за нашими даними становить близько 10 кг / м 3. У реакторі утворюється водна фаза і осад ГФП, що містить масляну фазу.
Водна фаза направляється в модуль очищення води. Тут може бути використаний негідрофобізірованний природний сорбент для глибокого очищення води від забруднюючих компонентів, до необхідного ступеня в залежності від варіанту подальшого використання.
Осад, що містить ГФП, потрапляє в модуль утилізації осадів, де відбувається поділ ГФП і масляної фази. Порошок направляється в модуль регенерації ГФП, а відокремлене масло в модуль очищення масляної фази.
У модулі очищення масляної фази відбувається видалення домішок з масла і його зневоднення, обробка масла здійснюється сорбентом.
У модулі регенерації відпрацьований ГФП, накопичується і очищається від залишкового забруднення, повторно гідрофобізуючі для відновлення вихідних властивостей. Після цього ГФП спрямовується на подачу в реактор.
Комплексна утилізація відпрацьованих МОР реалізується у даній технологічній схемі в повній мірі. Під комплексної утилізацією МОР ми розуміємо сукупність технологічних процесів переробки відпрацьованої емульсії і всіх продуктів її розкладу з повним або частковим поверненням їх у виробництво.
Питома вартість переробки 1м 3 МОР значно зменшується до 100-200 руб / м 3 за рахунок повернення у виробництво сировинних ресурсів - води й олії. Собівартість переробки 1 м 3 відпрацьованої СОЖ в наведених вище прикладах реагентним методам досягає 800-1000 руб.
Вода становить близько 90-95% від загального обсягу надходить на утилізацію емульсії. При здійсненні додаткової очистки до необхідних норм вода може бути використана в інших технологічних процесах.
При розкладанні МОР масло утворюється в обсязі 3-5% від початкового об'єму. При додатковому очищенню його можна застосовувати в такий спосіб:
в якості технологічних мастильних матеріалів у ливарному виробництві; у вигляді палива для котелень та ТЕЦ; як гартівні середовища; добавка до бітумів; сировина для обмасліванія металургійних порошків у сталеливарному виробництві; в якості сировини для виробництва керамзиту; як мастильні матеріали для форм при виробництві залізобетону.
Шлами і опади після просушування і прожарювання можна додавати до будівельних матеріалів, при великому змісті металевих частинок проводити магнітну сепарацію і витягнуті феромагнітні частки пресувати в брикети для подальшої переплавлення. [1]
Таким чином, реалізація сорбційного методу руйнування емульсії з використанням ГФП, доочищення водної та масляної фаз після розкладання МОР із застосуванням вивчених матеріалів дозволить перейти на більш ефективний технологічний процес утилізації, що істотно знизить навантаження підприємства на навколишнє середовище.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:
1. Мастильно-охолоджуючі технологічні засоби та їх застосування при обробці різанням: Довідник / Л.В. Худобін, А.П. Бабічев, Є.М. Булижев та ін / За заг. Ред. Л.В. Скотина. - М.: Машинобудування, 2006. - 544 с; мул
Е.Н. Муракаева, студентка групи ИЗОДОМ-51
Науковий керівник - П.О. Осипов, аспірант кафедри «БЖД і промислова екологія»
(Ульяновський Державний Технічний Університет,
м. Ульяновськ)
Сучасні МОР представляють собою складні багатокомпонентні композиції, які відповідають комплексу вимог до їх технологічним та супутнім властивостями. Досвід передових машинобудівних заводів показує, що ефективні МОР дозволяють у 1,2-4 рази підвищити стійкість інструменту, на 20-60% форсувати режими різання, на 10-50% підвищити продуктивність праці, зменшити енерговитрати при механообработке. Але в процесі багаторазового використання при механічній обробці металів МОР втрачають свої технологічні властивості. У результаті накопичення металевих частинок і продуктів термічного розкладання масел, продуктів їх окислення, освіти смол - знижується ефективність застосування МОР. Крім того, емульсія збіднюється за рахунок виносу емульсолу зі стружкою (смугою). Попадання в МОР масел, мастил та спецрідин з гідравлічних систем, верстатів і станів, підвищення вмісту солей жорсткості у водній фазі (випарювання води з емульсії та внесення солей жорсткості при додаванні води), мікробіологічне поразку (загнивання) - все це призводить до руйнування МОР, і виникає необхідність у її заміні та подальшої утилізації.
Найбільш часто використовуваний метод з попереднім очищенням від механічних домішок є реагентний метод розкладання відпрацьованих емульсій. Його основним достоїнством є простота реалізації технологічного процесу, доступне обладнання та матеріали.
На ряді великих російських підприємств ВАТ «АВТОВАЗ» м. Тольятті, ВАТ «Северсталь» м. Череповець, ВАТ «НЛМК» м. Липецьк - діють технологічні системи утилізації МОР із застосуванням реагентів-коагулянтів, флокулянтів, мінеральних кислот і лугів.
Однак залишкові концентрації забруднюючих речовин у водній фазі після розкладання МОР досить великі, у десятки разів перевищуючи встановлений гранично допустимий скид (ГДС) - З нефтепрод = 10-100 мг / л при ПДС нефтепрод = 0,5-1,2 мг / л.
Для комплексної утилізації МОР пропонується використовувати гідрофобізовані порошки (ГФП) на основі природних сорбентів Ульяновської області (діатоміту, опоки). Встановлено можливість і ефективність їх застосування, як для руйнування відпрацьованої емульсії, так і для очищення водної та масляної фаз. Пропонований сорбційний метод руйнування емульсій має ряд переваг у порівнянні з реагентним методом:
- Зниження собівартості розкладання 1 м 3 відпрацьованої МОР на 80-90%;
-Велика ефективність розділення емульсії на водну і масляну фази;
-Залишковий вміст основного забруднюючої речовини у водній фазі нафтопродуктів не перевищує 1 ... 2 мг / л замість 10 ... 50 мг / л для реагентного методу;
-Більш ефективне видалення аніонів, катіонів (до норм ГДС, встановлених для підприємства);
-Застосування природної сировини при виготовленні гідрофобізованих порошків скорочує витрати і запобігає забрудненню навколишнього середовища при здійсненні технологічного процесу розкладання МОР;
-Одержувані продукти розкладання МОР вода і масло відповідають вимогам, що пред'являються для подальшого використання їх у техпроцесах;
-Значне зниження відходів з переробки 1 м 3 відпрацьованої МОР, крім того, самі забруднені порошки можуть піддаватися термічній регенерації, або використовуватися у дорожньому будівництві в якості замінника гудрону.
Для реалізації комплексної утилізації відпрацьованих МОР із застосуванням ГФП пропонується наступна технологічна схема, що складається з модулів (рис.1):
1.Модуль приготування ГФП;
2.Модуль відпрацьованої МОР;
3.Реактор;
4.Модуль очищення водної фази;
5.Модуль утилізації осадів;
6.Модуль очищення масляної фази;
7.Модуль регенерації ГФП.
Модуль приготування ГФП призначений для прийому природного порошкового сорбенту та його гідрофобізації. У модулі накопичення відпрацьованої МОР відбувається депонування і попереднє очищення емульсії від механічних домішок і видалення вільного масла,
У реактор здійснюється подача відпрацьованої СОЖ і ГФП з встановленим витратою. Попередньо встановлений витрата ГФП за нашими даними становить близько 10 кг / м 3. У реакторі утворюється водна фаза і осад ГФП, що містить масляну фазу.
Водна фаза направляється в модуль очищення води. Тут може бути використаний негідрофобізірованний природний сорбент для глибокого очищення води від забруднюючих компонентів, до необхідного ступеня в залежності від варіанту подальшого використання.
Осад, що містить ГФП, потрапляє в модуль утилізації осадів, де відбувається поділ ГФП і масляної фази. Порошок направляється в модуль регенерації ГФП, а відокремлене масло в модуль очищення масляної фази.
У модулі очищення масляної фази відбувається видалення домішок з масла і його зневоднення, обробка масла здійснюється сорбентом.
У модулі регенерації відпрацьований ГФП, накопичується і очищається від залишкового забруднення, повторно гідрофобізуючі для відновлення вихідних властивостей. Після цього ГФП спрямовується на подачу в реактор.
Комплексна утилізація відпрацьованих МОР реалізується у даній технологічній схемі в повній мірі. Під комплексної утилізацією МОР ми розуміємо сукупність технологічних процесів переробки відпрацьованої емульсії і всіх продуктів її розкладу з повним або частковим поверненням їх у виробництво.
Питома вартість переробки 1м 3 МОР значно зменшується до 100-200 руб / м 3 за рахунок повернення у виробництво сировинних ресурсів - води й олії. Собівартість переробки 1 м 3 відпрацьованої СОЖ в наведених вище прикладах реагентним методам досягає 800-1000 руб.
Вода становить близько 90-95% від загального обсягу надходить на утилізацію емульсії. При здійсненні додаткової очистки до необхідних норм вода може бути використана в інших технологічних процесах.
При розкладанні МОР масло утворюється в обсязі 3-5% від початкового об'єму. При додатковому очищенню його можна застосовувати в такий спосіб:
в якості технологічних мастильних матеріалів у ливарному виробництві; у вигляді палива для котелень та ТЕЦ; як гартівні середовища; добавка до бітумів; сировина для обмасліванія металургійних порошків у сталеливарному виробництві; в якості сировини для виробництва керамзиту; як мастильні матеріали для форм при виробництві залізобетону.
Шлами і опади після просушування і прожарювання можна додавати до будівельних матеріалів, при великому змісті металевих частинок проводити магнітну сепарацію і витягнуті феромагнітні частки пресувати в брикети для подальшої переплавлення. [1]
Таким чином, реалізація сорбційного методу руйнування емульсії з використанням ГФП, доочищення водної та масляної фаз після розкладання МОР із застосуванням вивчених матеріалів дозволить перейти на більш ефективний технологічний процес утилізації, що істотно знизить навантаження підприємства на навколишнє середовище.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:
1. Мастильно-охолоджуючі технологічні засоби та їх застосування при обробці різанням: Довідник / Л.В. Худобін, А.П. Бабічев, Є.М. Булижев та ін / За заг. Ред. Л.В. Скотина. - М.: Машинобудування, 2006. - 544 с; мул