Шламы различных производств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Шламы различных производств

Понятие «шлам»

шлам нефтепеработка утилизация термообработка

Шлам (от нем. Schlamm - грязь) - отходы продукта, состоящие из пылевых и мелкозернистых частиц, получаемые в виде осадка при промывке какого-либо материала или при очистке промышленных стоков от вредных примесей.

Шламы образуются в ходе разнообразных технологических процессов переработки сырьевых материалов в товарные продукты: химических, горнообогатительных, металлургических, нефтеперабатывающих, а также при бурении скважин, при водоподготовке и водоочистке и т. д.

По способу образования можно выделить такие разновидности шламов:

- песчано-илистый осадок, образующийся при переработке нефти, содержащий битуминозные фракии нефтепродуктов,

- илистый осадок, образующийся при «мокром» удалении продуктов нейтрализации серной кислоты порошкообразной известью или тонкомолотым известняком.

- илистый осадок нейтрализации кислых шахтных вод кислоты порошкообразной известью или тонкомолотым известняком.

- порошкообразная субстанция, обычно содержащая благородные металлы, выпадающие в осадок при электролизе меди, цинка и других металлов.

- илистый осадок каменного угля или руды при мокром обогащении.

- осадок в виде мелких частиц, образующийся при отстаивании или фильтрации жидкости.

- продукт мокрого помола кварцевого песка - песчаный шлам.

разбуренная порода, выносимая буровым промывочным раствором с забоя скважины на дневную поверхность.

- нерастворимые отложения в паровых котлах в виде ила и твёрдого осадка; для удаления шлама котёл продувают или проводят термосифонное удаление шлама,

- побочные продукты производства глиинозема - нефелиновые (белитовые) и бокситовые шламы,

- типографские черные шламы.

По химическому составу среди наиболее многотоннажных шламов преобладают:

- сульфатные - содержащие сульфаты кальция, гипс или ангидрит,

- железооксидные - в них преобладают оксиды и гироксиды железа,

- силикатноокальциевые - белитовые и нефелиновые

- Алюможелезистые - содержащие соединения щелочных и щелочеземельных металлов с оксидами и гидроксидами алюминия и железа,

- свинецсодержащие,

- битуминозные - содержащие остатки тяжелых фракций переработки нефти,

- глинистые шламы - содержащие остатки глинистых промывочных растворов буровых скважин.

Шламы могут иметь разнообразный минералогический состав , включать остатки минералов, входящих в перерабатываемое сырье и не претерпевшие химических превращений в ходе техноогического процесса. Чаще всего это кварц, магнетит, корунд, мусковит.

Проблема переработки шламов стоит весьма остро, так как переполненные шламохранилища наносят большой вред грунтовым и наземным водам, почве, атмосфере, флоре и фауне, и естественно - населению соответствующих местностей.

В Пермском крае скопилось огромное количество шламов вшламохранилищах различных химических производств в Березниках. Так называемые «белые моря» практически никак не используются. Сульфатные шламы предприятия ГалоПолимер тпакже не находят прменения. На разных предприятиях скопились тысячи тонн гальванических шламов, не находящих примененияЧасто шламохранилища становятся вместилищем строительного мусора и бытовых отходов, что существенно осложняет их использование.

Тем не мене многие шламы хорошо изучены, имеются разработки технологий их применния для производства полезной продукции различного назначения. Некоторые разновидности шламов могут служить сырьем для производства строительных материалов.

Ниже приведены некоторые сведения о наиболее многотоннажных шламах различных производств Пермского края.

Шламы нефтепеработки

Проблема чистой и интенсивной утилизации нефтесодержащих отходов, основу которых составляют различного вида и происхождения нефтешламы, является актуальной проблемой не только для собственно нефтяной отрасли, но и глобальной экологической проблемой. Причем, как в РФ, так и во всем мире. В нефтяных амбарах различных нефтеперерабатывающих предприятий только в РФ уже накоплены сотни миллионов тонн токсичных нефтешламов. В связи с отсутствием современной эффективной технологии утилизации нефтешламов, уже возникла реальная угроза токсичного экологического загрязнения почв, подземных вод, рек и морей в зонах их складирования. Вполне реальной становится также опасность остановки некоторых нефтеперерабатывающих предприятий из-за фактического переполнения нефтяных амбаров отходами производства. Строительство же новых современных полигонов и амбаров для хранения нефтешламов дорого и не решает проблему ликвидации нефтешламов по существу. Такие неутешительные выводы были сделаны и подтверждены учеными и производственниками на Международной конференции «Новые технологии очистки нефтезагрязненных вод, почв, переработки и утилизации нефтешламов» г. Москва, декабрь 2001 г. [1-3].

Важным направлением деятельности ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» является проведение работ по сохранению окружающей природной среды. Так, «Программа экологической безопасности ОАО «ЛУКОЙЛ» на 2004-2008 годы» предусматривает строительство комплекса по переработке нефтесодержащих отходов (НСО), в который закладываются современные малоотходные технологии утилизации отходов. В частности, предполагается проводить термодесорбцию органической составляющей нефтешламов с последующим ее возвратом в технологический процесс. Ведутся работы по поиску эффективных способов утилизации остатков после термообработки нефтесодержащих отходов.

Перспективным путем решения проблемы утилизации ОПТ НСО является их перевод в компактное состояние. Причем, целью брикетирования должно стать не просто получение гранулированного материала, который можно было бы разместить без заметного вреда для окружающей природной среды на полигоне промотходов, а материала, пригодного для практического применения.

Анализ методов и технологий утилизации продуктов термообработки нефтесодержащих отходов, золы от сжигания угля и торфа в строительные материалы

Существующие технологии утилизации и переработки нефтешламов разделяют на биотехнологии, химиотехнологии, акустические, термические и чисто огневые технологии[1-3, приложение 1]. Каждая из них имеет свои достоинства и недостатки: с одной стороны - получение товарных продуктов: нефть, топливо для котельных установок, некоторые строительные материалы, а с другой - низкая производительность методов, высокие материальные, энергетические и финансовые затраты на их реализацию. Причем, без гарантии безопасности для окружающей природной среды. Именно эти недостатки разработанных методов не позволяют в настоящее время на практике решить проблему полной и эффективной утилизации разного вида нефтесодержащих отходов.

Новые технические решения этой проблемы во многом связывают с разработкой технологий, объединяющих наиболее передовые методы переработки нефтесодержащих отходов. Рассмотрим свойства и основные методы переработки НСО.

Нефтесодержащие отходы - нефтяные шламы чрезвычайно разнообразны по составу и представляют собой сложные системы, состоящие из нефтепродуктов, воды и минеральной части (песок, глина, ил и т. д.), соотношение между которыми может изменяться в достаточно широких пределах. Состав шламов может существенно различаться, т. к. зависит от типа и глубины перерабатываемого сырья, схем переработки, оборудования, типа коагулянта и др. В основном, шламы представляют собой тяжелые нефтяные остатки, содержащие в среднем (по массе) 10 - 56% нефтепродуктов, 30 - 85% воды, 1, 3 - 46% твердых примесей. Шламы нефти и нефтепродуктов относятся к 3 классу опасности, что регламентирует определенные требования к безопасности условий их размещения, способам перемещения, обезвреживания и использования.

Накопление нефтесодержащих отходов, как правило, осуществляется на специально отведенных для этого площадках или в бункерах без какой-либо сортировки или классификации. В шламонакопителях происходят естественные процессы - накопление атмосферных осадков, развитие микроорганизмов, протекание окислительных и других процессов, т. е. идет самовосстановление, однако в связи с наличием большого количества солей и нефтепродуктов при общем недостатке кислорода процесс самовосстановления протекает десятки лет. Состав нефтяного шлама, хранящегося в шламонакопителях в течение нескольких лет, отличается от состава свежего. Нефтяной шлам, образующийся в резервуарах для хранения нефтепродуктов, по составу и свойствам также отличается от нефтяного шлама очистных сооружений.

Нефтесодержащие отходы можно условно разделить на утилизируемые, которые после регенерации могут быть использованы на производстве, и неутилизируемые, подлежащие обезвреживанию из-за своих физико-механических свойств. К неутилизируемым нефтесодержащим отходам относятся нефтешламы, образующиеся при очистке емкостей, резервуаров, участков кондесатопроводов, шлам реагентной очистки сточных вод, а также замазученный песок или грунт и др. Решающим фактором, определяющим загрязняющие свойства шламов, а также направления их утилизации и нейтрализации вредного воздействия на объекты природной среды является состав и физико-химические свойства.

Выбор способа переработки зависит от качества шлама и состава и количества содержащихся в нем нефтепродуктов и механических примесей (приложение 1).

В качестве базовых способов переработки могут быть рекомендованы термический, химический и биологический методы обезвреживания отходов, позволяющие осуществлять переработку нефтесодержащих отходов силами предприятий отрасли, к примеру, за счет организации на объектах участков обезвреживания на базе компактных установок небольшой производительности [1-3]. Перечисленные методы могут быть использованы для обезвреживания следующих видов НСО:

- образующиеся в результате очистки сточных вод нефтесодержащие осадки и жидкие НСО из очистных сооружений; нефтешламы, образующиеся при зачистке резервуаров и технологического оборудования; замазученные грунты;

- нефтешламы, представляющие собой сложные многокомпонентные дисперсные системы, образующиеся в результате поршневания продуктопроводов или формирующиеся с течением времени в амбарах;

- продукты от продувки пылеуловителей, масляных сепараторов и разделителей, отличающиеся достаточно однородным составом и высоким содержанием углеводородов, а также отработанные компрессорные и индустриальные масла.

Наиболее эффективным, хотя и не всегда рентабельным, считается термический метод обезвреживания шлама. К термическим методам обезвреживания отходов относятся сжигание, газификация и пиролиз.

Сжигание - наиболее отработанный и используемый способ. Этот метод осуществляется в печах различных конструкций при температурах не менее 1200°С. В результате сгорания органической части отходов образуются диоксид углерода, пары воды, оксиды азота и серы, аэрозоль, оксид углерода, бензопирен и диоксины. Зола, имеющая в своем составе тяжелые металлы в «неподвижной форме», накапливается в нижней части печи и периодически вывозится на полигоны для захоронения или используется в производстве цемента.

Газификация - осуществляется в вихревых реакторах или печах с кипящим слоем при температурах 600-1100°С в атмосфере газифицирующего агента (воздух, кислород, водяной пар, диоксид углерода или их смесь). В результате реакции образуются синтез-газ (H2, СО), туман из жидких смолистых веществ, бензопирена и диоксинов. Реакция газификации протекает в среде с восстановительными свойствами, поэтому оксиды азота и серы практически не образуются. Масса тумана при 600°С может доходить до 30% от массы синтез-газа. При увеличении температуры газификации доля тумана в массе синтез-газа уменьшается и при температуре более 1100°С становится близкой к нулю. Горючая смесь водорода и оксида углерода сжигается на горелках при 1400-1600°С или используется в каталитическом процессе синтеза метилового спирта. Зола, остающаяся после газификации, может содержать остаточный углерод и соли тяжелых металлов, растворимые в воде. После проверки золы на отсутствие бензопирена, диоксинов и тяжелых металлов в подвижной форме, она может быть направлена на захоронение. Пиролиз НСО проводят при температуре 600-800°С с вакуумированием реактора. При этом протекают реакции коксо- и смолообразования, разложения высокомолекулярных соединений на низкомолекулярные, жидкую и газообразную фракции, и, если углеводородные отходы содержат серу, то образуются также сероводород и меркаптаны. Оксиды азота и серы практически не образуются.

В последние годы наибольшее распространение получили методы сжигания нефтешламов, в виде водных эмульсий с утилизаций выделяющегося тепла и газов, во вращающихся барабанных печах, в печах с кипящим слоем теплоносителя, в объеме топки с использованием форсунок, в топке с барботажными горелками. Термический метод позволяет совместно с нефтешламами сжигать загрязненные фильтры, промасленную ветошь, твердые бытовые отходы. Образующиеся при этом вторичные отходы относятся к 4 классу опасности и могут быть вывезены на полигон для захоронения. Важным преимуществом термических методов является то, что объем вторичных отходов по сравнению с первоначальным уменьшается до 10 раз.

Химические методы обезвреживания жидких и твердых нефтесодержащих отходов заключаются в добавлении к нейтрализуемой массе НСО химических реагентов. В зависимости от типа химической реакции реагента с загрязнением происходит осаждение, окисление-восстановление, замещение или комплексообразование.

При использовании химических методов обезвреживания НСО образующийся продукт может оказаться пригодным для использования в жилищном и дорожном строительстве, отсыпке земляных насыпей и, следовательно, может быть реализован сторонним потребителям. С экономической точки зрения химическое обезвреживание нефтеотходов менее затратно, чем термическое. По условиям эксплуатации технология химического обезвреживания нефтешламов также имеет ряд преимуществ по сравнению с термическим методом, вплоть до возможности организации передвижных участков, не требующих строительства специальных зданий. Среди химических методов выделяют:

- отверждение нефтешламов специальными консолидирующими составами с последующим использованием в других отраслях народного хозяйства, либо направлением на специальные полигоны на захоронение;

- физико-химическое разделение нефтяного шлама на составляющие его фазы с последующим использованием индивидуальных веществ (растворители, деэмульгаторы, ПАВ и др.).

- обезвоживание или сушка нефтяных шламов с возвратом нефтепродуктов в производство, а сточных вод в оборотную циркуляцию с последующим захоронением твердых остатков;

- переработка нефтяных шламов на газ и парогаз, в нефтепродукты;

- деструкция нефтешламов под воздействием электромагнитных, магнитных и акустических полей.

Биологический метод обезвреживания является наиболее экологически чистым, но область его применения ограничивается конкретными условиями применения: диапазоном активности биопрепаратов, температурой, кислотностью, аэробными условиями. Перспективно использование биотехнологии для обезвреживания НСО, образующихся при очистке емкостей и резервуаров от нефтепродуктов, нефтезагрязненной земли и поверхности воды. В последние годы разработана широкая гамма биопрепаратов для обезвреживания различных по составу НСО[1-3].

Зачастую, из-за высокой стабильности дисперсии шлама, использование только одного метода обработки не дает эффективного разделения, и, следовательно, обезвреживания. При этом отмечается закономерность: чем более продолжительное время хранится шлам, чем более сложные пути его образования, перекачки и транспортировки, тем его стабильность выше. В таких случаях эффективным является применение комплексных схем переработки нефтешламов, включающих в себя отстаивание, флотацию, дегазацию, кондиционирование, осушку, обработку коагулянтами и флокулянтами, уплотнение, разделение и др. Заключительными стадиями обработки может быть размещение на специальных полигонах, применение биотехнологий, сжигания, использование в строительстве и других отраслях промышленности.

Одним из перспективных направлений в области утилизации опасных отходов, в том числе - нефтеотходов, является применение метода плазмокаталитической и плазмохимической обработки. Посредством плазмы достигается высокая степень обезвреживания отходов химической промышленности. Однако, этот метод, из-за высоких энергетических затрат, пока находит ограниченное применение.

На первый взгляд, наиболее простым и рациональных способом освобождения от НСО является их применение в качестве сырья. Этим достигается определенный экологический и экономический эффект: при производстве продукции не требуется специального оборудования и дополнительной энергии. Отрицательный аспект -необходимость и сложность транспортировки шлама к месту потребления, а также - относительно небольшие объемы использования.

Кроме введения в топливо, другой, наиболее широкой, областью применения нефтешламов является дорожное строительство, где они применяются как добавка к связующим, повышающая качество асфальтовой смеси, как гидроизоляционный материал. Нефтешламы используются для изготовления дорожной плитки, шламобетонов и битумных вяжущих материалов.

Второй по объему областью использования нефтешлама в качестве добавок к сырью является производство строительных материалов: цемента, кирпичей, половой плитки, заполнителей, полов, лакокрасочных и гидроизоляционных материалов, и, главное, искусственного гравия.

Искусственный гравий, как и природный, представляет собой зерна размером 5-70 мм, имеет окатанную форму и гладкую поверхность. Искусственный гравий получают преимущественно путем приготовления специальных смесей, их гранулирования и обжига в печах (керамзитовый, зольный, азеритовый гравий). Некоторые разновидности искусственного гравия производят минуя процесс грануляции. Технология получения керамзитового гравия предполагает введение нефтешламов в глинистое сырье в малых количествах - 0, 5-1% от массы сухой глины. Тем не менее, при этом достигается увеличение производительности обжиговых печей, уменьшение расхода топлива и др. Искусственный гравий используют в качестве заполнителя в различных видах бетонов, теплоизоляционных засыпках, в дорожном строительстве, а также в качестве фильтрующего материала.

Наиболее распространенными типами искусственного гравия являются керамзитовый и шунгизитовый гравий.

Керамзитовый гравий - искусственный пористый материал ячеистого строения с преимущественным содержанием закрытых пор, полученных в результате вспучивания глинистых пород при ускоренном обжиге. Сырьевой состав: глина, содержащая окислы железа и органические примеси. Внешний вид: округлые и цилиндрические гранулы коричневого или красно-коричневого цвета.

Технические параметры керамзитового гравия:

насыпная плотность - от 390 кг/м3 (марка М400) ;

теплопроводность - 0, 079 Вт/мК;

прочность при сдавливании в цилиндре - 1, 4 МПа (марка П50) ;

водопоглощение по объему при полном погружении - 24, 0%;

влажность -9, 0%.

Шунгизитовый гравий - искусственный пористый заполнитель. Его применяют в качестве заполнителя теплоизоляционных и конструктивно-теплоизоляционных легких бетонов, ГОСТ 9757-90. Шунгизитовый гравий имеет следующий химический состав (усредненный), % по массе:

SiO2	Al2O3	CaO	MgO	Fe2O3	FeO	K2O	Na2O	SO3	SO2	CO2
52, 7	16, 9	1, 8	3, 15	9, 6	2, 14	1, 5	3, 2	0, 03	0, 02	0, 21

В зависимости от размера зерен шунгизитовый гравий подразделяется на фракции (мм) : 0-5, 5-10, 10-20, 20-40, по объемно-насыпной массе (г/м3) - на марки: 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700, по прочности на марки: 15, 25, 50, 75, 100, 125, 150. Шунгизитовый гравий морозостоек: выдерживает 15 циклов переменного замораживания и оттаивания.

Крупными производителями искусственного гравия являются заводы керамзитового гравия в г. г. Уфа, Тюмень, Октябрьск, а также - ЗАО «Керамзит» г. Рязань, «УЛЬЯНОВСККЕРАМЗИТ» г. Ульяновск и «Кировский сельский строительный комбинат» г. Киров. Отпускная цена на данный материал зависит, в основном, от размера фракции, прочности, плотности и находится в пределах 500 - 1500 руб. /т. Наиболее близкими изготовителями гравия для потребителей керамзита в Пермском крае являются заводы, расположенные в Свердловской области: в г. Богданович и в пос. Садка: именно оттуда поступает к нам основной объем керамзитового гравия. Следует отметить, что в Пермском крае ощущается дефицит этого вида стройматериала.

Анализ рассмотренных методов ликвидации НСО приводит к неутешительному выводу: решая локальные задачи - ликвидируя водно-нефтяную фазу, они не обеспечивают в полном объеме утилизацию образующихся твердых остатков (ТО). Большинством способов предполагается захоронение основной массы ТО на полигоне производственных отходов, затраты на организацию и содержание которых с каждым годом все возрастают. Необходимо подчеркнуть, что при стандартном подходе к использованию ТО в качестве добавки в бетон, в покрытие дорог или в строительную керамику проблема не может быть решена принципиально из-за ограниченной емкости местного рынка. К тому же добавка ТО нестабильного состава в бетон или в керамику возможна без потери качества лишь в очень ограниченном количестве, что делает бессмысленной всю эту затею. Переработка ТО может быть рентабельной только в том случае, если, благодаря технологии, появится ряд более качественных продуктов, которые найдут потребителей в полном или почти полном объеме на ограниченной территории вблизи места производства. По своей сути эта задача близка к поиску эффективных методов утилизации золы от сжигания угля и торфа.

Указанным выше критериям во многом отвечает разработанный нами в рамках договора ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез» - ПГТУ № 2002/130 от 01. 04. 2002 г. способ получения пористых теплоизоляционных материалов блочного и насыпного типов из твердых остатков после термообработки НСО. Найденная количественная зависимость между плотностью пористых материалов и их теплоизоляционными свойствами обеспечивает выпуск изделий с заранее заданным комплексом эксплуатационных характеристик. Такие материалы могут найти применение как для собственных нужд ООО «ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез», так и для нужд родственных предприятий. Они представляют несомненный коммерческий интерес: необъятным полем для сбыта теплоизоляционных материалов являются предприятия городского ЖКХ, занимающиеся обслуживанием теплотрасс и ремонтом жилищного фонда.

Не менее перспективным путем решения проблемы утилизации остатков после термообработки нефтесодержащих отходов (ОПТ НСО) является их перевод в компактное состояние. Причем, целью брикетирования должно стать не просто получение гранулированного материала, который можно было бы разместить на полигоне промотходов без заметного вреда для окружающей природной среды, а получение искусственного гравия с высокой прочностью гранул, пригодного для использования в строительстве. Перспективным путем увеличения прочности брикетов, наряду с прессованием под высоким давлением, может стать использование при прессовании связующих добавок. Исследование возможности применения метода брикетирования ОПТ НСО со связующим для их переработки в строительный материал - искусственный гравий, составило цель данной НИР. При этом предстояло изучить физико-химические свойства ОПТ НСО, выбрать и испытать добавки различных связующих для получения искусственного гравия из ОПТ НСО.

Физико-химические свойства остатков

после термообработки НСО

Для оптимизации условий брикетирования, в соответствии с техническим заданием, были исследованы физико-химические свойства ОПТ НСО, изучено действие различных добавок на характеристики образующихся при формовании ОПТ НСО гранул, а также - определена токсичность (класс опасности) получаемого из ОПТ НСО искусственного гравия по методикам МПР РФ [4] и СЭН РФ[5].

Исследование химического состава образца ОПТ НСО методом ИСП [6] показало (табл. 1), что его основу составляют оксиды кремния, алюминия и железа. В заметных количествах из наиболее токсичных присутствуют ванадий, хром, никель, кобальт и свинец.

Таблица 1

Химический состав остатков после термообработки НСО

Влага	0, 46	%
Потери при прокаливании	1, 33	%
Макрокомпонентный состав
Оксиды:	кремния	SiO2	85, 6	%
	железа	Fe2O3	1, 8	%
	алюминия	Al2O3	4, 2	%
	кальция	CaO	1, 9	%
	магния	MgO	0, 7	%
	натрия	Na2O	1, 3	%
	марганца	МnO2	0, 04	%
	титана	TiO2	0, 2	%
	калия	К2O	0, 9	%
	фосфора	Р2О5	0, 07	%
Органические соединения
Нефть и нефтепродукты	259, 4	мг/кг
Бенз[а]пирен	0, 01	мг/кг
Продолжение таблицы 1
Микроэлементный состав (Валовое содержание)
Барий	178, 1	мг/кг
Бор	116, 2	мг/кг
Ванадий	33, 1	мг/кг
Вольфрам	1, 1	мг/кг
Кадмий	0, 05	мг/кг
Кобальт	6, 6	мг/кг
Лантан	10, 4	мг/кг
Литий	11, 2	мг/кг
Медь	11, 0	мг/кг
Мышьяк	4, 8	мг/кг
Никель	21, 3	мг/кг
Свинец	8, 2	мг/кг
Стронций	66, 5	мг/кг
Сурьма	0, 8	мг/кг
Хром	35, 0	мг/кг
Цинк	25, 5	мг/кг
Цирконий	32, 2	мг/кг

Поведение образца ОПТ НСО при нагревании было исследовано методом термического анализа на Q-дериватографе. При съемке термограмм использовали следующие постоянные условия: тигли из платины, инертное вещество - Al2O3, навеска образца 500-600 мг, измеряемый диапазон изменения массы вещества - 200 мг, чувствительность гальванометров: ДТГ = ДТА =1/5, Т = 1000ОС, средняя скорость нагрева = 10 град/мин (до 1000ОС). Обработку термограмм проводили по стандартной методике [7, 8].

Анализ термограммы ОПТ НСО указывает на высокую термическую устойчивость продукта и незначительное содержание в его составе горючих и летучих компонентов: при нагреве до 1000 0С общая потеря массы у ОПТ НСО составляет лишь 1, 7%. Причем, основное уменьшение массы (1, 2%) происходит при нагреве материала в интервале температуры 460-5200С, а к 7000С масса образца стабилизируется. Причиной уменьшения массы образцов является выгорание остатка углерода (сажи) в их составе, о чем свидетельствует изменение их цвета при прокаливании от серо-черного до желто-коричневого.

Рентгенофазовый анализ (установка ДРОН-2, 0, Cu-излучение с монохроматором на первичном пучке, скорость поворота образца 4 град/мин) исходного образца ОПТ НСО и образца после дериватографа (прокаленного при ? 10000C) обнаруживает совпадение отражений на их рентгенограммах. Интенсивность и профиль линий на рентгенограммах свидетельствуют о высокой кристалличности материалов и о присутствии в их составе двух основных фаз: SiO2 и, видимо, г-Al2O3 (d = 4, 56; 2, 39; 2, 28; 1, 98 и 1, 39?). Причем, количество фаз и соотношение между ними в исходном и в прокаленном образце отхода сохраняется.

Результаты термического и рентгенофазового анализов образцов ОПТ НСО позволяют заключить, что данный отход должен проявлять стабильные характеристики как в составе изделий (например, гравия), так и при хранении на полигоне отходов. Более того, высокая термическая устойчивость ОПТ НСО расширят возможные пути утилизации данного отхода: например, его можно использовать для производства спеченных строительных материалов.

Поскольку задачей работы являлось определение возможности получения из ОПТ НСО искусственного гравия, рассмотрим результаты проведение испытаний по выбору добавок различных связующих и их влияния на характеристики гранул.

При выборе связующих добавок руководствовались техническим заданием: связующие должны быть доступны и выпускаться серийно, а также - требованием удобства их применения. Для исследования были выбраны: жидкое стекло, гексафторсиликат натрия (ГФН), гидроксихлорид алюминия (ГХА) и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). Было решено отказаться от цемента - из-за дефицитности рынка и от гипса - из-за неудобства в работе с ним.

Выбор оптимальных связующих для получения искусственного гравия из продуктов термобработки НСО

При выполнении данного раздела работы использовали методики, которые, в основном, соответствовали разделам ГОСТ 8269. 1-97 и ГОСТ 8269. 0-97 [9, 10]. Составы исследованных смесей приведены в табл. 2 и 3. Из указанных смесей формовали образцы в форме цилиндра с диаметром и высотой равными 20 мм.

Формование без применения давления осуществляли прямым заполнением разборных форм (цилиндры с диаметром и высотой = 20 мм) с последующим заглаживанием поверхности образцов с помощью шпателя. При этом обеспечивали качество заполнения гнезд формы, не допуская образования каверн и пустот в образцах.

При формовании прессованием вначале определяли для каждого давления прессования необходимое для заполнения формы количество смеси выбранного состава. Для этого сначала заполняли пресс-форму смесью примерно до половины высоты, вставляли в нее пуансон и производили прессование при заданной нагрузке. Затем спрессованный образец извлекали из пресс-формы с помощью выпрессовки, измеряли его высоту с точностью до 0, 1 мм и взвешивали на весах с точностью до 0, 01 г. Необходимую массу смеси для получения образца при этом давлении вычисляли по формуле:

Mx = (20 m) /h,

где Мх - масса образца высотой 20 мм при данном давлении, г;

m - масса экспериментального образца, г;

h - высота экспериментального образца, мм.

Взвешивали вычисленное количество компонентов смеси, принимая меры для предотвращения ее высыхания. Для формования образца при другом давлении необходимую массу пробы определяли аналогично.

Рис. 1. Влияние содержания добавки на прочность гранул гравия (Давление прессования Р = 6700 кг/см2)

Полученные обоими способами формования образцы маркировали и до момента испытания хранили в эксикаторе. Испытания проводили на прессе СИ-2-100-УХЛ4. 2 в диапазоне 1-10 кН, а при прочностях выше 30 МПа - в диапазоне 10-100 кН.

Рис. 2. Влияние давления при прессовании ОПТ НСО на прочность гранул равияг. (Содержание добавки жидкого стекла в пробах 5, 2-5, 5% к массе ОПТ НСО)

Испытывали по 6 образцов каждого состава и вычисляли среднее арифметическое значение прочности в кг/см2. Разброс результатов в одной партии при доверительной вероятности 0, 95 не превышал 5%.

Полученные экспериментальные данные обобщены в приведенных ниже табл. 2, 3 и на рис. 1, 2.

Таблица 2

Влияние природы и количества связки на свойства получаемых гранул гравия при формовании ОПТ НСО без прессования

№ обр.	Содержание компонента в исходной смеси, г	Продолжи- тельность созревания образцов, сутки	Прочность образцов на раздавливание, кг/см2	Подвижные формы, мг/кг
	Порошок ОПТ НСО	Жидкое стекло	Гексафтор- силикат натрия (ГФН)	Гидрокси- хлорид алюминия (ГХА)	Карбокси- метилцел- люлоза (КМЦ)	Вода
									Кобальт	Свинец
1	100	2	-	-	-	10	20	0	-	-
2	100	4	-	-	-	10	20	0	-	-
3	100	6	-	-	-	10	20	0, 1	-	-
4	100	8	-	-	-	10	20	0	-	-
5	100	10	-	-	-	10	18	1, 9	0, 32	3, 34
6	100	12	-	-	-	10	15	4, 6	-	-
7	100	14	-	-	-	10	15	4, 6	-	-
8	100	16	-	-	-	10	15	13, 3	0, 35	3, 14
9	100	18	-	-	-	10	10	19, 7	-	-
10	100	20	-	-	-	10	10	16, 4	0, 38	3, 40
11	100	10	2	-	-	5	7	7, 6	-	-
12	100	10	4	-	-	5	2	11, 4	-	-
13	100	10	-	2	-	5	2	7, 4	-	-
14	100	10	-	4	-	10	2	6, 0	0, 48	3, 37
15	100	20	4	-	-	10	7	12, 3	-	-
16	100	20	8	-	-	5	7	5, 6	-	-
17	100	20	-	4	-	5	32	16, 2	0, 50	3, 28
18	100	20	-	8	-	15	32	0, 7	-	-
19	100	-	-	-	2	9	10	1, 1	0, 32	4, 25
20	100	-	-	-	4	9	10	1, 2	-	-
21	100	-	-	-	6	9	20	0, 2	-	-

Таблица 3

Влияние природы и количества связки на свойства получаемых гранул гравия при формовании ОПТ НСО прессованием

№ обр.	Содержание компонента в исходной смеси, г	Продолжи- тельность созревания образцов, сутки	Прочность образцов на раздавливани, кг/см2	Подвижные формы, мг/кг
	Порошок ОПТ НСО	Жидкое стекло	Гексафтор- силикат натрия (ГФН)	Гидрокси- хлорид алюминия (ГХА)	Карбокси- метилцел- люлоза (КМЦ)	Вода			Кобальт	Свинец
1	100	2	-	-	-	10	10	9, 2	-	-
2	100	4	-	-	-	10	10	10, 1	0, 49	3, 14
3	100	6	-	-	-	3	10	29, 2	0, 44	3, 03
4	100	8	-	-	-	3	10	33, 2	0, 43	3, 58
5	100	6	-	-	-	3	10	403, 4	0, 47	3, 22
6	100	8	-	-	-	3	10	433, 1	0, 40	3, 93
7	100	8	-	-	-	3	10	2118, 9	0, 51	3, 26
8	100	2	-	-	-	10	10	398, 0	-	-
9	100	4	-	-	-	10	10	678, 2	-	-
10	100	6	-	-	-	10	10	3169, 3	-	-
11	100	8	-	-	-	10	10	4253, 4	-	-
12	100	10	-	-	-	10	10	4...

Подобные документы

• Стиролсодержащие олигомерные модификаторы из побочных продуктов производства бутадиенового каучука в полимерных композитах

  Применение техногенных отходов различных химических и нефтехимических производств в технологии получения полимерных композиционных материалов. Получение низкомолекулярных сополимеров (олигомеров) из побочных продуктов производства бутадиенового каучука.
  
  автореферат [549,3 K], добавлен 28.06.2011
  

• Достоинства и недостатки сжигания промышленных отходов в различных видах печей. Методы переработки резиносодержащих промышленных и бытовых отходов

  Достоинства и недостатки сжигания промышленных отходов в многоподовой, барабанной печи и в американской установке надслоевого горения. Низкотемпературная и бароденструкционная технология утилизации резиносодержащих промышленных и бытовых отходов.
  
  контрольная работа [1,5 M], добавлен 23.09.2009
  

• Проектирование линии транспортировки известково-доломитовой пыли с целью оптимизации производства мусоросжигательного завода

  Актуальность проблемы утилизации бытовых и промышленных отходов для России, основные преимущества их сжигания. Оборудование для сжигания отходов. Расчет и конструирование шнекового транспортера и гидропривода установки для мусоросжигательного завода.
  
  дипломная работа [1,6 M], добавлен 09.12.2016
  

• Расчет теоретического баланса продуктов обогащения угля

  Обработка результатов ситового и фракционного анализа углей шахт. Выбор машинных классов и шкалы грохочения. Фракционный состав шихты. Результаты дробной флотации угля. Фракционный состав машинных классов. Теоретический баланс продуктов обогащения.
  
  контрольная работа [75,4 K], добавлен 13.05.2011
  

• Исследование методов утилизации твердых отходов на предприятиях нефтегазовой промышленности

  Характеристика промышленных отходов. Загрязнение окружающей среды и ее влияние на биосферу. Методы утилизации твердых промышленных отходов (сжигание, пиролиз, газификация, сушка, механическая обработка, складирование, захоронение, обезвреживание).
  
  курсовая работа [2,4 M], добавлен 10.03.2012
  

• Производство силикатного кирпича и других строительных материалов из золы-уноса и шлаков энергогенерирующих компаний

  Классификационные признаки золы и шлаков для последующей технологии переработки. Опыт утилизации золы в европейских странах. Проблемы индустрии строительных материалов России по нерудным материалам и использованию золы-уноса, шлаков. Ведущие компании РФ.
  
  статья [966,8 K], добавлен 17.07.2013
  

• Получение вторичных продуктов из торфа и сланцев

  Производство товарно-известнякового щебня, цемента, облицовочной известняковой плитки. Получение глицерина из торфяных гидрализатов. Технологическая схема производства гексаторфа. Получение активных углей на основе торфа и полукокса.
  
  реферат [666,1 K], добавлен 26.11.2003
  

• Методы утилизации отходов древесного производства

  Основные виды обработки древесины, важнейшие полуфабрикаты из нее. Изучение процесса утилизации, рекуперации и переработки отходов деревообрабатывающего производства. Оценка класса опасности отходов с выявлением суммарного индекса опасности отходов.
  
  курсовая работа [890,3 K], добавлен 11.01.2016
  

• Попутный нефтяной газ

  Пути утилизации попутного нефтяного газа. Использование сжигания попутного нефтяного газа для отопительной системы, горячего водоснабжения, вентиляции. Устройство и принцип работы. Расчет материального баланса. Физическое тепло реагентов и продуктов.
  
  реферат [658,7 K], добавлен 10.04.2014
  

• Обзор конструкций агрегатов для получения и регенерации активированного угля

  Исторический очерк использования активного угля. Рассмотрение основного сырья, применяемого для получения активных углей. Различные области применения активного угля. Особенности применения аппарата для производства дробленого активированного угля.
  
  курсовая работа [500,8 K], добавлен 14.05.2019
  

• Горючие отходы химических производств и их утилизация

  Переработка промышленных отходов как процесс удаления бесполезных либо вредных материалов, образующихся в ходе промышленного производства. Горючие отходы химических производств, направления и перспективы их использования. Сущность и этапы утилизации.
  
  контрольная работа [4,4 M], добавлен 04.01.2014
  

• Коррозионные испытания

  Классификация методов лабораторных коррозионных испытаний, способы удаления продуктов коррозии после их проведения. Растворы и режимы обработки для химического и электрохимического методов. Составление протокола (отчета) по удалению продуктов коррозии.
  
  курсовая работа [769,0 K], добавлен 06.03.2012
  

• Сепарирование молока и его значение в биотехнологии различных молочных продуктов

  Значение сепарирования молока в биотехнологии производства молочных продуктов. Методы сепарирования, их преимущества и недостатки. Характеристика оборудования и технологий. Учет продукции, оценка качественных показателей и составление жирового баланса.
  
  контрольная работа [394,7 K], добавлен 09.12.2014
  

• Полукоксование

  Полукокс - основной продукт процесса низкотемпературного пиролиза. Полукоксование - процесс термической переработки твердого топлива (каменного угля, бурого угля, сланцев) без доступа воздуха. Факторы, влияющие на выход, качество продуктов полукоксования.
  
  реферат [23,9 K], добавлен 03.04.2013
  

• Перспективы использования облепихи для производства молочных продуктов

  Пути повышения пищевой и биологической ценности кисломолочных продуктов. Роль молочнокислых бактерий в производстве кисломолочных продуктов. Добавки, повышающие пищевую и биологическую ценность молочных продуктов. Свойства облепихи и ее использование.
  
  дипломная работа [94,7 K], добавлен 04.06.2009
  

• Анализ нормативной документации и методик определения качества бурых углей

  Исследование основных показателей качества угля: влажность, зольность, выход летучих веществ, содержание серы, теплота сгорания, химический состав и температура плавления золы, плотность. Рекомендации по оценке качества и потребительской ценности угля.
  
  контрольная работа [45,1 K], добавлен 26.10.2014
  

• Машина для нарезки продуктов на ломти

  Значение машин для нарезки продуктов на ломти для предприятий общественного питания. Виды нарезки продуктов. Механические, автоматические и полуавтоматические машины для нарезки продуктов на ломти. Описание конструкции, технические характеристики.
  
  курсовая работа [4,1 M], добавлен 18.07.2013
  

• Производство важнейших органических продуктов. Винилхлорид

  Сущность комбинированного и сбалансированного методов получения винилхлорида. Каталитическое гидрохлорирование ацетилена. Технология получения дихлорэтана путем прямого хлорирования. Классификация вторичных энергетических ресурсов промышленности.
  
  курсовая работа [548,0 K], добавлен 30.04.2012
  

• Биотехнология как наука, основные направления ее развития

  История развития технологий с использованием биообъектов (биотехнологий). Использование достижений различных областей науки, создание широкого ассортимента коммерческих продуктов и методов. Деление истории биотехнологии на периоды, ее цели и задачи.
  
  реферат [1,5 M], добавлен 23.10.2016
  

• Создание завода для утилизации токсичных и биологических отходов

  Характеристика токсичных и биотоксичных отходов. Рассмотрение аппаратурной схемы установки, реализующей технологию "Пироксол" и накопительного бункера с питателем. Экспериментальное оборудование по утилизации остатков биологического происхождения.
  
  презентация [233,7 K], добавлен 04.02.2010
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам