CC BY
50
УДК 665.6
ПРОЦЕСС ВОССТАНОВЛЕНИЯ ОТРАБОТАННЫХ
ИНДУСТРИАЛЬНЫХ МАСЕЛ ЩЕЛОЧНЫМИ РАСТВОРАМИ ГУМАТА НАТРИЯ
Р.А. Ковалев,В.М.Пузырева, Ю.Н. Пушилина, Ю.Л. Демичева
В статье рассматриваются новые способы использования гуматов для восстановления отработанных индустриальных масел, а также очистки морских вод от нефтепродуктов. Описывается методика проведения эксперимента с использованием раствора гумата натрия для снижения кислотного числа индустриального масла и гуминовой кислоты для очистки морских вод от нефтепродуктов.
Ключевые слова: импульсное воздействие, гидроструйная цементация, критерий сопротивляемости струйному воздействию.
Систематическая добыча в Подмосковном угольном бассейне продолжалась более 150 лет. На сегодняшний день общие геологические ресурсы составляют 11 млрд т. Балансовые запасы A+B+Q- 4098 млн т, С2-1024 млн т, забалансовые - 1843 млн т. В угленосной песчано-глинистой толще содержится до 14 пластов и прослоев угля, из которых разрабатывался обычно один, реже два пласта мощностью 1,5 - 3,0 м. Угли бурые технологической группы Б2, преимущественно гумусовые, высокозольные с повышенным содержанием серы [6].
Известно, что различные гуминовые вещества, особенно гуминовые кислоты и их соли, могут стимулировать прорастание семян, активизировать дыхание растений при использовании их в качестве удобрений [1], повышать продуктивность крупного рогатого скота, птицы при добавлении препаратов в пищу животных [2]. Более того, некоторые препараты гуми-новых веществ сдерживают развитие злокачественных опухолей [3], повышают устойчивость организмов к различного рода воспалительным процессам. В промышленности препараты гуминовых веществ могут быть использованы при производстве металлов (в том числе драгоценных) [4], для очистки воды и почвы от токсичных соединений и др.
В настоящее время натриевые соли гуминовых кислот применяют в том числе для очистки и восстановления свойств отработанных масел. Выполненный цикл лабораторных работ и теоретических исследований позволил установить, что для обеспечения рабочих - сорбирующе-коагулирующих свойств гуминовой кислоты (ГК) необходимо провести ее структурные изменения на макромолекулярном уровне, путем ее предварительного растворения в водных растворах щелочи [5].
78
При исследовании были использованы образцы сильно загрязненных отработанных индустриальных масел, с различными физико-химическими свойствами и технологической принадлежностью. Основным показателем, по которым оценивалась степень очистки масла, было кислотное число. У неиспользованного масла И-20А показатель кислотности составляет 0,02 мг КОН на 1 г масла. Для эксперимента были взяты два образца отработанного (использованного) индустриального масла с кислотными числами 0,97 и 0,2 соответственно.
Во время экспериментов пробы подвергались обработке щелочными растворами гуминовых кислот (гуматами натрия) различной концентрации: 1%, 3% и 5 % (масс) гуминовых кислот в щелочи с концентрацией 0,5%; 1 % (масс). Соотношения щелочных растворов гуминовых кислот и отработанного масла были следующие 1:1; 1:2; 1:3. Температура проведения процесса 30°С.
В процессе очистки к щелочному раствору гуминовых кислот (ГК) добавлялись отработанные масла в соотношении 1:1; 1:2; 1:3 и тщательно перемешивались в течение 10 минут. Далее полученную смесь «масло -раствор гумата натрия» переливали в фазоразделитель. После отстоя в течение 24 часов была получена эмульсия следующего фазового состава.
Верхний слой представлял собой очищенное масло, содержащее 0,1 ...0,15 % воды.
Средний слой - смесь масла, загрязненного гуминовой кислотой и смолами, и воды (~30 % от общего количества отработанного масла).
Нижний слой - воду, осевшую вниз сосуда восстановленную гуми-новую кислоту, и скоагулированные механические примеси.
Исследованию подвергался верхний слой. Полученные результаты исследований представлены в табл. 1 и 2.
Таблица 1
Отработанное масло индустриальное с исходным кислотным числом 0,97.Соотношениераствора ГК: отработанного масла 1:2
ГК, % / той, % Кислотное число, мг КОН на 1 г масла
1 1/0,5 0,500
2 3/0,5 0,310
3 5/0,5 0,300
4 1/1 0,380
5 3/1 0,310
6 5/1 0,300
Таблица 2
Отработанное масло индустриальное с исходным кислотным числом 0,2. Соотношение раствора ГК: отработанного масла 1:2
ГК, % / NaOH, % Кислотное число, мг КОН на 1 г масла
1 1/0,5 0,128
2 3/0,5 0,080
3 5/0,5 0,084
4 1/1 0,091
5 3/1 0,030
6 5/1 0,028
На основании полученных данных были сделаны следующие выводы:
1. Оптимальная концентрация щелочи для приготовления раствора гуминовых кислот составляет 1%.
2. Оптимальная концентрация гуминовых кислот в растворе равна
3%.
3. Оптимальное соотношение раствора гуминовых кислот и отработанного масла 1:2.
4. Масла средней загрязненности можно очистить за один цикл практически до значений ГОСТ. Степень очистки сильнозагрязненных масел составляет примерно 60 %.
Еще одним перспективным видом использования гуминовых кислот является метод очистки балластных вод и вод, загрязненных по разным причинам, от остаточных содержаний нефти и нефтепродуктов. Известно, что для очистки пресной воды гуминовые кислоты используются уже относительно давно, поэтому нашей целью было изучение возможности использования гуминовых кислот для очистки морской воды и вод, загрязненных нефтепродуктами.
Для определения требуемой для очистки концентрации гуминовой кислоты и времени проведения процесса была проведена серия лабораторных экспериментов, в том числе на искусственных растворах морской воды с солесодержанием 35...37 г/л. В качестве загрязнителя использовалось соляровое масло. Гуминовая кислота выступала в качестве сорбента и окислителя органических загрязнителей.
Было установлено, что при применении 3% и 5 % ГК эффект очистки практически одинаковый - разница составила в среднем 0,5 %, поэтому исходя из экономической эффективности процесса в опытах использовался 3 %-ный раствор гуминовой кислоты.
Пробы, обработанные ГК, выдерживались 7, 10 и 14 суток, в течение которых осуществлялись наблюдения за ходом эксперимента и проводились измерения остаточных концентраций нефтепродуктов, представленные в табл.3.
Таблица 3
Содержание нефтепродуктов в образцах за 14 дней выдержки
День эксперимента Начальная концентрация нефтепродуктов 3 в пробе, мг/дм3
22 186 246
« о 1 19,8 164,7 222,0
£ ^ £ £ О оЗ СР н с я 2 19,0 158,8 185,5
3 16,1 117,8 134,0
4 14,9 110,2 118,0
(и (и ^ Ь 5 11,0 80,0 99,9
6 8,0 53,5 87,0
и § 7 7,8 47,5 84,0
И 3 Я Я 03 о * ^ сР Й 8 6,0 29,6 61,0
9 3,7 17,0 38,0
« я О Щ 9 1,4 12,4 20,8
О § <и И 11 1,4 8,4 18,0
о к ч 12 0,9 8,3 14,8
Й Й 2 13 0,8 8,0 10,1
о 14 0,7 5,7 8,0
В результате обработки данных было установлено, что эффективность очистки воды с высоким солесодержанием (35...37 г/л), от нефтепродуктов составляет 65, 92и 96% соответственно. К тому же при очистке образуется осадок, не требующий утилизации. Ещё одним плюсом данного метода является дешевизна сорбента.
В настоящее время данная технология находится ещё в стадии разработки, и в дальнейшем нами будут проводиться исследования зависимости эффекта очистки от различных параметров (температуры, солесодер-жания воды и др.), исследования по сокращению времени очистки воды. В перспективе использование гуминовых кислот позволит произвести эффективную доочистки балластной морской воды до норм ПДК и сбросить её в море без негативных последствий для окружающей среды.
Статья подготовлена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых-кандидатов наук (№14.г56.14.1983-МК) на 2014 - 2015 гг.
Список литературы
1. Белогрудов И.Г., Сокруг В.И. // Гуминовые удобрения. Теория и практика их применения. Днепропетровск: ДСХИ, 1983. Т. 9. С. 125 - 129.
2. Маякова Е.Ф., Гаврильчик Е.И., Круглов В.11. Технологические процессы производства из торфа кормов, биостимуляторов роста и оценка их эффективности // Труды Международного симпозиума 1Уи II Комиссии МТО. Минск, 1982. С. 97-99.
3. Обзор продукции компании «Лигфарм», 2008.URL: http://www.upakovano .ru/interviews/144
4. Минеев Г.Г., Черняк А.С. О возможных путях использования гу-миновых соединений в гидрометаллургических процессах извлечения золота и других металлов // Журнал прикладной химии. 1974. Т. 47. № 11. С.2503-2506.
5. Пузырева В.М. Демичева Ю.Л. Исследование процесса восстановления отработанных масел щелочными растворами гуминовых кислот // ИзвестияТульского государственного университета. Науки о земле. Ту-ла,2010. С.27 - 30.
6. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР. М., 1962. Т. 2. 78 с.
Ковалев Роман Анатольевич, д-р техн. наук, проф., директор Института горного дела, kovalevdekan@,mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Пузырева Вера Михайловна, канд. техн. наук, доц., главный технолог,pv7171@,mail.т,Россия, Тула,ООО «Форсаж»,
Пушилина Юлия Николаевна, канд. техн. наук, доц., Pushilina. tsu@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Демичева Юлия Львовна, ассист., Demicheva_Yuliya@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
WASTE RECOVERY PROCESS INDUSTRIAL OILS ALKALINE SOLUTION
OF SODIUM HUMA TE
R.A. Kovalev, V.M. Puzyreva, Yu.N. Pushilina, Yu.L. Demicheva
The article deals with new ways to use humates to recover waste industrial oils, as well as clean sea water from oil products. The technique of the experiment using a solution of sodium humate to reduce the acid number of industrial oil and humic acid to clean the sea water from the oil.
Key words: impulsive action hydrotsemntation, resistance creteria to the effects of
the jet.
Kovalev Roman Anatolevich, doctor of technical sciences, professor,Director of the Institute of Mining, kovalevdekan@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Puzyreva Vera Mihajlovna, candidate of technical sciences, docent, chief technologist, p pv 7171@,mail.ru, Russia, Tula, Ltd. "Fast and Furious",
Pushilina Julija Nikolaevna,candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Demicheva Julija Lvovna, assistant, Demicheva [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.777
КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕССОВАНИЯ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
СТОЕК СТАБИЛИЗАТОРА
И.Г. Гун,А.В. Смирнов, Е.И. Гун, В.И. Куцепендик, В.В. Сальников
Рассмотрен процесс создания неразъемных соединений при производстве стоек стабилизатора путем прессования пластиковых деталей в условиях ультразвуковых колебаний деформирующего инструмента. Создана и описана конечно-элементная модель процесса ультразвукового прессования.
Ключевые слова: конечно-элементное моделирование, стойка стабилизатора, ультразвуковое прессование.
В связи с происходящими в России процессами импортозамещения и технологического перевооружения на предприятии ЗАО НПО «БелМаг» освоено производство стоек стабилизатора поперечной устойчивости автомобиля с применением процесса прессования пластиковой детали со значительными степенями деформации с целью получения неразъемного соединения с ответной стальной деталью [1-4].
Особенность процесса заключается в использовании ультразвуковых колебаний для разогрева материала деталис целью придания материалу пластичности, обеспечивающей возможностьего эффективного формоизменения последующим прессованием (рис. 1).
Источник колебаний 1 генерирует высокочастотные электрические колебания, которые в конвертере 2 преобразуются в механические ультразвуковые колебания. Бустер 3 (механический трансформатор) преобразует колебания и передаёт их на пуансон 4, который передаёт продольные (вдоль вертикальной оси) механические колебания в зону прессования, вызывая нагрев материала детали 5 и осуществляя его прессование. В резуль-
83
