Введение к работе
Актуальность темы В настоящее время острой проблемой является рациональное использование сырья в различных отраслях промышленности и экологическая чистота применяемых технологий Актуальность этих направлений обусловлена не только экономическими факторами, но и тем, что антропогенное влияние на окружающую среду превышает возможности экосистем по компенсации вредных воздействий Истощение легко доступных источников минерального и органического сырья привело к необходимости использования бедного ценными компонентами сырья и вторичных ресурсов разного рода, в том числе твердых отходов, газообразных выбросов и сточных вод промышленных предприятий, растворов подземного и кучного выщелачивания в горно - добывающих и перерабатывающих комплексах
Исследованиями установлено, что экологическая напряженность в зоне деятельности горнопромышленных объектов Кавказа характеризуется повышенной техногенной нагрузкой, что прогрессирует деградацию природно-рекреациопных, биоэнергетических и курортно-оздоровительных ресурсов и может привести к истощению и потере их потенциальных свойств, развитию устойчивых разрушительных проявлений на генетическом уровне Практически любая форма техногенной деятельности прямо или косвенно влияет на усиление экологической напряженности в регионе.
Важным направлением исследований является разработка способов очистки разнородных стоков и отходов, позволяющих с минимальными затратами осуществлять рециклизацию нефтепродуктов в различных переделах горнопромышленного производства и обезвреживать различные промышленные стоки, содержащие нефтепродукты и ионы тяжёлых металлов, в том числе шахтные воды
Цель работы: снижение уровня загрязнения окружающей среды нефтепродуктами, применяющимися в технологических процессах горно-металлургического комплекса (ГМК), а также органическими веществами и ионами тяжёлых цветных металлов, находящимися в растворах и стоках предприятий горной промышленности, путём регенерации и рециклизации масляных суспензий и водно-масляных эмульсий.
Цель работы достигается решением задач
-
изучение механизмов протекания процессов регенерации масляных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), очистки коллоидных растворов от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов,
-
определение оптимальных параметров проведения процессов регенерации отработанных масляных и водно-масляных СОЖ с использованием реагентных, экстракционных и сорбционных способов,
3. разработка ресурсосберегающих и малоотходных технологий, обеспечивающих повышение уровня защиты окружающей среды от экологически опасных составляющих отработанных масляных и водно-масляных СОЖ, а также ионов тяжёлых цветных металлов
Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются технологии, обеспечивающие совершенствование защиты окружающей среды в зоне влияния горнометаллургического комплекса РСО-Алания Предметом исследования являются технологические процессы рециклизации отработанных масляных СОЖ и обезвреживания стоков, содержащих эмульгированную органику и ионы тяжелых металлов Области исследования по паспорту специальности 25 00 36 17 Технические средства, технологии и сооружения для прогноза изменений окружающей среды и ее защиты, для локализации и ликвидации негативных природных и техногенных воздействий на окружающую среду 19 Технические методы и средства безопасной утилизации, хранения и захоронения промышленных, токсичных и радиоактивных отходов
Идея работы заключается в применении реагентных методов для рециклизации масляной СОЖ, загрязнённой тонкодисперсным силикатным материалом; использовании реагентных и сорбционных технологий для очистки от нефтепродуктов водно-масляных СОЖ, применяемых в промышленности, а также в использовании экстракционных технолэгий для очистки, в тч взаимной, стоков, содержащих эмульгированную органическую фазу и ионы тяжёлых цветных металлов
Методы исследований: системный анализ и обобщение литературных источников, данных теории и практики, математическое моделирование с планированием и обработкой результатов, технико-экономический анализ
Для исследований применяли современные методы химического и физико-химического анализа фотометрический, объёмный, хроматографический Для исследования состава комплекса и образующихся связей использовали метод инфракрасной спектроскопии Для экстракта и рафината меди (II) методом вискозиметрии определяли вязкость ц и по методу Ребиндера - поверхностное натяжение
0 В исследованиях использовали набор стандартных денсиметров, вискозиметр ВГГЖ-2
Определяли так же температуру замерзания и вспышки, зольность масла
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием ЭВМ
Научная новизна.
-
Предложен последовательный подход к решению задач охраны окружающей среды, включающий комплексное использование реагентных, экстракционных и сорбционных способов, интенсифицирующих процессы регенерации отработанных масляных и водно-масляных смазочно-охлаждающих жидкостей
-
Разработаны на уровне изобретений способы рециклизации очищенной масляной фазы из отработанных масляных и водно-масляных эмульсий
-
На основе физико-химического анализа исследуемых систем впервые определены оптимальные параметры технологических процессов очистки масляных и водно-масляных коллоидов
-
Проведены математическое моделирование и оптимизация процесса очистки масляной СОЖ по технико- экономическим параметрам
-
Разработаны новые конструкции аппаратов применительно к предложенным природоохранным схемам очистки промышленных стоков и отходов
-
Исследована возможность взаимной очистки стоков, содержащих эмульгированную органическую фазу и ионы тяжёлых цветных металлов с использованием метода жидкостной экстракции
Положения, выносимые на защиту:
1 В целях создания эффективных природоохранных мало- и безотходных технологий
очистки отработанных масляных СОЖ и водно-масляных эмульсий, содержащих ионы
тяжёлых цветных металлов и нефтепродукты, исследованы равновесные, структурные,
кинетические и термодинамические характеристики этих систем
2 Разработаны на уровне изобретений способы реагентного и экстракционного
извлечения компонентов из сточных вод и отходов производства, позволяющие
эффективно решать проблемы комплексного использования сырья и создания
безотходных экологически чистых технологий переработки природного и техногенного
сырья в горно-добывающей и перерабатывающей промышленности
3 Созданы математические модели, позволяющие определить оптимальные технико-
экономические параметры процесса очистки масляной СОЖ
Обоснованность и достоверность исследований, выводов и рекомендаций базируются на данных математической и статистической обработки экспериментального материала, сходимости результатов экспериментальных и теоретических исследований
Практическое значение работы: разработанные методики могут быть использованы
для переработки технологических растворов, сточных вод и шламов
горнопромышленных предприятий, в циклах экстракция - реэкстракция которых накапливаются отработанные водно-масляные эмульсии, они могут быть применены также в производстве металлопроката, где водно-масляные эмульсии используются в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей и где возникает необходимость в регенерации масел, попадающих в отработанные растворы и сточные воды, в процессах очистки рудничных вод различного происхождения
Разработанные технологии очистки отработанных индустриальных масел могут быть применены для регенерации масел, используемых в качестве СОЖ в горном производстве и на транспорте, в тч в компрессорных установках, стационарных транспортных механизмах, автотранспорте и др
Результаты исследований по извлечению ионов тяжелых металлов из водной фазы могут быть применены в промышленных процессах экстракционного извлечения металлов и в технологиях очистки отработанных технологических растворов и сточных вод, содержащих ионы тяжелых металлов Реализация выводов и рекомендаций работы
Разработана и внедрена безотходная технология очистки отработанной масляной СОЖ, экономический эффект приведен в справке Владикавказского Приборостроительного завода
Проведённые полупромышленные испытания способов очистки сточных вод, содержащих эмульгированую органику, с использованием реагентных и экстракционных методов дали положительные результаты, что указано в акте полупромышленных испытаний
Разработана технология экстракционной очистки, в тч взаимной, стоков, содержащих ионы цветных металлов и эмульгированную органику
- Работа внедрена в учебный процесс по курсу «Физическая химия», «Экология и
природопользование», «Промышленная экология»
Апробация работы положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-методической конференции России " Экологические проблемы в металлургии", 1-3 февраля 1994 г, М, МИСиС, Международном симпозиуме "Проблемы комплексного использования руд" СПб , 1994, межотраслевой конференции, совещании и семинаре " Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами" М, 1995 г, научно-технических конференциях Северо-Кавказского государственного технологического университета, г Владикавказ, 1993-1995 гг
Публикации: Основные результаты исследований изложены в 22 публикациях и защищены 4 патентами Российской Федерации Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка из 168 наименований, приложения и содержит 178 страниц машинописного текста, 24 рисунка и 28 таблиц
