Комплексная утилизация смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) с применением гидрофобизированных порошк…

Комплексная утилизация смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) с применением гидрофобизированных порошк…

РАЗРАБОТКА СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ ПО КОМПЛЕКСНОЙ УТИЛИЗАЦИИ
СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИДРОФОБИЗИРОВАННЫХ ПОРОШКОВ

Э.Н. Муракаева, студентка
группы ИЗОд-51

 Научный руководитель –
П.О. Осипов, аспирант кафедры «БЖД и промышленная экология»

(Ульяновский
Государственный Технический Университет,

 г. Ульяновск) 

  


Современные СОЖ представляют собой слож­ные многокомпонентные
компо­зиции,  отвечающие  комплексу требований к их технологическим
и    сопутствующим свойствам. Опыт  передовых   машинострои­тельных заводов
показывает, что эффективные СОЖ позволяют в
1,2—4 раза повысить стойкость  инструмента,  на  20—60%  фор­сировать  
режимы   резания,   на 10—50%   повысить   производи­тельность труда, уменьшить
эне­ргозатраты при механообработке. Но в процессе многократного использования
при механической обработке металлов СОЖ теряют свои технологические свойства. В
результате накопления металлических частиц и продуктов термического разложения
масел, продуктов их окисления, образования смол — снижается эффективность
применения СОЖ. Кроме того, эмульсия обедняется за счет выноса эмульсола со
стружкой (полосой). Попадание в СОЖ масел, смазок и спецжидкостей из
гидравлических систем, станков и станов, повышение содержания солей жесткости в
водной фазе (выпаривание воды из эмульсии и внесение солей жесткости при
добавлении воды), микробиологическое поражение (загнивание) — всё это приводит
к разрушению СОЖ, и возникает необходимость в её замене и последующей
утилизации.

Наиболее часто используемый метод с
предварительной очисткой от механических примесей является реагентный метод
разложения отработанных эмульсий. Его основным достоинством является простота
реализации технологического процесса, доступное оборудование и материалы.

На ряде крупных российских предприятий ОАО «АВТОВАЗ» г. Тольятти, ОАО
«Северсталь» г. Череповец, ОАО «НЛМК» г. Липецк — действуют технологические
системы утилизации СОЖ с применением реагентов-коагулянтов, флокулянтов,
минеральных кислот и щелочей.

Однако остаточные концентрации загрязняющих
веществ в водной фазе после разложения СОЖ достаточно велики, в десятки раз превышая
установленный предельно допустимый сброс (ПДС) — Снефтепрод =10-100
мг/л при ПДСнефтепрод =0,5-1,2 мг/л.

Для комплексной утилизации СОЖ предлагается использовать
гидрофобизированные порошки (ГФП) на основе природных сорбентов Ульяновской
области (диатомита, опоки). Установлена возможность и эффективность их
применения, как для разрушения отработанной эмульсии, так и для очистки водной
и масляной фаз. Предлагаемый сорбционный метод разрушения эмульсий обладает
рядом преимуществ по сравнению с реагентным методом:

— снижение себестоимости разложения 1 м3
отработанной СОЖ на 80-90%;

-большая эффективность разделения эмульсии на водную и масляную фазы;

-остаточное содержание
основного загрязняющего вещества в водной фазе  нефтепродуктов не превышает
1…2 мг/л вместо 10…50 мг/л для реагентного метода;

-более   эффективное  удаление  анионов,  
катионов   (до  норм  ПДС, установленных для предприятия);

-применение природного сырья при изготовлении
гидрофобизированных порошков сокращает затраты и предотвращает загрязнение
окружающей среды при осуществлении технологического процесса разложения СОЖ;

-получаемые продукты разложения СОЖ вода и масло
соответствуют требованиям,   предъявляемым   для   дальнейшего  
использования   их   в техпроцессах;

-значительное снижение отходов с переработки 1 м3
отработанной СОЖ, кроме того, сами загрязненные порошки могут подвергаться
термической регенерации, либо использоваться в дорожном строительстве в
качестве заменителя гудрона.

Для реализации комплексной утилизации отработанных
СОЖ с применением ГФП предлагается следующая технологическая схема, состоящая
из модулей (рис.1):

1.Модуль приготовления ГФП;

3.Реактор;

4.Модуль очистки водной фазы;

5.Модуль утилизации осадков;

6.Модуль очистки масляной фазы;

7.Модуль регенерации ГФП.

Модуль приготовления ГФП предназначен для приёма
природного порошкового сорбента и его гидрофобизации. В модуле накопления
отработанной СОЖ происходит депонирование и предварительная очистка эмульсии от
механических примесей и удаление свободного масла,

В реактор осуществляется подача отработанной СОЖ
и ГФП с установленным расходом. Предварительно установленный расход ГФП по
нашим данным составляет около 10 кг/м3. В реакторе образуется водная
фаза и осадок ГФП, содержащий масляную фазу.

Водная
фаза направляется в модуль очистки воды. Здесь может быть использован
негидрофобизированный природный сорбент для глубокой очистки воды от
загрязняющих компонентов, до требуемой степени в зависимости от варианта
дальнейшего использования.

Осадок, содержащий ГФП, попадает в модуль
утилизации осадков, где происходит разделение ГФП и масляной фазы. Порошок
направляется в модуль регенерации ГФП, а отделённое масло в модуль очистки
масляной фазы.

В модуле очистки масляной фазы происходит
удаление примесей из масла и его обезвоживание, обработка масла осуществляется
сорбентом.

В модуле регенерации отработанный ГФП,
накапливается и очищается от остаточного загрязнения, повторно
гидрофобизируется для восстановления  исходных свойств. После этого ГФП
направляется на подачу в реактор.

Комплексная утилизация отработанных СОЖ
реализуется в данной технологической схеме в полной мере. Под комплексной
утилизацией СОЖ мы понимаем совокупность технологических процессов переработки
отработанной эмульсии и всех продуктов её разложения с полным или частичным
возвратом их в производство.

Удельная стоимость переработки 1м3 СОЖ
значительно уменьшается до 100-200 руб/м3 за счёт возврата в
производство сырьевых ресурсов — воды и масла. Себестоимость переработки 1 м3
отработанной СОЖ в приведённых выше примерах реагентным методам достигает
800-1000 руб.

Вода составляет порядка 90-95 % от общего объёма поступающей на
утилизацию эмульсии. При осуществлении дополнительной очистки до требуемых норм
вода может быть использована в других технологических процессах.

При разложении СОЖ масло образуется в объёме 3-5%
от исходного объёма. При дополнительной очистке его можно применять следующим
образом:

в качестве технологических смазочных материалов в
литейном производстве; в виде топлива для котельных и ТЭЦ; как закалочные
среды; добавка к битумам; сырьё для обмасливания металлургических порошков в
сталелитейном производстве; в качестве сырья для производства керамзита; как
смазочные материалы для форм при производстве железобетона.                                                                                                                                                                                                       

Шламы и осадки после просушки и прокаливания
можно добавлять к строительным материалам, при большом содержании металлических
частиц проводить магнитную сепарацию и извлечённые ферромагнитные частицы
прессовать в брикеты для дальнейшей переплавки. [1]

Таким образом, реализация сорбционного метода разрушения
эмульсии с использованием ГФП, доочистки водной и масляной фаз после разложения
СОЖ с применением изученных материалов позволит перейти на более эффективный
технологический процесс утилизации, что существенно снизит нагрузку предприятия
на окружающую среду.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.  
Смазочно-охлаждающие технологические средства и их применение при обработке резанием:
Справочник / Л.В. Худобин, А.П. Бабичев, Е.М. Булыжёв и др. / Под общ. Ред.
Л.В. Худобина. — М.: Машиностроение, 2006. — 544 с; ил