Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях

Швыдко, Алексей Сергеевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях"

На правах рукописи

ШВЫДКО Алексей Сергеевич

Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжёлых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей

отраслях

Специальность 03.00 16 -экология

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

00344И4ьа

Владикавказ • 2008

003449469

Работа выполнена в Северо-Кавказском ордена Дружбы народов горнометаллургическом институте (государственном технологическом университете)

Научный руководитель: Доктор технических наук, профессор

Воропанова Лидия Алексеевна.

Официальные оппоненты. Доктор технических наук, профессор

Алборов Иван Давыдович Доктор технических наук, профессор Воробьёв Александр Егорович

Ведущая организация НТК «Югцветметавтоматика»

Защита диссертации состоится « /3 » 2008 г в ^Cf часов на

заседании диссертационного совета Д 212 203 17 при Российском Университете Дружбы Народов по адресу llf09$, г. Москва, Подольское шоссе, д.8/5, экологический факультет РУДН, ауд 302

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу 117198, г Москва, ул Миклухо-Маклая, д 6.

Автореферат разослан «¿<Р » 2008г.

Ученый секретарь совета ¿.¡¿^

Доктор биологических наук,

профессор Чернышов В.И

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-рекреационных, 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 горнометаллургического 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

1 изучение механизмов протекания процессов регенерации масляных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), очистки коллоидных растворов от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов,

2 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 тонкодасперсным силикатным материалом; использовании реагентных и сорбционных технологий для очистки от нефтепродуктов водно-масляных СОЖ, применяемых в промышленности, а также в использовании экстракционных технолэгий для очисши, 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 ВПЖ-2 Определяли так же температуру замерзания и вспышки, зольность масла

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием ЭВМ

Научная новизна.

1 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

2 Разработаны на уровне изобретений способы рециклизации очищенной масляной фазы из отработанных масляных и водно-масляных эмульсий

3 На основе физико-химического анализа исследуемых систем впервые определены оптимальные параметры технологических процессов очистки масляных и водно-масляных коллоидов

4 Проведены математическое моделирование и оптимизация процесса очистки масляной СОЖ по технико- экономическим параметрам

5 Разработаны новые конструкции аппаратов применительно к предложенным природоохранным схемам очистки промышленных стоков и отходов

6 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-охлавдающих 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 т ч 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, 1995г, 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

Основное содержание работы.

Значительный ущерб уникальным биогеоценозам Северной Осетии наносит загрязнение бассейнов рек промышленными стоками, в том числе отработанными масляными и водно-масляными СОЖ и стоками, содержащими ионы тяжелых цветных металлов Оценивая динамику изменения качества воды в реках региона, следует отметить, что во всех створах главных рек (Терек, Баксан, Кубань, Малка), начиная с 1992 г содержание тяжелых металлов, нитратов, нефтепродуктов, СПАВ непрерывно возрастает Количество проб воды с превышением нормативов качества достигает в среднем 1020%, а в некоторых из них (Камбилеевка, Ардон, Терек, Баксан, Кубань) содержание тяжВлых металлов (Си, РЬ, ¿п) в десятки раз превышает установленные санитарные требования Даже в курортных зонах (река Цей, РСО-Алания) концентрация по азоту

Количество проб воды с превышением нормативов качества достигает в среднем 1020%, а в некоторых из них (Камбилеевка, Ардон, Терек, Баксан, Кубань) содержание тяжёлых металлов (Си, Pb, Zn) в десятки раз превышает установленные санитарные требования Даже в курортных зонах (река Цей, РСО-Алания) концентрация по азоту доходит до 4 ПДК, а по цинку - до 3 ПДК. По индексу загрязнения вода большей части малых горных рек оценивается как «грязная» или «очень грязная» По микробиологическим показателям, по сравнению с пробами воды многолетней давности, качество воды ухудшилось на 10-20%

В пустотах месторождений Северного Кавказа сформированы техногенные месторождения руд, в которых содержание полезных компонентов сравнимо с содержанием их в уже разведанных На Садонском руднике (Северная Осетия) в закладке содержание полезных компонентов превышает нынешнее плановое в 2-4 и более раза Их количество сопоставимо с запасами ещё не отработанной части месторождения Так, на Садонском руднике в 5 млн м3 пустот оставлено 2 млн т полиметаллических руд Минералы легко выщелачиваются из руд водами, вынося в гидросферу десятки и сотни тонн минералов, в том числе полезных компонентов

Количество твердых отходов добычи и переработки 4-х классов опасности достигает 7 млн т Только в г Владикавказе накоплено более 150 т отходов, содержащих кобальт, более 180 т - содержащих селен и ртуть, около 1,5 т отходов, содержащих торий

При объёмах сбросов в окружающую среду до 4 млн м3 в год очистке подлежит до 0,5 млн м3 в год, причём технология очистки не всегда обеспечивает достаточно полное извлечение из стоков тяжёлых металлов Превышение ПДК достигает по цинку - 400 раз, по меди - 40 раз, по свинцу - 15 раз, по нитратам - 250 раз Шахтные воды, сбрасываемые в гидросферу, следует рассматривать как жидкую полиметаллическую руду Существующие в настоящее время инженерные решения позволяют рентабельно извлечь находящиеся в водах металлы, причём после такой обработки шахтные воды становятся менее опасными для окружающей среды

Разрушение экосистемы продолжается и после извлечения руд на поверхность и складирования в отвалах Площадь Унальского хвостохранилища - 61 га, количество отходов - около 300 000 т Площадь Фиагдонского хвостохранилища - 56 га, количество отходов - более 2 млн 303 тыс т Отвалы Садонского СЦК объёмом 230 000 м3, карьеров «Мукуланский», «Высотный» и хвостохранилищ Тырныаузского вольфрамо-молибденового комбината объёмом 22 млн м3 участвуют в развитии оползней, оврагов и размывах субальпийских и горных грунтов Хвостохранилища обогатительных фабрик занимают пойменные земли и представляют дополнительную угрозу окружающей среде, так как в технологии обогащения применяются цианиды и свободная кремнекислота

Тонко размолотая в процессе обогащения кварцевая составляющая загрязняет атмосферу, гидросферу, литосферу и биосферу в целом

Анализом опыта предприятий по добыче и переработке полезных ископаемых Северного Кавказа установлено, что в цепи добычи и переработок степень загрязнения окружающей среды тяжёлыми металлами возрастает примерно на 2-3 порядка В 1995 году из почти 20000 т выбросов от стационарных источников на минералы приходится 8,4 тыс т кадмия, свинца, цинка, меди, мышьяка и др загрязнённые металлами воды активно участвуют в формировании экологического состояния не только горного региона, но и всей акватории Каспийского моря

Горнопромышленные предприятия и металлургический завод по выплавке цветных металлов, преимущественно цинка и свинца, располагаются на реке Терек и его притоках Ардон и Фиагдон

В целом степень загрязненности рек бассейна р Терек по данным наблюдений Гидрометнадзора и Центрводресурсы за последний период имеет тенденцию к улучшению В то же время индекс загрязнения воды (ИЗВ) в створе выше г Владикавказ составил 1,15, а в створе ниже города -1,92, что соответствует классу чистоты III- вода умеренного загрязнения

Значительная часть свинца и цинка, выносимых рудничными водами микроорганизмами и водной растительностью естественных водоёмов переводятся из растворимого состояния в биологические соединения и в конечном итоге накапливаются в организмах ихтиофауны, входящих в пищевой рацион человека Биологические соединения свинца и цинка легко усваиваются организмом человека и могут стать источником онкологических и др серьёзных заболеваний, поражающих центральную нервную и сердечно- сосудистую системы (свинец), вызывают раковые заболевания (цинк), поражают наследственный механизм (кадмий) В результате исследований на животных установлено, что основными органами, депонирующими ионы токсичных металлов, являются почки, селезёнка и печень, что связано с высоким уровнем кровоснабжения, большой поверхностью эпителия Биоаккумуляция координационных соединений выражена ярче, что может объясняться реакциями обмена, в результате которых образуются прочные комплексные соединения и происходит включение ионов тяжёлых металлов (например, цинка и кадмия), в протопорфирин IX

При изучении хромосомных аберраций в метафазах митотического деления клеток костного мозга млекопитающих отмечено, что чувствительными к действию ионов тяжёлых металлов оказываются все стадии клеточного цикла, и повреждения, индуцируемые введенными веществами, могут фиксироваться в истинные мутации в последующих поколениях Поэтому для оздоровления экологической ситуации необходима очистка рудничных вод и стоков обогатительного, перерабатывающего и жилищно-коммунального комплексов

В горнопромышленном комплексе широко используются органические вещества и их эмульсии, в частности, в процессах обогащения руд цветных металлов Особенно широко органические вещества, в том числе минеральные масла и жирные кислоты используются при флотационном обогащении руд

Для управления процессом флотации применяются флотореагенты - собиратели (коллекторы), регуляторы (модификаторы) и пеннобразователи Они обеспечивают избирательность флотации минералов, а также способствуют образованию прочных пузырьков воздуха и всплыванию флотируемых минералов Наиболее распространёнными карбоксильными собирателями являются жирные кислоты и их соли, называемые мылами

Типичным представителем является олеиновая кислота, используемая как основной реагент-собиратель для несульфидных минералов Кроме того, в качестве флотореагентов используются синтетические жирные кислоты, нафтеновые кислоты, соапсток, мылонафт, петролатум и окисленный рисайкл - всё это органические вещества, полученные при перегонке нефти Они дешевле олеиновой кислоты, но являются более слабыми собирателями, чем олеиновая кислота, хотя могут проявлять большую селективность

В технологии флотации могут применяться также собиратели - органические производные серной кислоты общей формулы КОБОзИа, где Я - С„Н2п+ь п = 8 -20, комплексообразующие реагенты, катионные собиратели и др

Катионные собиратели - амины (производные аммиака или аммония), образующиеся при замещении одного, двух или трёх атомов водорода на углеводородный радикал, содержащий 10-18 атомов углерода, например, лауриламин, октадециламин, триэтаноламин и др В пракике часто применяются такие вещества, как керосин, трансформаторное и машинное масло, смолы и продукты перегонки угля , торфа и сланца.

Трансформаторное масло применяют в качестве разбавителя Его получают перегонкой мазута, образовавшегося при переработке нефти и применяется при флотации гидрофобных минералов Для этих целей применяются и другие смазочные масла различного состава. Механизм действия собирателей различен, однако результат их применения в общем и целом таков усиливаются природные поверхностные свойства минералов, на поверхности флотируемых минералов прочно закрепляются пузырьки воздуха, образующиеся во флотомашинах различной конструкции Образующаяся

минералсодержащая пена или плёнка под воздействием архимедовой силы всплывает на поверхность, увлекая за собой частицы ценного продукта

При флотации флотореагенты вводят в пульпу в виде стойких эмульсий или в мелкодиспергированяом состоянии неустойчивых эмульсий масла в воде В общем при флотации в пульпу вводят до 1250 - 2500 г/т органических веществ Это намного превышает любые санитарные нормы при попадании рабочей жидкости в природную среду без очистки

Нефтепродукты, применяющиеся процессе добычи и переработки геоматериалов, постоянно попадают в природную среду В частности, нередко попадание в природные объекта масляных смазочно-охлаждающих жидкостей, применяемых в качестве смазки в двигателях внутреннего сгорания автотранспорта, рабочей жидкости гидросистем грузоподъёмной техники, смазочных жидкостей в горных машинах, трансмиссиях, редукторах и стационарных транспортных механизмах по причине отсутствия технологий, позволяющих утилизировать смазочные жидкости, загрязнённые тонкодисперсными примесями на основе кремния, попадающего в СОЖ при работе механизмов в условиях значительной запылённости, что характерно для горнопромышленного производства

Нефтепродукты имеют сложный качественный состав (различного рода присадки и механические примеси) и попадают в природную среду в практически неизменённом виде, за исключением подвергшихся термическому воздействию, и воздействие их на биоту имеет комплексный характер - воздействие не только масляной основы, но и присадок и примесей

Расчеты показывают, что наиболее биологически активный и плодородный слой почвы толщиной в 10 см при сбросе 10000 дм3 масла будет поражен на площади от 4500 до 12 ООО м2 Масло, попав на растение, нарушает его газообмен и терморегуляцию, процесс поглощения из окружающей среды СОг, фотосинтез, а из почвы путём капиллярного поднятия по корневой системе проникает внутрь растения и нарушает также водно -солевой обмен растения, вызывая его гибель

Лишённая растительного покрова почва подвергается усиленной эрозии, особенно в условиях горного и предгорного ландшафтов Ежегодная эрозия составляет от 1 до 60 т/га в зависимости от рельефа местности В РСО-Алания эрозионно-опасными являются 56 % от общей площади сельскохозяйственных угодий

Сброс эмульгированной органики в водоёмы прежде всего приводит к снижению количества растворённого кислорода и поражению органов кислородного обмена у водной фауны с её последующей гибелью

Попадание в окружающую среду стоков, загрязнённых ионами тяжёлых металлов (ТМ) и нефтепродуктами в различной форме, может приводить к концентрированию ионов ТМ в растениях (как в водных, так и в наземных), в организмах животных и рыб, и последующему переходу их в опасных концентрациях в пищевые продукты человека

Деградация экосистем при попадании в них любых загрязняющих веществ опосредованно отражается на здоровье и уровне благосостояния населения

Таким образом, сброс нефтепродуктов в окружающую среду резко нарушает сложившийся баланс в экосистемах Он особенно опасен в горной местности ввиду возможной ветровой и гидроэрозии почв Недопустим сброс в окружающую среду недостаточно очищенных стоков промышленных предприятий в горной и предгорной местности РСО-Алания, которая является курортной территорией, где сложились неповторимые и весьма уязвимые биогеоценозы

Одним из направлений работы по улучшению экологической обстановки в зоне влияния промышленных предприятий является рециклизация отработанных масляных и водно-масляных СОЖ применяемых в различных отраслях промышленности, в т ч при экстракционном извлечении цветных металлов, а так же обезвреживание водных растворов и стоков, содержащих ионы тяжёлых цветных металлов В некоторых случаях

отработанные СОЖ и стоки могут рассматриваться как источники вторичного сырья или топлива

Многокомпонентность производственных отходов и стоков, разнообразие свойств их составляющих, обуславливает необходимость применения комплексных методов очистки или регенерации данных веществ

В настоящее время наиболее перспективными способами защиты окружающей среды от влияния вредных промышленных выбросов являются комплексные технологические схемы, основанные на физико-химических методах переработки обеднённого или вторичного сырья

Смазочно-охлаждающие и пылеулавливающие жидкости, включающие компоненты нефтепродуктов, в том числе масла, широко распространены в горнопромышленном комплексе Особо выделяется объемами потребления масляных СОЖ автотранспортная составляющая горнопромышленного комплекса, в которую направляется до 55,4% общего потребляемого объёма Сбор и рециклизация этого опасного токсиканта составляет не более 36%

Масляные и водно-масляные СОЖ применяются для смазки трансмиссий и стационарных транспортных механизмов, в том числе редукторов, в траспортерах, клетях, подъемниках и т п Стационарные двигатели внутреннего сгорания, в частности, дизель-генераторы резервных систем освещения, вентиляции, подъёмных механизмов и внутришахтного транспорта потребляют до 6,5% от общего объема продаж СОЖ, собрано для рециклизации бывает не более 13,3% от используемого объема В гидравлических системах шахтных механизмов используется до 11,9% общего потребляемого объёма СОЖ Собираемость этих масел не более 40% Основной загрязняющей примесью здесь является силикатная тонкодисперсная пыль

Трансформаторы и компрессоры горного оборудования потребляют до 5% общего потребляемого объема масляных СОЖ Из этого объёма практически все это масло попадает в окружающую среду в виде испарений и проливов

Для прочих нужд, в том числе для пылеподавления, защиты от коррозии и экстракционного извлечения ионов тяжётых металлов из рудничных вод применяется до 5,3% от общего объема продаж нефтепродуктов, сбор для регенерации составляет до 27,6%

При проведении взрывных, буровых, погрузочно-разгрузочных и транспортных работ в горнопромышленном комплексе важную роль имеет пылеподавление Для этого рекомендованы различные пылесвязующие вещества, втом числе топочный мазут, битумные эмульсии, каменноугольные дегти и др

Итого, из общего объема потребляемых в горнопромышленном комплексе СОЖ собирается до 30,2% масляных СОЖ, являющихся сильными токсикантами, попадающими в окружающую среду и способных образовывать "линзы" нефтепродуктов, появляющиеся в местах нахождения крупных предприятий Вредные отходы попадают в окружающую среду в виде масел и водно-масляных эмульсий, поражающих практически все компоненты горных биогеоценозов

Нефтепродукты загрязняют водоносные горизонты, в том числе и питьевые, а так же поверхностные водные потоки, в частности, реки Ардон, Терек, Фиагдон Таким образом, проблема сбора, регенерации и рециклизации масляных и водно-масляных СОЖ весьма актуальна для всего горнопромышленного комплекса В условиях горного производства в масляную СОЖ транспортных механизмов, трансмиссий и компрессоров попадает в основном тонкодисперсная силикатная фаза, образующая трудноразделимую пульпу Аналогичные отходы образуются при обработке технического камня в приборостроении, где масляная СОЖ применяется как рабочая жидкость

В исследованиях применяли реагенты в виде кристаллогидратов и безводных солей щелочноземельных и тяжёлых металлов, смеси реагентов, кислоты и щелочи, другие растворы электролитов, в том числе отработанные Для сорбционной доочистки водной фазы использовали активированный уголь и глинистые материалы, которые, кроме того,

использовали и как коагулянты В качестве экстрагента применяли смазку СП-3 состава, % мае • олеиновая кислота 10 -12, триэтаноламин 4,5-6, машинное масло - остальное

Для разрушения коллоидной структуры отработанной масляной СОЖ применяли растворы №ОН и ИагСОз различной концентрации В ряде случаев в пульпу вводили затравку (остаток осадка от предыдущих опытов) и коагулянта - гидроксид и оксид алюминия, глинистые материалы. Степень извлечения масла определяли по количеству выделившегося масла. Количество твёрдой фазы определяли взвешиванием прокалённого остатка

Для снижения устойчивости отработанной водно-масляной эмульсии, образованной компонентами смазки СП-3, в коллоид вводили реагенты в различных количествах, обеспечивающих разделение фаз В качестве реагентов использовали щёлочи, кислоты, в том числе и отработанные электролиты, содержащие ионы тяжёлых металлов, соли щелочноземельных и тяжёлых металлов в виде растворов и порошков После разделения фаз и осветления водной фазы определяли концентрацию в водной фазе органики и ионов металлов, рН, жёсткость, содержание нефтепродуктов Водную фазу в некоторых случаях дополнительно пропускали через слой активированного угля или обрабатывали смесью глинистого материала с ламповой сажей Образовавшийся осадок после применения кальцийсодержащих реагентов прокаливали в муфельной печи при температуре до 1000 °Сдля регенерации реагента

Экстракцию осуществляли из водных растворов солей металлов с использованием в качестве экстрагента смазки СП-3, раствор тщательно перемешивали и либо нагревали до заданной температуры, либо выдерживали при комнатной температуре Экстракт отделяли от рафината, в рафинате определяли концентрацию металла, содержание металла в органической фазе рассчитывали по разности между концентрацией металла в исходном растворе и рафинате

Для оценки эффективности процесса очистки масляной СОЖ использовали показатель извлечения

Е = <Г0ЧИИ/У„СХ) 100% (1)

где Кочиш - объем очищенного масла, Гисх-обьем масла в пульпе

Для количественной оценки процесса экстракции использовался коэффициент распределения О -отношение концетрациий металла в органической и водной фазах

~ С ор[/С мудн = (Р'водн /Рэхстр) (С/ водн воднУ Сг ВОДН (2)

Здесь Гэкстр - объём экстрагента, Уют - объём водной фазы, С/ ют - начальная концентрация иона металла в водной фазе, С^гтт - равновесная концентрация иона металла в водной фазе

По результатам исследований определена сорбционная обменная ёмкость активированного угля и глинистого материала в смеси с сажей по растворённой органике (СОЕ)

СОЕ = (Сорн-Соря) К/шюрбе™, мг/г сорбента (3) где Сорг1 - начальная концентрация органической фазы в водной фазе, С0рГ2 -

равновесная концентрация органической фазы в водной фазе, V- объём водной фазы, "¡сорбента - масса сорбента

Выборочно, методом статистического анализа эксперимента по текущим результатам определения концентраций для ионов металлов рассчитаны дисперсия (5%оспр) и ошибка воспроизводимости (5цоспр)

Пульпа отработанной СОЖ представляет собой гелеобразную структуру, в которой тонкоизмельченные частицы камня коллоидных размеров образуют сплошную пространственную сетку, заполненную СОЖ При малом радиусе частиц седиментация под действием гравитационных сил протекает очень медленно Так, в исследуемой системе время осаждения частицы на 1см составило 3-е суток, откуда по закону Стокса, который для сферических частиц имеет вид

и^р-^Щ, (4)

определена скорость седиментации и= 3,858 10 см/с

Для очистки отработанной пульпы СОЖ от примесей использовали щелочные реагенты ИаОН и №гСОз, а в качестве исходной СОЖ - масло марки И-20А В табл 1 описаны основные технологические параметры проведенных испытаний по очистке СОЖ, реагент - Ка2С03

Таблица 1

№ Содержа- Объем добав Темпера- Извлечение масла из СОЖ, объем

п п ние соды в раствора соды, % от объёма исходной пульпы тура, К от объёма СОЖ в пульпе

растворе, % мае Время отстаивания, ч

0,5 1,0 1,5 3,0 5,0

1 17,7 3,3 333 21 31 61 64 65

2 17,7 7,0 333 25 35 62 64 68

3 17,7 10,0 333 28 39 63 67 70

4 17,7 16,7 333 30 42 64 78 82

5 17,7 23,3 333 32 46 65 80 85

6 5,0 3,3 333 0 7 18 28 35

7 5,0 7,0 333 16 28 37 56 62

8 5,0 10,0 333 32 49 56 61 67

9 5,0 16,7 333 33 58 68 73 80

10 5,0 23,3 333 35 67 80 81 82

11 0,1 23,3 333 0 37 58 59 61

12 0,5 23,3 333 0 42 63 64 65

13 1,0 23,3 333 0 44 65 66 67

14 1,5 23 3 333 30 50 64 65 68

15 2,0 23,3 333 34 55 62 70 75

16 5,0 23,3 313 13 25 30 35 40

7 5,0 23,3 323 29 42 45 55 64

18 5,0 23,3 348 36 68 72 84 87

19 5,0 23,3 353 45 74 75 87 92

Осуществлено испытание очищенной СОЖ на операции резки технического камня Каких-либо отклонений в технологическом процессе не обнаружено, исследование очищенного масла позволяют утверждать, что свойства СОЖ полностью восстановлены и она может быть использована как рабочая жидкость в машинах и механизмах Проведена повторная очистка СОЖ с последующим её использованием в технологическом процессе резки камня Результаты аналогичны приведённым в табл 1 На основании испытаний предложены способы очистки отработанной масляной СОЖ

1) Пульпу обрабатывают 2-10 %-ным водным раствором КаОН в количестве 3-17 % от объёма пульпы при непрерывном перемешивании и нагревании до 45-65 °С с последующей выдержкой нагретой смеси до разрушения коллоидной структуры геля Затем разделение фаз осущест-вляют по удельному весу без нагрева при периодическом медленном перемешивании фазы кремневого остатка, часто сливая отстоявшуюся СОЖ

2) Пульпу обрабатывают при 40-70 °С 0,1-17,7 % водным раствором карбоната натрия в количестве 3,3-23,3% от объема исходной масляной смазочно-охлаждающей жидкости, выдерживают при этой температуре и удаляют масляную фазу по мере её выделения

Технико-экономические расчёты показали, что более перспективна замена щелочи на соду, так как возрастает ценообразование, полезна и воздушная аэрация пульпы Сода дешевле, широко распространена в различных технологических процессах и менее химически активна, чем щелочь, и, следовательно, менее экологически опасна Таким образом, использование содового варианта проведения процесса более экономически, экологически и технологически приемлемо и дает несколько больший эффект, чем щелочной вариант

При разрушении сетчатой структуры теля щелочным раствором протекают сложные реакции, как, например,

Ре3++ЗН20 = Ре(0Н)3+ЗН+, (5)

№2++2Н20 = №(ОН)2+21Г, (6)

Си2++2Н20 = Си(ОН)2+2Н+, (7)

N32003 +Н20 = №ОН+ Н20 + С02Т (8)

ЫаОН+ БЮз = ^Юз + Н2о1" пар (9)

Выделяющиеся по реакциям (6-10) углекислый газ и водяные пары способствует разрушению сетчатой структуры геля, высвобождая масло и транспортируя его в поверхностный слой Размер газового пузырька оказывает существенное влияние на процесс разделения фаз пульпы

Для пузырька, находящегося на границе раздела фаз масло/пульпа, можно принять избыточное давление АР равным сумме атмосферного (Р*™) и гидростатического давления слоя масла высотой /г

ДР = /£ЯЙ + Л™>Па. (10)

Из уравнения (11) можно рассчитать минимальный радиус газового пузырька, необходимый для всплытия его на поверхность масла высотой И На рис 1 приведён график зависимости размера пузырька от высоты слоя очищенной масляной фазы

Оптимальный размер пузырька, условия смачивания, кинетические и другие параметры процесса разделения фаз в значительной мере определяются физико-химическими закономерностями теории устойчивости золей

Отношение скоростей перемещения газового пузырька в масляной фазе и в фазе пульпы составит

Ум/К = (Рг - рл V» / (Рг-Р^пп =1,76 (11)

Резким изменением скорости движения пузырька газа на границе раздела пульпа/масло объясняется наблюдаемое в эксперименте явление "вскипания" масляного слоя, возникающее при разрушении коллоидной структуры

Экспериментально установлено, что при комнатной температуре оптимальные значения высоты масляного слоя находится в пределах 1,5 - 5,0 мм, при этом радиус пузырька составит от 0,1 до 0,5 мм Отсюда следует вывод, что как только толщина слоя выделившегося масла достигнет 5 мм, масло необходимо сливать, оставляя слой около 1,5 мм

Была составлена математическая модель, описывающая зависимость извлечения масла из СОЖ от комплекса независимых параметров заданных в табл 1.

Е(Х)= -3,772 10 3 + 4,168С + 5,851 У+ 21,294Т+ 31,447т - 0,163с2 -0,126^--О.ОЗГ2 - 4,146т2 + 4,586 10"3^ + 4,057 10"3Кт (12)

где Е(Х) - извлечение очищенного масла, %, С - содержание соды в добавляемом растворе, % мае, V - объем добавляемого раствора ИазСОз, % от объёма пульпы, Т-температура, К, т- время процесса, ч

Рис 1 Зависимость радиуса пузырька газа от высоты слоя масла

Для расчета коэффициентов математической модели использовали метод наименьших квадратов для линейной комбинации произвольных функций

Возрастание значений перечисленных параметров приводит к увеличению извлечения Исходя из анализа полученных данных выбраны концентрация С = 5 % как наиболее технологически приемлемая и Т = 333 К ввиду возможной термической деструкции масла при более высоких температурах На рис 2 показана поверхность отклика функции (13), рассчитанная с помощью программы МайСас!

Из анализа поверхности Е - /(У,т) видно, что оптимальные значения параметров процесса не выходят за границы исследуемой об части

Технологически обоснованным является проведение процесса за время 1,5-2,5 часа, объём используемого реагента с концентрацией 5 % №гСОз - от 7 до 23% от объёма исходной пульпы

Е(У, т), %

•80 .60 -40

Рис 2 Поверхность отклика зависимости извлечения Е(У, т) от объёма реагента К в интервале 0 -25 % и от времени проведения процесса т в пределах 0 - 5 ч

На рис 3 показана зависимость извлечения очищенного масла Е, %, от температуры Г, К, при времени отстаивания 0,5 - 5,0 ч

т К

Рис 3 Зависимость извлечения очищенного масла Е, % от температуры Т, К Зависимость Е = /(Т) (рис 3) для времени отстаивания т = 1,0 ч описывается уравнением (коэффициент детерминации к2 = 0,9615)

Е = -0,0353Т2+ 24,734Т - 4256,7 (13)

Из данных рис 3 для интервала температур 40-80 °С при времени отстаивания 0,5 и 1,0 ч получено уравнение

1п(ДЕ/Дт) = -2889/Т + 11,148 (14),

коэффициент корреляции Я=0867, откуда величина энергии активации реакции Е= 24 кДж/моль.

Величина энергии активации свидетельствует о том, что, вероятно, процесс лежит в кинетической области и лимтиргуегся реакциями типа (5-9)

Использование в качестве затравки части свежеосаждённой кремневой фазы улучшает показатели процесса очистки СОЖ В некоторых случаях для ускорения отстоя вместе со щелочным раствором добавляют вещества, способствующие ускоренному осаждению кремневого остатка, например, А1(ОН)з, который образует объемные хлопьевидные осадки, адсорбирующие примеси и быстро осаждающуюся в масле алюмосиликатную гидрофильную фазу

Как показал опыт, количество порошка А1(ОН)з надо брать из расчёта не менее 5 % от массы щелочного раствора Так же весьма эффективны в этом отношении и глинистые материалы, являющиеся хорошим соосадителем взвешенных частиц из жидких дисперсионных сред

В табл. 2 приведены результаты извлечения масла при использовании затравки а также затравки с добавкой гидроксида А1(ОН)3, реагент - 2 %-ный раствор соды, температура 60 "С.

Таблица 2

Коагулянт Объём реагента, Извлечение масла Е, %

объёма исходной от объёма очищаемой пульпы

Пульпы для времени отстаивания т, ч

0,5 1,0 1,5

Затравка 23,3 35,1 63,2 87,7

Затравка +А1(ОН)3 10,0 35,1 68,4 98,2

На рис. 4 показана зависимость извлечения очищенного масла Е, % мае., от концентрации раствора соды С, % мае., при использовании затравки из ранее выпавшего кремневого осадка. В табл. 3 приведены уравнения линейной регрессии, построенные по данным рис.4.

ТаблицаЗ.

Время х, ч Е = аС + Ь Коэффициент корреляции Я

а в

0,5 21,516 -8,5468 0,7908

1,0 11,854 41,308 0,9288

1,5 10,182 65,614 0,9274

;

■60-70 ■50-60 ■40-50) □30-40 □ 2030; ■ 10-20! В0-10 ]

Е, % объём

Рис 4 Зависимость извлечения очищенного масла Е (% мае) от концентрации раствора соды С (% мае.) для времени отстаивания т, ч 0,5,1,0,1,5 при 60 °С, объёме раствора соды 23,3% от объёма очищаемой пульпы и использовании затравки из ранее выпавшего кремнёвого осадка

Для определения оптимальных значений параметров процесса на основе математической модели (13) была сформирована функция критерия оптимизации Q, которая показывает доход от возвращения масла в процесс производства в зависимости от эксплуатационных расходов дп времени разделения т и стоимости возвращаемого масла я01|

(2 —щ011 - сг№:со,д n3,00, (15)

где (ЖагСОз - масса соды, добавляемой в процесс, </ N82003 - стоимость 1 кг соды, V, -объём реактора, необходимый для обработки 1 м3 СОЖ

После необходимых преобразований для концентрации раствора соды С = 5 % получено выражение

0(У,т)= 10Е(Г,^0,,-(^СЫа2СОзрШ2СО3^Ка2СОз/10)-(1+У/100)тду (16) где т) - доход от процесса очистки СОЖ, р/(ч м3сож)

Подставив значения по д0,1 =1,7 р/дм3, и 280 р/(м3ч), по данным заводской практики, рассчитали функцию (16) в исследуемой области независимых параметров Полученная поверхность, (рис.5) имеет ярко выраженный экстремальный характер Область оптимальных значений, характеризующуюся наибольшим доходом от процесса очистки СОЖ, определяем с помощью МаШСАО, в котором используется метод Ньютона для поиска экстремума

Получены следующие оптимальные условия объем добавляемого раствора соды - 9,14 дм3, время процесса разделения - 1,63 ч Выбранные условия соответствуют наибольшему доходу от процесса - 65,6 р/(ч м3сож)

Рис 5,Поверснстст£лигафункцш1фтериястимюацш:шретш

Анализ экспериментальных данных табл 3 и поверхности отклика ()=/ (У,х), (рис 5), подтверждает вывод о том, что наиболее экономически целесообразным является проведение процесса очистки СОЖ в течение 1,5-2 часа при объёме используемого реагента 5 % от объема исходной пульпы и температуре, не превышающей 60°С (333 К) На рис б изображена технологическая схема периодического процесса очистки СОЖ Полученный после очистки СОЖ осадок, имеющий основой БЮг и щелочную реакцию, может найти практическое применение, например, в производстве стекла или силикатного клея, нейтрализатора при очистке кислых стоков промышленных предприятий, что позволит осуществлять замкнутый цикл безотходного производства

Н20 ЫаОН А1(ОН)3

Рис б Технологическая схема периодического процесса очистки СОЖ На рис 6 цифрами обозначены 1 - сборник отработанной пульпы, 2 - расходный бак реагента, 3,4,5 - ёмкости для воды, щелочи и А1(ОН)з, 6 -электродвигатель с редуктором и мешалкой, 7 - слой очищенного масла в аппарате, 8 - слой разрушающегося масляно-кремневого коллоида, 9 - слой кремневого осадка, 10 - нагреватель, 11 - внешний корпус обогреваемого реактора

Весьма вредными выбросами являются промышленные коллоидные растворы Наиболее устойчивыми коллоидами являются эмульсии, в состав которых входят эмульгаторы и стабилизаторы - например, олеиновая кислота и триэтаноламин Эти вещества входят в состав распространённой в промышленности СОЖ на основе смазки СП-3 В случае их отсутствия, согласно теории Смолуховского, период коагуляции эмульсии составил бы

т = Зг)/8£7уо (17)

численное значение т = 3,1 10 Зс Скорость образования новой фазы будет определяться скоростью движения агрегатов дисперсной фазы под воздействием гравитации сквозь слой дисперсионной среды Очевидно, что существует оптимальный радиус агрегата, при котором уравновешивается скорость движения частицы, сопротивление среды и геометрические размеры частицы При этом радиусе справедливо будет равенство между силой поверхностного натяжения, не дающей каше раздробиться, и силой сопротивления среды

При использовании в качестве реагента, разрушающего эмульсию, нерастворимых солей кальция или магния можно добиться обращения фаз эмульсии с последующим разделением фаз по гравитационному параметру на осадок кальциевого (магниевого) мыла и водную фазу, в которой содержание органики незначительно

В результате одностадийной кальциевой очистки возможно снижение концентрации органики в 15^520 раз Остаточная концентрация органической фазы находится в пределах 3,35^0,096 г/дм3 Дальнейшая доочистка водной фазы от растворённой органики возможна при использовании сорбентов - активированного угля или глинистых материалов

Основные результаты экспериментов по разрушению водно-масляных эмульсий приведены в табл 4

Таблица 4

№ п/п Реагент Расход реагента на заданный объём, г, мл, Содержание в конечном растворе Степень очистки, 5 Темпера- ту-$ Время полного разделения фаз Расход СаО , на 1м раствора, кг

Са'+, г/л органики, г/л

1 9 2 3 4 5 6 7 8

1 Са(ОН)2жм/1 20г 1,002 0,315 158,7 50 4 мин 51,50

2 То же 27,5 г 0,66 1,93 25,9 20 8 мин 75,69

3 СаО ПОРОШОК 10,0 г 0,74 2,25 22,2 20 6 мин 50

4 То же 5,0 г 0,284 1,90 26,3 50 10 мин 25,0

5 СаБОд порошок 10,0 г 0,94 2,010 24,9 20 10 мин 20,60

6 Тоже 3,0 0,25 1,90 26,3 50 2 сут 6,20

7 СаСОз порошок 10,0 г 0,26 1,86 26,9 20 7 мин 37,84

8 Тоже 40,0 г 0,332 3,35 14,9 50 12 мин 44,82

9 То же 12 г 0,758 1,90 26,3 50 90 мин 45,41

10 Са(ОН)2 насыщенный р-р 850 мл 0,60 1,105 45,2 20 3 часа 23,96

11 То же 540 мл 0,62 0,72 69,4 50 1 сут 15,22

12 Са(ОН)2 Насыщенный р-р 4900 мл 0,170 0,096 5208 50 1 сут 14,0

13 Кипячение - - 100 21 сут -

Установлено, что порционное введение реагента при тщательном перемешивании резко сокращает расход реагентов, повышение температуры способствует ускорению протекания процесса обращения фаз эмульсии, разбавление при использовании растворов реагентов, в том числе насыщенного раствора Са(ОН)г, ведёт к резкому уменьшению остаточных концентраций Са2+ и органики По данным экспериментов можно

сделать вывод о том, что наилучшим реагентом является СаБОд, очевидно, за счёт более высокой, чем у СаСОз и СаО, растворимости Влияние температуры может быть объяснено повышением растворимости масла в водной фазе, что значительно повышает устойчивость эмульсии

Разработана тжнолэгичэжая схема процкса отиетки раствора смазки СП-3 от масляных компонентов, в том числе от олеиновой кислоты и масла с применением в качестве омыляющего реагента солей и растворов солей щелочноземельных металлов Осадок,

образующийся в процессе очистки водной фазы соединениями кальция (магния), может быть использован либо для регенерации реагента (в тч СаО) с целью применения в качестве оборотного, либо как добавка к флюсам в различных пирометаллургических аппаратах, в том числе как добавка в обжигаемый материал при обжиге доломита.

Водно-масляная эмульсия

кальциевый реагент

осаждение

осадок

1 флюс ] обжиг доломита регенерация лоочистка-► I в оборот

раствор

Рис 7 Технологическая схема очистки водно-масляной СОЖ солями щелочноземельных

металлов

Образующиеся в процессе разрушения эмульсии мыла щелочноземельных металлов можно растворять в слабом растворе соляной кислоты с выделением масляной фазы и водного раствора хлорида кальция (магния)

Этот раствор хлоридов может быть использован в качестве электролита, разрушающего устойчивые эмульсии, а масляная фаза, выделяющаяся при разрушении эмульсий электролитами, может найти применение как топливо

Все без исключения электролиты вызывают коагуляцию коллоидных растворов при увеличении концентрации их в растворе до некоего, различного для разных электролитов, критического значения Ск, называемого порогом коагуляции Известно, что техническая смазка марки СП-3, широко используемая для приготовления смазочно - охлаждающей жидкости в различных областях промышленности, в том числе при экстракционном извлечении металлов, является хорошим экстрагенгом ионов тяжелых металлов

В табл 5 представлены основные результаты экспериментов по инвертированию эмульсии с применением электролитов

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что отработанный экстрагент может быть регенерирован и возвращен в цикл экстракции

Таблица 5

№ п.п Реагент Расход реагента по иону металла, г/дм Конечная концентрация в водной фазе, г/дм3 Коэффициент распределения, I)

Металла органики

1 Си 804 5Н20 0,45 0,084 2,01 139,33

2 Сг2(804)з 0,35 0,069 2,07 1564,3

3 РеБ04 7 Н20 2,5 0,44 1,85 129,44

4 СиС1 10,0 1,55 2,9 103,58

5 СиС12 0,25 0,02 2,51 218,5

6 Ре(Ш3)з 2,5 1,10 2,07 63,61

7 №804 0,6 0,15 2,21 57,0

8 Ре2(804)3 0,5 0,21 2,27 22,304

9 8ПС12 15 10,8 3,5 7,39

10 гп во« 1,15 0,79 2,51 8,66

11 А1С13 2,3 1,84 2,29 4,75

12 СаС12 1,5 0,28 1,92 82,79

13 3,67 2,97 2,4 34,64

14 СаС12+М8С12 0,5 0,024 175 422 86

16 №С1 1,5 - 2,39 -

17 ЫаОН 20,0 - 3,94 -

18 Н2804 2К - 1,89 -

19 Ш03 5И - 1,90 -

При объединении растворов, содержащих эмульгированную органику и ионы цветных металлов, последние активно экстрагируются органической фазой, причём есть основания полагать, что процесс наиболее полно и быстро проходит в момент разрушения эмульсии, так как именно тогда вещества наиболее активны вследствие действия факторов, приводящих систему в состояние термодинамического равновесия

В процессе экстракции образующийся между ионами металла и составляющими экстрагента комплекс сольватируется в органическую фазу Прочность сольватирующихся комплексов ионов цветного металла и составляющих экстрагента позволяет осуществлять экстракцию цветных металлов в области рН растворов, близких к величине рН их гидратообразования, которая зависит от начальной концентрации (активности) иона металла, наличия других ионов, ионной силы раствора, температуры и других факторов Изменение рН раствора в процессе экстракции и необходимость его регулирования для поддержания постоянной величины свидетельствуют о значительном влиянии кислотно-основных характеристик раствора на ход экстракции Результаты экстракции определяются конкуренцией двух процессов гидратации и сольватации

Для исследования состава солъватированного комплекса и образующихся в нём связей использовали метод инфракрасной спектроскопии ИК- спектры экстрактов хрома и меди показаны на рис 8

Рис 8 1 - ИК спектры 1- экстракта меди (II), 2 -экстракта хрома (III) экстрагент - смазка СП-3 В ИК- спектрах экстрактов меди (II) и хрома (III) обнаружены ОН- группа, входящая во внутреннюю координационную сферу металла, 3400 см"1; валентные колебания связанных групп ОН, 2700-2600 см"1, полосы, характеризующие координационную связанную воду, вблизи 800 см'1, полосы поглощения в области 1700 и 1450-1380 см'1, относящиеся соответственно к асимметричным и симметричным валентным колебаниям координированных с металлом карбоксильных групп, - связь металл - кислород, 720 - 700 и 420 см "', симметричные колебания координированных с металлом аминных групп, 1600 - 1620 см"1, связь металл - азот, 650-504 и 650-580 см"1 С учетом результатов анализа ИК-спектров экстрактов меди и хрома, механизм экстракции ионов меди и хрома технологической смазкой марки СП-3 может быть представлен уравнениями комплексообразования вида

4(Си%+5(КС00Жз'Ы)0+Х(0Н-)в+У(Н20)в=

=(Сщ(ОН)х(ЯСООда3'К)5у'Н20)0+у"(Н20) (18)

3(С|3+)в+5(ЯСООНЯз'>0о+Х(ОН>+У(Н2О)в= =(Сгз(ОН)х(ЯСООГОз К)5У'Н20)о+У '(Н20) (19)

Разработан способ взаимоочистки сточных вод, содержащих эмульги-рованные органические вещества, и электролитов - растворов, содержащих ионы цветных металлов, в тч шахтных вод, позволяющиий избежать стадию образования осадка за счет экстракции ионов тяжёлых металлов в масляную фазу При этом способе взаимоочистки сточные воды сливают в таком объёмном соотношении, которое обеспечивает очистку осветлённой водной фазы от экологически опасных составляющих до уровня ПДК или до такого их содержания, которое позволяет использовать очищенную воду для технических целей

В качестве растворов электролитов можно использовать шахтные воды, содержащие ионы тяжёлых металлов, отработанные растворы ванн травления, гальванических ванн, их промывные воды, солевые растворы, кислые и щелочные сточные воды Масляную фазу, очищенную от ионов тяжелых металлов, также можно использовать для технических целей Таким образом, реализуется замкнутый цикл безотходного производства

Для реализации предлагаемого способа взаимоочистки необходимо выполнение следующих условий

1 Величина рН и температура объединённого стока должны обеспечивать максимальную эффективность экстракции (коэффициент распределения й»\)

2 Концентрация экстрагируемого вещества в экстракте не должна превышать его концентрацию в насыщенном растворе экстракта (УК<С„)

Уравнения материального баланса определяют условия выбора концентрации Ст и объёма N отработанного технического раствора электролита для заданной сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества

С7-Хк",-(1+С3р-'ф-1))У=1 (20)

Здесь Q - отношение объёмов сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества, и отработанного технического раствора электролита, Су концентрация экстрагируемого вещества в объёме отработанного технического раствора электролита, мг/ дм3, р - плотность экстрагента, мг/ дм3 X - концентрация экстрагируемого вещества в рафинате, мг/ дм , С,-концентрация экстрагента в объеме сточной воды, содержащей эмульгированные органические вещества, мг/дм3, Б -коэффициент распределения экстрагируемого вещества между экстрактом и рафинатом, Данный способ взаимоочистки укладывается в схему экстракции с прямотоком

На рис 9 показана схема прямотока и рабочая линия прямотока согласно уравнению У, = Я (Хо - Лу , где ЛГК - концентрация экстрагируемого вещества в рафинате, мг/ дм3, Ук - концентрация экстрагируемого вещества в экстракте, мг /дм3, X - отношение объёмов водной фазы и экстрагента в объединенном стоке,

V,,

-*УК

Ук

к У=БХ

(1 -

х„

Рис 9. Схема прямотока и рабочая линия прямотока.

Эколого-экономический эффект от природоохранных мероприятий различного назначения определяется величиной предотвращённого народно-хозяйственного ущерба, выявляемого как на самом предприятии, так и в окружающей его природной среде На величину экономического эффекта также влияет экономия от платежей природопользования за загрязнение водного бассейна

В нашем случае эколого-экономический эффект от внедрения технологической схемы выражается следующим уравнением

Э = ЦУУдШ„)/С> + ГС+ (Яд - Я „) ■- Побш, (21)

где Э - эколого-экономический эффект от природоохранных мероприятий, руб/год, Уул • показатель удельного ущерба водным ресурсам, наносимого единицей приведенной массы загрязняющих веществ в рассматриваемом регионе, Г- объём воды, возвращаемой в производство, м3/год, С- стоимость оборотной воды, р/м5, Яд _ сумма платежей до очистки сточной воды, руб/т, Я п - сумма платежей после очистки сточной воды, р/т Кэ -коэффициент экологической ситуации, для РСО-А = 1,17, М„ - приведенная масса загрязняющих веществ, Д - годовой прирост дохода от улучшения произ-водственной деятельности, руб Я^щ - общая плата за сброс сточных вод

Плата за сброс сточных вод определяется следующим образом

Побщ=Пл+ПсЛ, (22)

где Ял - плата за сброс в пределах лимита, Я^ - плата за сверхлимитные выбросы сточных вод

Общий экономический эффект от внедрения технологической схемы очистки сточных вод может составить до 31504,936 тыс р /год при объёме стоков 175200 м3/год

Заключение

1 Уникальные биогеоценозы, сложившиеся в предгорных и горных районах Северного Кавказа, требуют повышенных мер экологической безопасности со стороны промышленных предприятий, в производственных циклах которых присутствуют вредные выбросы, в том числе минеральные масла, водно-масляные эмульсии, ионы тяжёлых цветных металлов.

2 Физико-химическое состояние компонентов в исследуемых масляных и водно-масляных эмульсиях весьма специфично и требует применения комплексных методов их извлечения

3 Разработаны способы регенерации минеральных масел для улучшения экологической обстановки в зоне влияния промышленных предприятий за счёт регенерации, утилизации и оборотного использования продуктов очистки и реагентов

3 1 Разработаны реагентные способы очистки масляной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) разрушением коллоидной структуры геля

3 2 Исследованы физико-химические процессы, протекающие при разрушении сетчатой структуры геля щелочными растворами, измерены плотность, вязкость, поверхностное натяжение и другие параметры, рассчитаны размеры газового пузырька, возникающего в результате протекания сложных физико-химических процессов и транспортирующего масляную фазу в поверхностный слой, рассчитана оптимальная высота слоя масляной фазы

3 3 Создана математическая модель процесса очистки масляной СОЖ с использованием в качестве реагента 5% раствора соды

3.4 Рассчитана энергия активации процесса, определена лимитирующая стадия процесса очистки масляной СОЖ

3 5 Проведена оптимизация процесса очистки масляной СОЖ, определены оптимальные технологические и экономические параметры проведения процесса

3 6 В производство точных технических камней внедрён (акт испытаний № , акт внедрения № , лицензионный договор № ) способ очистки отработанной масляной смазочно - охлаждающей жидкости, получен значительный экономический эффект

4 Разработан способ очистки водного раствора от эмульгированой и диспергированной органической фазы, предусматривающий разрушение поверхностно-активного вещества, стабилизирующего эмульсии

4 1. Для удаления диспергированных и эмульгированных масел из водных сред использовали мало- и труднорастворимые соединения щелочноземельных металлов, которые вводили в несколько приёмов до разрушения эмульсии, как в виде порошка, так и в виде растворов Регенерация соединения кальция осуществлялась прокаливанием, а так же обработкой раствором соляной кислотой Продукты регенерации использовали повторно

4 2 Регенерацию отработанной водно-масляной эмульсии осуществляли так же растворами электролитов, использовали растворы кислот, щелочей, хлоридов щелочноземельных металлов (кальция и магния), солей тяжёлых металлов, а так же их смесей Установлено, что наилучшие результаты по коэффициенту распредетения получаются при проведении процесса в области рН гидратообразования при повышенной температуре

4 3 Разработан способ взаимной очистки сточных вод, который включает введение растворов, содержащих ионы ТМ (электролитов) в сточные воды, содержащие эмульгированные в водной фазе органические вещества, с последующим разделением водной и органической фаз При этом эмульгированные органические вещества экстрагируют ионы тяжелых металлов Процесс описывается уравнениями прямотока Выведено уравнение, связывающее основные параметры процесса, по которому можно рассчитать (по данным о концентрации стоков и по требуемому уровню очистки) необходимые соотношения объемов сливаемых стоков Данная методика применима для любых электролитов и СОЖ Проведены полупромышленные испытания данной технологии, получен положительный результат, приведённый в акте испытаний

4 4 Эколого-экономический эффект от внедрения технологической схемы очистки сточных вод и рециклизации СОЖ по основным экологически опасным составляющим будет состоять из величины предотвращенного ущерба и годового прироста дохода за счёт создания системы водооборота и составит до 31504,936 тыс руб при объеме воды до 175200 м3 /год

5 Анализ всей совокупности проведённых исследований позволяет сделать вывод о том, что некоторые отходы промышленных предприятий можно перерабатывать таким образом, чтобы снизить содержание экологически опасных составляющих до норм ПДК, что улучшит экологическую ситуацию в зоне влияния промышленных предприятий

Основные положения диссертации опубликованы в печатных работах:

1 Воропанова Л А, Швыдко А С, Свердлик Г И, Бакаев А М способ очистки СОЖ -смазочно-охлаждающей жидкости // Отчёт по х/д НИР между СКГТУ и ВПЗ, Владикавказ, 1992, № ГР 01940003694

2 Воропанова Л А, Свердлик Г И, Выскребенец АС, Бакаев А М, Швыдко АС, Гетоева ЕЮ Отчёт по х/д НИР между СКГМИ и Министерством экологии РСО-Алания Владикавказ, 1993

3 Воропанова Л А , Швыдко А С Обезвреживание и утилизация нефтяных отходов // В сб Тезисы докладов Международного симпозиума «Проблемы комплексного использования руд», С -Петербург, 1994. С 339

4. Воропанова Л А, Хмаро ВВ, Швыдко АС, Гетоева ЕЮ,, Шахгельдянц НМ Применение метода гальванокоагуляции для очистки стоков металлургических предприятий // В сб Тезисы докладов I Международного симпозиума «Проблемы комплексного использования руд», С -Петербург, 1994

5 Воропанова Л А, Швыдко А С Обезвреживание и утилизация нефтяных отходов Научно - методическая конференция России «Экологические проблемы в металлургии» -МИСиС, М, 1-3 февраля 1994

6 Воропанова Л А, Свердлик Г И, Выскребенец А С, Швыдко А С, Гетоева ЕЮ Разработка технологии очистки пылегазовой смеси от экологически опасных выбросов при неполном сгорании органических топлив Научно-методическая конференция России «Экологические проблемы в металлургии» - МИСиС, Москва, 1-3 февраля 1994

7. Воропанова Л А, Швыдко А С Способ очистки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) // Деп В ВИНИТИ № 710-В94 от 23 03 94

8 Воропанова Л А, Швыдко А С, Свердчик ГИ, Сидоров В А, Асламурзаев ТП Очистка и регенерация масляной пульпы отработанной СОЖ // Тезисы докладов межотраслевых конференций, совещаний, семинаров «Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами», Москва, 1995 С 88-89

9 Воропанова Л А, Швыдко А С, Сидоров В А, Асламурзаев ТП, Тезелашвили Н И, Рубановская С Г Способ очистки смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) Пат 2036960 РФ, 1995, С ЮМ 175/02 БИ 16

10 Воропанова Л А, Булацев СБ, Швыдко АС Особенности очистки водных бассейнов горных территорий // В сб Тезисы II Международной конференции "Безопасность и экология горных территорий", Владикавказ, сентябрь 1995 С 331

11 Воропанова Л А, Колычев ВП, Катаев РС, Швыдко АС, Рубановская С Г, Жуков НР, Мешкова ТЕ, Меркулова ВЮ Очистка промышленных сточных вод от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов // Тезисы докладов межотраслевых конференций, совещаний, семинаров «Проблемы, способы и средства защиты окружающей среды от загрязнений нефтью и нефтепродуктами», М, 1995 С 33-36

12 Воропанова Л А, Швыдко А С, Рубановская С Г, Булацев СБ, Кривченко ЮБ Очистка промышленных стоков от ионов тяжелых цветных металлов и органических соединений Тезисы докладов НТК СКГТУ 1995

13 Воропанова Л А, Швыдко А С, Сидоров В А, Асламурзаев ТП Способ очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) Патент 2062294 РФ, 1996, С 02 М 175/02, БИ№ 17

14 Воропанова Л А, Швыдко А С, Сидоров В А, Асламурзаев ТП, Тезелашвили НИ, Рубановская С Г Способ очистки смазочно-охлавдающей жидкости (СОЖ). СевероОсетинский центр НТИ Информационный листок № 154-96 Серия Р 61 51 19

15 Воропанова Л А, Швыдко АС, Сидоров В А, Асламурзаев ТП Способ регенерации минеральных масел Северо-Осетинский центр НТИ Информационный листок № 154-96 Серия Р 61 51 19

16 Воропанова ЛА, Швыдко АС, Рубоповская С Г, Кривченко ЮБ Способ удаления диспергированных и эмульгированных масел из сточных вод Патент 2093241 РФ, 1997, В 0Ш, БИ № 29

17 Воропанова Л А, Швыдко А С, Рубановская С Г, Кривченко Ю Б Способ удаления диспергированных и эмульгированных масел из сточных вод Северо-Осетинский центр НТИ Информационный листок № 200-97 Серия Р 70 25 17

18 Воропанова Л А, Швыдко АС Исследование процесса очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей жидкости // Химическая промышленность, №7,1998

19 Воропанова Л А, Колычев ВП, Хамицаев Х-ОА, Швыдко А С, Рубановская С Г, Коняхина НВ, Коляда НА, Татевосян И А Способ очистки сточных вод // Пат2107039 РФ,, 1998,6С02И 1/58, БИ № 6

20 Швыдко А С, Воропанова Л А, Параметры очистки отработанной масляной СОЖ разрушением коллоидной структуры геля РАН, ВНЦ Труды молодых учёных РСО-Алания, №2 2006 С

21 Воропанова ЛА, Швыдко АС Физико-химический анализ процесса очистки масляной СОЖ разрушением коллоидной структуры геля Труды СКГМИ, 2006г С

22 Зароченцев В М, Швыдко А С, Воропанова Л А Математическое моделирование и оптимизация процесса очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей жидкости Журнал прикладной химии, т 78 вып №11 2005г С 1907-1911

Швыдко Алексей Сергеевич (Россия) Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжёлых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях

В диссертационной работе исследованы физико-химические процессы, протекающие в процессе очистки отработанной масляной СОЖ щелочными растворами, измерены различные параметры исследуемых веществ, рассчитана энергия активации процесса, определена лимитирующая стадия процесса, создана его математическая модель, проведена оптимизация процесса очистки масляной СОЖ по экономическим и технологическим показателям, технологически разработаны и внедрены в производство реагентные способы очистки масляной смазочно-охлаждающей жидкости

Теоретически обоснован и технологически разработан и способ очистки водного раствора от эмульгированой и диспергированной органической фазы, с использованием мало- и труднорастворимых соединений щелочно-земельных металлов, а так же растворами электролитов, в том числе кислот, щелочей, хлоридов щелочноземельных металлов (кальция и магния), солей тяжёлых металлов и др

Разработан способ взаимной очистки сточных вод, в котором эмульгированные органические вещества экстрагируют ионы тяжёлых металлов, выведено уравнение, связывающее основные параметры процесса

Проведено эколого-экономическое обоснование технологической схемы рециклизации СОЖ и очистки сточных вод по основным экологически опасным составляющим, эффект от её внедрения составит, по расчету, до 31504,936 тыс руб при объёме воды до 175200 м3 /год.

Alexey Sergeevich Shvydko (Russia) Improvement of environmental protection against oil products and heavy metal ions contamination in mining and processing Industries

The Dissertation presents research on physical and chemical processes within the treatment process of waste petroleum-based lubncant-coolant fluid (LCF) with caustic solutions, measurements of different charactenstics of the substances under research, estimations of process activation energy, process limiting stage, presentation of the estimated simulation model of the process, improvement options of petroleum-based LCF treatment process based on economical and process charactenstics, development and commercial implementation of chemicals means for petroleum-based lubricant-coolant fluid treatment

The Dissertation presents theoretical justification and process development of water solution treatment from emulsified and dispersed organic phase with the application of low and hardly soluble compounds of alkaline-earth metals, as well as electrolytic solutions, including solutions of acids, caustics, chlondes of alkaline-earth metals (calcium and magnesium), salts of heavy metals, etc

The Dissertation presents a developed method of effluents mutual punfication where emulsified organic substances extract heavy metal ions, derived equation connecting primary process characteristics

The Dissertation presents ecological and economic assessment of LCF recycle process scheme and effluents treatment in respect to the basic environmentally hazardous components, the estimated implementation benefit will make up to 31,504 936 thousand rubles with the water volume of up to 175,200 ms/year

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25 09 2000 г Подписано в печать 10.10.08. Тираж 100 экз Усл. п.л 1,81 Печать авторефератов: 730-47-74,778-45-60

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Швыдко, Алексей Сергеевич

Введение-------------------------------------------------------------------------------—

1. Состояние вопроса загрязнения окружающей среды нефтепродуктами и ионами тяжёлых металлов при добыче и переработке руд.

1.1. Экологическая характеристика нефтеотходов и стоков горнопромышленного комплекса; их влияние на окружающую среду.

1.2. Экологические последствия выбросов в природную среду нефтепродуктов и ионов тяжёлых цветных металлов

1.2.1. Поражение почвы, микрофлоры и растительных организмов при попадании в природную среду вредных выбросов

1.2.2. Опасность сброса нефтепродуктов в водные объекты

1.2.3. Экологический риск для территорий, подвергшихся воздействию стоков горно-металлургического комплекса (ГМК)

1.2.4. Воздействие техносферы на здоровье населения в регионе.

1.3. Цели и задачи исследований.

2. Используемые материалы и методика эксперимента

2.1. Используемые материалы и средства

2.1.1. Назначение и применение смазочно-охлаждающих жидкостей

2.1.2. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ)

2.1.3. Водно-масляные СОЖ

2.2. Применяемые реагенты —

2.3. Методика проведения экспериментов-------------------------------—.

2.3.1. Порядок проведения экспериментов

2.3.2. Оценка результатов экспериментов

2.4. Применяемые физико-химические методы исследования

2.5. Аппаратура, применяемая при исследованиях

3. Очистка и рециркуляция масляной смазочно-охлаждающей жидкости —

3.1. Механизм опасного воздействия отработанной масляной СОЖ на растительные организмы и почву.

3.2.Физико-химические основы вторичного использования масляных сма -зочно - охлаждающих жидкостей, применяющихся в ГМК

3.2.1. Физико-химический анализ процесса очистки масляной СОЖ, применяющейся в ГМК

3.2.2. Кинетический анализ процесса очистки отработанной пульпы СОЖ, реагент - Na2C03.

3.2.3. Математическое моделирование и оптимизация процесса очистки отработанной масляной СОЖ

3.3. Очистка водно — масляных эмульсий

3.3.1. Особенности механизма вредного воздействия на окружающую среду водно-масляных эмульсий

3.3.2. Физико-химические основы очистки водно- масляных СОЖ

3.3.3. Реагентная очистка водно-масляных эмульсий соединениями кальция

3.3.3.1. Экспериментальное исследование процесса реагентной очистки маслоэмульсионных стоков

3.4. Экспериментальное исследование процесса экстракционной очистки стоков, содержащих эмульгированную органическую фазу, с исполт.зо--ванием электролитов

3.4.1 .Опасность загрязнения природной среды ионами тяжёлых металлов

3.4.2. Исследование процесса очистки стоков, содержащих эмульгированную органику, электролитами. —

3.4.3. Теоретические основы экстракционной взаимоочистки стоков.—

3.5. Разработка технологии безопасного применения смазочно-охлаж-дающих жидкостей в горнодобывающей индустрии.

3.5.1. Технология очистки и рециркуляции масляной СОЖ

3.5.2. Технология реагентной очистки маслоэмульсионных стоков

3.5.3. Технология экстракционной взаимоочистки вредных стоков, содержащих эмульгированную органику и ионы тяжёлых металлов

4. Эколого-экономическая эффективность диссертационных исследований.—

Введение Диссертация по биологии, на тему "Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях"

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.

Поэтому наиболее экономически привлекательными оказываются ресурсосберегающие и малоотходные технологии.

Экологический аспект данной проблемы приобретает всё большую значимость по мере того, как человечество осознаёт глобальные размеры производимых техногенных воздействий. За время научно-технической революции в XX в. резко увеличилось число заболеваний, непосредственно связанных с технической деятельностью человека, в том числе раковых, хронических интоксикаций различными химическими веществами, и др. Человеческий организм в настоящее время вынуждён функционировать в условиях, ранее не возникавших на планете — появилось множество синтетических, не существовавших ранее в природе химических веществ, особенно - органических, несвойственный планете техногенный электромагнитный фон, множество других факторов, влияние которых на человека не до конца изучено.

Тревожным фактом является резкое сокращение средней продолжительности жизни человека, особенно в странах с низким уровнем жизни, куда развитые страны стремятся вынести экологически опасные производства.

Отсюда следует вывод о необходимости коренного пересмотра взглядов на экологическую составляющую производственных процессов — очевидно, что любой технологический процесс должен быть максимально безопасным с точки зрения воздействия на окружающую среду и обслуживающий персонал. В большинстве случаев необходимо смириться с экономической нагрузкой, которую создают технологические циклы, обеспечивающие экологическую безопасность.

Горные экосистемы Северо-Кавказского региона претерпели значительные деформации вследствие продолжительного функционирования горно-металлургического комплекса, в основе которого лежит добыча минерального сырья, переработка руды в концентрат и получение металлов пирометаллургией. Традиционная технология получения конечного продукта — металла сопряжена с высокой экологической нагрузкой на горные экосистемы.

Исследованиями установлено, что экологическая напряжённость в зоне деятельности горнопромышленных объектов Кавказа характеризуется повышенной техногенной нагрузкой, что ускоряет деградацию природно-рекреационных, 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 напряжённости в регионе.

Из всей системы получения товарного продукта из недр Земли наиболее разрушительной остаётся добыча минерального сырья, особенно добыча минералов в условиях экосистем горного Северо-Кавказского региона. В связи с этим задача исследований должна включать систему решений по установлению факторов, деградирующих природную среду в процессах переработки руды и различных производствах с учётом максимального развития случайных неблагоприятных техногенных и природных условий для минимизации нанесённого ущерба и получения максимального результата.

Известно множество индивидуальных технологий нейтрализации вредных выбросов промышленных предприятий применительно к сточным водам, твёрдым отходам и газообразным выбросам металлургических, горно-перерабатывающих производств, растворам кучного и подземного выщелачивания, а также к загрязнённым водным объектам. Важным направлением исследований является разработка методик очистки разнородных стоков и отходов, позволяющих с минимальными затратами осуществлять рециклизацию нефтепродуктов в процессах переработки полезных ископаемых, утилизировать органическую фазу в эмульсионных стоках и обеспечивающих возможность экстракционного извлечения ионов тяжёлых цветных металлов из водной фазы стоков и технологических растворов горно-металлургического комплекса.

Цель работы.

Снижение уровня загрязнения окружающей среды нефтепродуктами, применяющимися в технологических процессах 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 тяжёлых металлов.

- Определение оптимальных параметров проведения процессов регенерации отработанных масляных и водно-масляных СОЖ с использованием реагентных, экстракционных и сорбционных способов.

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.

Идея работы заключается в применении реагентных методов для рециклизации масляной СОЖ в технологических процессах ГМК; использовании реагентных и сорбционных технологий для очистки от нефтепродуктов водно-масляных СОЖ, применяемых в горнометаллургическом производстве, а также в использовании экстракционных технологий для взаимной очистки 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: фотометрические, объёмные, 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 ст. В исследованиях использовали набор стандартных денсиметров, вискозиметр ВПЖ-2. Температуру замерзания определяли с использованием охлаждающей смеси из снега и хлористого кальция. Температуру вспышки определяли с использованием муфельной печи и термоэлектрического термометра; зольность - прокаливанием.

Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием ЭВМ

Научная новизна

1. Предложен последовательный подход к решению задач охраны окружающей среды, включающий комплексное использование реагентных, экстракционных, сорбционных и других способов, интенсифицирующих процессы регенерации отработанных масляных и водно-масляных коллоидных растворов.

2. Разработаны на уровне изобретений способы рециклизации очищенной масляной фазы из отработанных масляных и водно-масляных эмульсий.

3. На основе физико-химического анализа исследуемых систем впервые определены оптимальные параметры технологических процессов очистки масляных и водно-масляных смазочно-охлаждающих жидкостей.

4. Проведено математическое моделирование и оптимизация процесса очистки масляной СОЖ по технологическим и экономическим параметрам.

5. Разработаны новые конструкции аппаратов применительно к предложенным природоохранным схемам очистки промышленных стоков и отходов.

6. Впервые 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 горнодобывающей и перерабатывающей промышленности.

3. Созданы математические модели, позволяющие определить оптимальные технико-экономические параметры процесса очистки масляной СОЖ.

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, в цехах ковки и штамповки, в механических цехах, 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 т. ч. в компрессорных установках, стационарных транспортных механизмах и автотранспорте.

Результаты исследований по извлечению ионов тяжёлых 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 тяжёлых металлов.

Реализация выводов и рекомендаций работы: - Разработана и внедрена безотходная технология очистки отработанной масляной СОЖ; экономический эффект составляет около 40000 руб. в ценах 2002 года и приведён в справке Владикавказского Приборостроительного завода.

- Разработана технология экстракционной взаимной очистки 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., 1995г; научно-технических конференциях СевероКавказского 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 170 наименований, приложения и содержит 181 страницу машинописного текста, 24 рисунка и 28 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Швыдко, Алексей Сергеевич

Выводы

1). Экономический эффект от внедрения технологической схемы взаимной очистки стоков на заводе "Кристалл" или аналогичном предприятии может дать годовой эффект до 31504,936 тыс. р./год.

2). Эффективность технологий оценивают сравнением затрат традиционной и новой природоохранной технологий.

3). Выбор технологии очистки промышленных сточных вод заключается в принятии варианта с минимальными затратами на компенсацию негативного влияния существующих технологий на окружающую среду и максимальной прибыли от природосберегающих технологий.

Заключение.

1. Уникальные биогеоценозы, сложившиеся в предгорных и горных районах Северного Кавказа, требуют повышенных мер экологической безопасности со стороны промышленных предприятий, в производственных циклах которых присутствуют вредные выбросы, в том числе минеральные масла, водно-масляные эмульсии, ионы тяжёлых цветных металлов.

2. Физико-химическое состояние компонентов в исследуемых масляных и водно-масляных эмульсиях весьма специфично и требует применения комплексных методов их извлечения.

3. Разработаны способы регенерации минеральных масел для улучшения экологической обстановки в зоне влияния промышленных предприятий за счёт регенерации, утилизации и оборотного использования продуктов очистки и реагентов.

3.1. Разработаны реагентные способы очистки масляной смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) разрушением коллоидной структуры геля.

3.2. Исследованы физико-химические процессы, протекающие при разрушении сетчатой структуры геля щелочными растворами, измерены плотность, вязкость, поверхностное натяжение и другие параметры; рассчитаны размеры газового пузырька, возникающего в результате протекания сложных физико-химических процессов и транспортирующего масляную фазу в поверхностный слой; рассчитана оптимальная высота слоя масляной фазы.

3.3. Создана математическая модель процесса очистки масляной СОЖ с использованием в качестве реагента 5% раствора соды.

3.4. Рассчитана энергия активации процесса, определена лимитирующая стадия процесса очистки масляной СОЖ.

3.5. Проведена оптимизация процесса очистки масляной СОЖ, определены оптимальные технологические и экономические параметры проведения процесса.

3.6. В производство точных технических камней внедрён способ очистки отработанной масляной смазочно — охлаждающей жидкости, получен значительный экономический эффект (акт испытаний, акт внедрения, лицензионный договор №94014725/04 - приведены в приложениях к диссертации).

4. Разработан способ очистки водного раствора от эмульгированой и диспергированной органической фазы, предусматривающий разрушение поверхностно-активного вещества, стабилизирующего эмульсии.

4.1. Для удаления диспергированных и эмульгированных масел из водных сред использовали мало - и труднорастворимые соединения щелочноземельных металлов, которые вводили в несколько приёмов до разрушения эмульсии, как в виде порошка, так и в виде растворов. Регенерацию соединения кальция осуществляли прокаливанием, а так же обработкой раствором соляной кислотой. Продукты регенерации использовали повторно.

4.2. Регенерацию отработанной водно-масляной эмульсии осуществляли так же растворами электролитов; использовали'растворы кислот, щелочей, хлоридов щелочноземельных металлов (кальция и магния), солей тяжёлых металлов, а так же их смесей. Установлено, что наилучшие результаты по коэффициенту распределения получаются при проведении процесса в области рН гидратообразования при повышенной температуре.

4.3. Разработан способ взаимной очистки сточных вод, который включает введение отработанных технических растворов электролитов в сточные воды, содержащие эмульгированные в водной фазе органические вещества, с последующим разделением водной и органической фаз. При этом эмульгированные органические вещества экстрагируют ионы тяжёлых металлов. Процесс описывается уравнениями прямотока. Выведено уравнение, связывающее основные параметры процесса, по которому можно рассчитать (по данным о концентрации стоков и по требуемому уровню очистки) необходимые соотношения объёмов сливаемых стоков. Данная методика применима для любых электролитов и СОЖ.

4.4. Эколого-экономический эффект от внедрения технологической схемы очистки сточных вод и рециклизации СОЖ по основным экологически опасным составляющим будет состоять из величины предотвращённого ущерба и годового прироста дохода за счёт создания системы водооборота и составит до 31504,936 тыс.руб при суммарном объёме воды до 175200 м /год.

5. Анализ всей совокупности проведённых исследований позволяет сделать вывод о том, что некоторые отходы промышленных предприятий можно перерабатывать таким образом, чтобы снизить содержание экологически опасных составляющих до норм ПДК, что улучшит экологическую ситуацию в зоне влияния промышленных предприятий.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата технических наук, Швыдко, Алексей Сергеевич, Москва

1. Алборов И.Д., Макиев Г.К., Тедеева Ф.Г. Экозависимость здоровья населения в горном регионе // Материалы IX Международных научных чтений МАНЭБ. Самара, С.-Пб.: Россия, 2005. С.64-65.

2. Макиев Г.К., Алборов ИД., Тедеева Ф.Г. Эколого-экономическая оценка антропогенного воздействия на окружающую среду // сборник научных трудов СКГМИ.- Владикавказ: СКГМИ. Терек, 2005. С.214-218.

3. Трубецкой К.Н. Ресурсосберегающие технологии и их роль в экологии и рациональном природопользовании при освоении недр. Тезисы доклада НТК «Экологические проблемы горного производства». -М.: ИАЦГН, 1993.

4. Алборов И Д., Голик В.И., Цгоев Т.Ф. Экология промышленного производства. Владикавказ: «Рухс», 1996.- 345 с.

5. Воробьёв А.Е., Голик В.И., Лобанов Д.П. Приоритетные пути развития горнодобывающего и перерабатывающего комплекса Северо-Кавказского региона. Владикавказ: «Рухс», 1998. - 362 с.

6. Голик В.И., Пагиев К.Х., Алборов И.Д. и др. Теория и практика добычи и переработки руд. Владикавказ. - 498 с.

7. Государственный доклад. О состоянии и об охране окружающей среды республики Северная Осетия-Алания в 2001 г. Владикавказ, «Иристон»,2003.-104 с.

8. Государственный доклад. О состоянии и об охране окружающей среды республики Северная Осетия-Алания в 2003 г. Владикавказ, «Иристон»,2004.-104 с.

9. Основы природопользования: экологические, экономические и правовые аспекты. Учебное пособие / А.Е. Воробьёв и др. / Под ред. Проф. В.В. Дьяченко. Ростов - на — Дону: Феникс, 2006.- 544 см.: ил.- (Высшее образование).

10. Миикин Е.Л. Охрана подземных вод в горнодобывающей промышленности. — М.: Недра. 1981.

11. Государственный доклад. О состоянии и об охране окружающей среды республики Северная Осетия-Алания в 2000 г. Владикавказ, «Иристон», 2001. -110 с.

12. Сарбаев В.И. Методология и практика обеспечения экологической безопасности эксплуатации автомобильного транспорта. М.: «Машиностроение-1» 2004.-336с.

13. Фролов Ю.Н. Техническая эксплуатация и экологическая безопасность автомобильного транспорта. Учебное пособие МАДИ — ГТУ. Т. 2001. — 135 с.

14. Малиновский Г.Т. Масляные смазочно-охлаждающие жидкости для обработки металлов резанием. М.: Химия, 1988. -192 с.

15. Mang Т., КгапегН. //Maschinenmarkt. 1980. Bd. 86. №76. S1446-1449.

16. Кундиев Ю.И., Трахтенберг И.М., Поруцкий Г.В. и др. Гигиена и токсикология смазочно-охлаждающих жидкостей. Киев: Здоров'я. 1982. 120 с.

17. Лунц Н.Г., Кирин С.В. Краткий справочник по смазке оборудования металлургических предприятий. ГНТИ литературы по чёрной и цветной металлургии. М.: «Металлургиздат» 1954.

18. А.с. 1177340 (СССР). Способ регенерции сложноэфирных масел. / В.Н.Кийко, А.А. Мышалова, А.А. Гюнер и др. 1985.20 . А.с. 1273388 (СССР). Способ очистки отработанных масел. / B.C. Вермуч, Б.В.Готовкин, В.А. Слабский, А.Ф.Гуревич. 1987.

19. А.с. 1162869 (СССР). Способ очистки отработанных индустриальных масел./ММ.Фалькович, АЮ.Евдокимов, ЛА.Гуреев, Э.А.Михеева и др.1984.

20. А.с 979496 (СССР). Способ очистки отработанных смазочных масел от загрязнений. / А.И. Бухтер и др. 1982.

21. Пат. 3320869 (ФРГ) Способ регенерации отработанных масел. Verfahren zur Aufberectung von Altoe / Basler Fritz, Gent A.G. 1982.

22. Пат. 267258 (ГДР). Способ регенерации отработанных смазочных масел / Verfahren zur Herstellung Von Kondiciomerungsolen:/ Goffler Reiner, Hohenlorf Peter, Shroder Gerhard, Paul Pieter, VEB Hydrienwork. 1985.

23. А.с. 1624020 (СССР). Способ очистки минеральных масел. / Е.И Щербина, Т.В. Башун, Е.И. Грушова и др. 1982.

24. А.с. РЗ920869 (ФРГ). / Баслер Фриц и другие. 1991г.

25. А.с., 62-36497 (Япония)./ Саэки Тадааки, Иосида Исао и другие. 1987г.

26. Воющий С.С. Курс коллоидной химии. Изд-е 2-е, переработанное и дополненное, -М.:Химия, 1975.-512 с.

27. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1974. -352 с.

28. Порфирев. Б.Н. Экологическая экспертиза и риск технологии. — М.: ВНИТИ, 1990.

29. Анищенко В.Я. Ранжирование производств по экологическому риску. -// Безопасность труда в промышленности. 1995. - №8. С.24-26.

30. Макиев. Г.К., Алборов И.Д., Тедеева Ф.Г. Математические модели количественной оценки управления окружающей средой. // Сборникнаучных трудов «Современные проблемы рыночного реформирования регулирования экономики». Владикавказ: «Терек» СКГМИ. с. 218-222.

31. Голик В.И., Воробьёв А.Е., Козырев Е.Н. и др. Влияние технологии добычи на экосистемы РСО-Алания // Экологические исследования. Сб.хоздоговорных НИОКР Владикавказ. Иристон. 1998. С. 99-101.

32. Тедеева Ф.Г., Кумаритаев Ф.С., Макиев Г.К. Экологический риск в производственной системе // Вестник МАНЭБ, том 10, №2, 2005. С.9-11.

33. Пат. 160813 (СССР). Способ очистки сточных вод от органических веществ. / А.А. Когановский, М.И. Луговская и др. 1989.

34. А.с. 1460041 (СССР). Способ очистки эмульсионных сточных вод. / С.К.Мэн, Т.П.Фомина, А.Н.Каролинский, Т.И.Суббота и другие. 1987.

35. А.с. 1490092 (СССР). Способ очистки сточных вод производства синтетических моющих средств от анионных ПАВ. / Г.Д.Романова, Л.И.Гущина, А.С.Грищенко, А.А.Минеев. 1988.

36. А.с. 1560483 (СССР). Способ очистки сточных вод от тяжёлых металлов и органических веществ. / В.М.Косичкин, В.В. Васильев. 1989.

37. А.с. 1682328 (СССР). Способ очистки маслосодержащих сточных вод. / Р.Б.Гончарова, М.А.Семёнова, И.А.Вайнштейн. 1990.

38. Пат. 7790555 (РФ). Способ очистки сточных вод. / К.И.Карасёв, В.П.Мязин, А.Н.Митленко. 1992.

39. А.с. 1799360 (СССР). Способ очистки сточных вод от растворённых органических веществ. / Е.В.Бахаревич, В.Н.Теряев, Г.М.Сычёв, В.Я.Микир-тычев, С.П.Старков. 1992.

40. А.с. 1650600 (СССР). Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов. / Ф.Ю.Ибадуллаев, А.К. Абульфатов, Р.Р.Шарипов, Л.А.Машедярова. 1990.

41. Некрасов Б.В. Основы общей химии. Том 2. М.: Химия, 1967, 399с.

42. А.с. 1638116 СССР. Способ очистки маслоэмульсионных сточных вод. / Е.Ю.Киршина, Л.Л.Шпиз, В.И.Бондаренко, О.В.Колышева и др. 1988.

43. Найдепко В.В., Губанов Л.Н., Кнохииов Б.И. Рекомендации к выбору технологий обезвреживания гальваностоков. // Водоснабжение и санитарная техника, №11, 1992г.

44. Гидрометаллургия. Пер. с англ. / Под редакцией акад. Б.Н.Ласкорина. М.: Металлургия, 1971. 440с.

45. А.с. 1825750 (СССР). Способ очистки сточных вод от хрома (111). / Т.Т.Налибаев, М.К.Ержонов. 1993.

46. А.с. 1819863 (СССР). Способ переработки сточных вод гальванического производства. / В.А.Руденок, в.Ф.Груздев. 1993.

47. Пат. 4128353 (ФРГ). Shwarzbach Joerg. Verfahren Zur Abtrennung Von Sehwerlosliehe Sulbide bildenden Metallen aus technishen Abwassern. 1994.

48. Применение отходов цехов гальванических покрытий для производства закиси никеля. / Петренко Т.В., Погребняк В.Г., Николаенко Я.Г. // «Водоснабжение и санитарная техника» №4, 1996.

49. Пат. 1558687 (США). Способ удаления токсичных металлов из водных растворов. Metals of removing undesired ions from aqueon solutions. /Terry Charles L., Bohauson Leo F., Roth Scott S. / Hylbrite chemical Co №728430. 1992.

50. Esperienza industriale galvanishe / Battiston Ugo, Carmignani Enrico // Periting. 1993, №55 c.3-6.

51. Меерсон Г.А., Зеликман A.H. Металлургия редких металлов. ГНТИ литературы по чёрной и цветной металлургии. М., 1955. 608с.

52. Губанов Л.Н., Масанкин Е.В., Прокофьев Ю.Н. /Фильтры из пористой нержавеющей стали. // Водоснабжение и санитарная техника №11.1992. С. 15-17.

53. А.с. 1778075 (СССР). Способ очистки сточных вод от органических веществ. А.И.Славецкий, А.КПяртман, ЕГ.Сёмип, ПВХомаров, АВ.Фролова 1992.

54. Пат. 1834703 (СССР). Сорбционная загрузка фильтра для очистки питьевой воды. Пензин П.А., Гелис В.М., Олонцев В.Ф., Мамонов О.В. и др. 1994.

55. Пат. 1758010 (РФ). Способ активирования сорбента — бентонитовой глины для очистки сточных вод. Н.И.Аллилуев, Н.Ф.Мясников, А.В.Остапенко, В.И.Жириков. 1993.

56. Пат. 1627934 (СССР). Способ очистки сточных вод от примеси хрома (VI). В.Ю.Галла, В.Н.Бузаш, Е.С.Деметер, М.Ю.Шахайда. 1989.

57. Кац Б.М., Длубовский P.M., Кутовая JI.M., Макаренко И.В. Сорбция меди (II) хемосорбционными волокнами «Вион КН-1» // Химические волокна 1993., №5. с.27-28.

58. Пат. 1838250 (РФ). Способ очистки сточных вод от нефтепродуктов. В.Ф.Боев, А.К.Козина, О.П.Кузнецов, Е.Г.Чернышова. 1989.

59. Место нанофильтрации в технологии питьевой водоподготовки. Пер. с английского. РЖ «Химия» №11, 1994.

60. А.с. 1781178 (СССР) Способ ультрафильтрационной очистки щелочных маслоэмульсионных стоков. С.И.Эпштейн, А.И.Каронский, Е.Г.Качалов и др. 1991.

61. Пат. 1804450 (СССР). Способ очистки сточных вод от хрома (VI). В.Н.Бушков, Д.В.Федосеенко. 1991.

62. Глинка H.JJ. Общая химия: учебное пособие для вузов. JI.:- Химия, 1988.-704с.

63. Милоеанов JI.B. О замене содопродуктов известью в очистке сточных вод. // Водоснабжение и санитарная техника, №6. 1985.

64. Труды участников 7-ой научно-технической конференции «Научно-технические и социально-экономические проблемы охраны окружающей среды». Н. Новгород, 1993г.- с.67- 68.

65. Очистка производственных сточных вод: Учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по спец. «Водоснабжение и канализация» и «Очистка природных и сточных вод» / С. В. Яковлев, Я. А. Карелин, Ю. М. Ласков, Ю.В. Воронов. -М.: Стройиздат, 1979.- 320 с.

66. Губанов Л.Н.,Кнохинов Б.И., Масанкин Е.В., Прокофьев Ю.Н. Технико-экономический анализ систем очистки гальваностоков. // Водоснабжение и санитарная техника, №11-12. 1993, с.24.

67. Функционально-стоимостной анализ систем очистки сточных вод гальванических производств. Отчёт МИЦ «Безотходная технология» (на русском и английском языках).- Нижний Новгород, 1992.

68. Оптимизация процессов очистки природных и сточных вод: под общей редакцией В.В.Найденко.- М.:Стройиздат,1984.

69. Основы стандартизации. Под ред. В.В.Ткаченко. —М.: Издательство стандартов, 1986.

70. Методические рекомендации. Количественные методы оптимизации параметров объектов стандартизации. Оптимизации перспективных требований стандартов на группы однородной продукции.- М.: Издательство стандартов, 1986.

71. Якушев А.И. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения.- М.: Машиностроение, 1978.

72. Рекомендации по расчёту экономической эффективности научно-технических мероприятий в области очистки природных и сточных вод.- М.: ВНИИ ВОДГЕО, 1979.

73. ГОСТ 8032-84. Предпочтительные числа и ряды предпочтительных чисел.- М.: Издательство стандартов, 1984.

74. Типовая методика оптимизации многомерных параметрических рядов. - М.: Издательство стандартов, 1984.

75. Твёрдые отходы. Перевод с английского. / Под редакцией Т. Монтелла.-М.: Стройиздат, 1979.-518с.

76. Каверин A.M. Правовая защита вод от загрязнения. — М.: Юридическая литература, 1977.-104 с.

77. Пат. 2017840 (РФ) Переработка шламов гальванического производства. В.П. Быстров, З.Г. Салихов, А.Н. Фёдоров и другие. 1994.

78. Пат. 1693098 (СССР). Способ переработки шламов гальванического производства. А.И Пустильник, С.К. Громова, В.К.Михайлов, и другие. 1991.

79. Отчёт ГУП УНПЦ «Экология» по теме «Экология и здоровье детей». Руководитель — Лазарев В.В. — Владикавказ: 1993 12 с.

80. Алборов И.Д., Макиев Г.К., Тедеева Ф.Г. Экозависимость здоровья населения в горном регионе. IX Научные чтения МАНЭБ. — Самара: «Сан. Плюс», 2005.C. 64, 65.

81. Козырь JI.B., Алборов И.Д., Богуш И.А. и др. Загрязнение нефтепродуктами окружающей природной среды Южного федерального округа. // Труды СКГМИ (ГТУ). Владикавказ: Терек. 2006. С. 386 -394.

82. Алборов И.Д., Богуги И.А., Макиев Г.К., Тедеева Ф.Г. Мадаева М.З. Экология почвенного горизонта в районе деятельности рудников Северного Кавказа. // Труды СКГМИ (ГТУ). Владикавказ: Терек. 2006. С. 394 - 401.

83. Царикаев В.К. Эколого-технологические и социально-экономические аспекты горного предприятия будущего. // Труды СКГМИ (ГТУ). -Владикавказ: Терек. 2006. С. 380 -385.

84. Алборов И. Д., Царикаев В. К. Экология рудника будущего. Перспективы развития горно-добывающего и металлургического комплекса России // Материалы Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 70-летию СКГМИ. Владикавказ, 2002.

85. Алборов ИД., Царикаев В.К. Геоэкология при комбинированном способе добычи руд. Учебное пособие. Владикавказ: СКГМИ, Терек, 2001.

86. Царикаев В.К. Управление технологическими потоками и экологической безопасностью горных предприятий. Владикавказ, Терек, 2001.

87. Воропанова JJ.A., Швыдко А.С. Способ очистки смазочно-охлаж-дающей жидкости (СОЖ). Деп. в ВИНИТИ, №710-В94 от 23.03.94.

88. Воропанова Л.А., Швыдко А.С., Асламурзаев Т.П., и др. Способ очистки отработанной смазочно-охлаждающей жидкости. СевероОсетинский центр НТИ, информационный листок №154-96, серия Р.61.51.19.

89. Пат. 2036960 (РФ) Способ очистки отработанной смазочно-охлаждающей жидкости. Воропанова Л.А., Швыдко А.С., Сидоров В.А., Асламурзаев Т.П., Тезелашвили Н.И., Рубановская С.Г. 1995.

90. Технологические свойства новых СОЖ для обработки резанием / под ред. М.И. Клушина.- М.: Машиностроение, 1979. 192 с.

91. Пат. № 2062294 (РФ). Способ очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей жидкости. Воропанова Л.А., Швыдко А.С., Сидоров В.А., Асламурзаев Т.П. 1994.

92. Воропанова Л.А., Швыдко А.С., Сидоров В.А., Асламурзаев Т.П. Способ регенерации минеральных масел. Северо-Осетинский центр НТИ, информационный листок №153-96, серия Р 61.51.19.

93. Воропанова JI.A., Швыдко А.С. Обезвреживание и утилизация нефтяных отходов. Научно-методическая конференция России " Экологические проблемы в металлургии", 1-3 февраля 1994. М., МИСиС.

94. Воропанова Л.А., Швыдко А.С. Обезвреживание и утилизация нефтяных отходов.- Тез. докл. Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд". СПб., 1994.

95. Воропанова Л. А. Извлечение примесей из масляной фазы разрушением коллоидной структуры геля. Труды СКГТУ 2002. С. 119 134.

96. Воропанова Л.А., Швыдко А.С. Физико-химический анализ процесса очистки масляной СОЖ разрушением коллоидной структуры геля. Труды СКГМИ, 2006г. С.

97. Швыдко А.С., Воропанова Л.А. Параметры очистки отработанной масляной СОЖ разрушением коллоидной структуры геля. РАН, ВНЦ. Труды молодых учёных РСО-Алания, №2. 2006. С.

98. Способ очистки смазочно-охлаждающей жидкости. Отчёт по х/д НИР №ГР-№01940003694, инв.№ 2940002959. Воропанова Л.А., Швыдко А.С., Свердлик Г.И., Бакаев A.M.

99. Зароченцев В.М., Швыдко А.С., Воропанова Л.А. Математическое моделирование и оптимизация процесса очистки отработанной масляной смазочно-охлаждающей жидкости. Журнал прикладной химии, т.78 вып. №11. 2005г. С. 1907-1911.

100. А.с. 1006382, (СССР), 1983.

101. А.с. 1174348 (СССР), 1985г

102. Цыганков А.П., Сенин В.Н. Циклические процессы в химической технологии. Основы безотходных производств — М.:Химия, 1988.-320 с.

103. Органическая химия: Учебник / С.Э. Зурабян, Ю.А. Колесник, А.А. Кост и др. / Под ред. Н.А. Тюкавкиной.- М.: Медицина, 1989. 432с.

104. Тютюнников Б. Н. Химия жиров. Пищевая промышленность, 1966. 632с

105. Миттел K.JJ., Мукериджи П. Мицеллообразование карбоновых кислот // Мицеллобразование, сольюбилизация, и микроэмульсии. М.: Мир, 1980. С. 11-31.

106. Каржавин В.К. К вопросу о диссоциации олеиновой кислоты // ЖПХ, 1986. №3, с.633-638.

107. Нефтепродукты. Свойства, качество, применение / Под ред. Лосикова Б.В. -М.: Химия, 1966. 520с

108. Somasundaran P., Ananthapadamanabhat К.Р. In: Solution Chemistryofsurfactant. Vol.2, №4; London: Premium Press. 1978, p.777-800.

109. Реутов О.А. Теоретические основы органической химии. -М.: МГУ, 1964. 700с.

110. Папок К.К., Рагозин Н.А. Словарь по топливам, маслам, присадкам, и специальным жидкостям (химмотологический словарь). М.: Химия, 1*975.- 392 с.

111. Краткая химическая энциклопедия. М.: Химия, 1966. -520 с.

112. Воропанова JI.A., Величко JI.H. Экстракционное извлечение меди (II) и хрома (III) из водных растворов. // Депонированная рукопись. М.: ВИНИТИ, 1998 № 2659-В 98. 20 с.

113. Величко JI.H. Экстракционное извлечение и разделение ионов металлов из водных растворов смесью олеиновой кислоты и три-этаноламина. Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук. Владикавказ, 1999.

114. Воропанова JI.А. Обезвреживание стоков, содержащих ионы цветных металлов, путём экстракции из смесью олеиновой кислоты и триэтаноламина. // Изв. вузов. Цветная металлургия. 2001, № 5 с.32-37.

115. Воропанова Л.А., Швыдко А.С., Рубановская С.Г., и др. Очистка промышленных стоков от ионов тяжёлых металлов и органических соединений. Тез. докл. научно-технической конференции СКГТУ, 1995.

116. Воропанова Л.А., Величко Л.Н. Экстракция меди и никеля из водных растворов промышленных сточных вод. // Экология и промышленность России. Март 1998, с.27.

117. Воропанова Л.А., Величко Л.Н. Экстракция хрома из водных растворов. // Химическая промышленность, №5, с.20, 1998.

118. Воропанова Л.А., Величко Л.Н. Очистка стоков гальванического производства методом экстракции // Цветная металлургия, №4, 1998.

119. Воропанова Л.А., Величко Л.Н. II Ж. прикл. химии. 1999. № 6. С. 1858.128. Пат. 2091325 (Россия), 1995г.

120. Воропанова Л.А., Величко Л.Н. II Ж. прикл. химии. 1999. №3. С.450. 130 . Ахназарова С.А., Кафаров В.В. Оптимизация эксперимента в химиии химической технологии. -М.: Высшая школа, 1978. 319с.

121. Унифицированные методы анализа вод / Под ред. Лурье Ю.Ю.— М.: Химия, 1973.376с.

122. Алексеевский Е.В., Голъц Р.К., Мусакин А.П. Количественный анализ. -Л.: ГНТИ химической литературы. 1955.

123. Файнберг С.Ю. Анализ руд цветных металлов. М.: ГНТИ литературы по чёрной и цветной металлургии. 1953.

124. Мухина 3. С. и др. Методы анализа металлов и сплавов. -М.: Государственное издательство оборонной промышленности. 1959.

125. Файнберг С.Ю., Филиппова Н.А. Анализ руд цветных металлов. -М.:

126. Металлургиздат, 1963. 871с.

127. Артёменко А.И., Малеванный В.А., Тикунова И.В. Справочное руководство по химии: справочное пособие,- М.:Высшая школа, 1990.-330 с.

128. КиреевВ.А. Краткий курс физической химии. -М.:Химия, 1959. 600 с.

129. Справочник металлурга по цветным металлам, т. 2. Металлургия тяжёлых металлов. Под редакцией проф. Мурача. ГНТИ по чёрной и цветной металлургии. М. 1947. 782с.

130. Краткий справочник физико-химических величин. / Под редакцией К.П. Мищенко и А.А. Равделя. Л.: Химия, 1972. 200 е.

131. Mathcad 6.0 PLUS. Финанасовые, инженерные и научные расчёты для Windows 95. / Перевод с англ. -М.: Информационно-издательский дом "ФилинЪ", 1996.712с.

132. Ю.П. Адлер, Е.В. Маркова, Ю.В. Грановский. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1979. 280с.

133. Рабинович В.А., Хавин З.Я. Краткий химический справочник. Л.: Химия, 1977.

134. Справочник по обогащению руд. Основные процессы / Под ред. О.С. Богданова, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Недра, 1983, 381 с.

135. Полькин С.И., Адамов Э.В. Обогащение руд цветных и редких металлов. М.: Недра, 1975. 461 с.

136. Арашкевич Всеволод Маркович. Обогащение руд цветных металлов, (учебник для техникумов) М.: Недра, 1964. 492 с.

137. Экстракция. Принципы и применение в металлургии. Ритчи Г.М., Эшбрук А.В., Голландия, 1979, Пер. с англ.- М., Металлургия, 1983. 480 с.

138. Гиндин Л.М. Экстракционные процессы и их применение. -М., Наука, 1984г.

139. Taggaqrt А.Г. Hanbook of the dressing. N.Y., 1967.

140. Wakamatsu Т. -Trans.Min.Metallurg. Assoc., 1973,vol. 17, №10, p. 437-445.

141. Богданов O.C., Максимов И.И., Поднек А.К. и др. Теория и технология флотации руд. М.: Недра, 1980

142. Hejl V., LevomovaV. Rudy, 1976, vol.24 №1,р.13-16.

143. Siebert В.- Freiberg. For sch., A. 487, 1971.

144. Тедеева Ф.Г., Алборое И.Д., Хетагуров К.Д. К оценке загрязнения геосферы источниками техносферы. // Цветная металлуртя.№ 4.2003. С. 34 -35.

145. Амелин А.Н. Взаимодействие ионов переходных металлов с ком-плексообразующими полиэлектролитами: Автореф. дис. докт. хим. наук. -Воронеж: ВГУ, 1996.

146. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. М.: Химия, 1976. 488с.

147. Пат. 4202766 (США), 1980г.

148. Пат. 2093241 (РФ). Способ удаления диспергированных и эмульгированных масел из сточных вод. Воропанова JT.A., Швыдко А.С., Рубановская С.Г., Кривченко Ю.Б. 1997.

149. Пат. 2091325 (РФ). Л.А. Воропанова, В.П. Колычев, Х-О. А. Хамицаев, И.А. Татевосян, Н.А. Коляда. 1997.

150. Казанг^ев Е.И. Промышленные печи. Справочное руководство для расчётов и проектирования. -М.: Металлургия, 1975. 368 с.

151. Гудима Н.В. Технологические расчёты в металлургии тяжёлых

152. Методика определения предотвращённого экологического ущерба. М.: Гос. ком. РФ по охране окружающей среды. 1999.

153. Нормативные данные по предельно допустимым уровням загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды. Справочный материал. СПб., 1994.

154. Сборник нормативных документов по платежам за загрязнение окружающей среды. Владикавказ. 1995.

155. Пособие к СНиП 11-01-95 по разработке раздела проектной документации «Охрана окружающей среды». -М.: ГП Центринвестпром -2000. С.198-200.

156. Кабисова И.К., Голик В.И. Эколого экономические аспекты природного выщелачивания руд. // Труды СКГТУ. - Владикавказ: Терек. 1999. С.40 - 44.

157. Воропанова JT.A. Способ взаимоочистки сточных вод промышленных предприятий. // Труды СКГТУ.- Владикавказ: Терек. 1999. С.330-339.

158. Воропанова Л.А., Хмаро В.В., Швыдко А.С., и др. Применение метода гальванокоагуляции для очистки стоков металлургических предприятий. Тез. докл. Международного симпозиума "Проблемы комплексного использования руд" СПб., 1994.

159. Чопикашвили Л.В., Скупневский С.В., Руруа Ф.К. Сравнительное изучение тканевого распределения и мутагенной активности ионов кадмия и цинка с их цианидными комплексами.// Владикавказский медико — биологический вестник. 2004. Т. IV. Вып. 8.С.81-84.

160. Скупневский С.В. Мутагенная активность цианидных и роданидных комплексов Fe (И) и Fe (III) II Тез. докладов II Всероссийской научно-практической конференции «Окружающая среда и здоровье». Пенза 2005. С. 89-91. "

Информация о работе

Швыдко, Алексей Сергеевич
кандидата технических наук
Москва, 2008
ВАК 03.00.16

Диссертация

Совершенствование защиты окружающей среды от загрязнения нефтепродуктами и ионами тяжелых металлов в горнодобывающей и перерабатывающей отраслях - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы