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

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) - С_{нефтепрод} ⁼10-100 мг/л при ПДС_{нефтепрод} =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;

2.Модуль  отработанной СОЖ; 

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