Результат интеллектуальной деятельности: Способ утилизации кальциевых и/или бариевых пластичных смазок

Изобретение относится к способам утилизации нефтепродуктов и может быть использовано в организациях, применяющих пластичные смазки или осуществляющие их складское хранение и переработку.

Пластичные кальциевые и бариевые смазки представляют собой сложные коллоидные системы, образованные минеральными, синтетическими или растительными маслами, загущенными кальциевыми или бариевыми солями высших жирных кислот с добавлением различных модифицирующих присадок, в частности ароматических аминов.

Сроки эксплуатации и хранения указанных смазок обычно не велики, что приводит к накоплению отработанных и некондиционных (ГОСТ 26098-84) смазок у потребителей. При этом наличие в составе токсичных бария и ароматических аминов вызывает дополнительные серьезные проблемы с утилизацией и хранением указанных смазок (Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение, под. ред. Школьникова В.М. – М., Химия, 1989 г., с. 293, 302, 318, 319).

Как известно из практики, утилизация отработанных и некондиционных пластичных смазок представляет сложную техническую задачу, в первую очередь, из-за разнообразного химического состава.

Перед авторами стояла задача создания надежного и экономичного способа полной переработки отработанных и некондиционных распространенных видов пластичных смазок - кальциевых (солидолов, графитной смазки и т.д.) и бариевых (МС-70, МГС, ШРБ-4 и других). В процессе анализа источников патентной и научно-технической информации выявлен известный способ утилизации отработанных нефтепродуктов, включающий очистку последних от механических примесей и воды с последующей подачей на стадию электрокрекинга, откуда газообразные продукты направляют в газосборник и на очистку от сажи и агрессивных примесей, а жидкие подвергают разделению на центрифуге на сажевый концентрат и жидкие углеводороды, последние направляют на стадию электрокрекинга и/или на смешение с исходным сырьем (патент России №2156272 С1, кл. 7 C10G 15/08, 29.12.1999). Основным недостатком способа является несбалансированность технологии по жидким продуктам, приводящая к их накоплению и, как следствие, неполной утилизации.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу и взятый за прототип является способ переработки отработанных натриевых или натриево-кальциевых пластичных смазок (патент СССР №1318610 А1, кл. С10М 175/02, 04.02.1986). В соответствии с известным способом смазки загружают в аппарат с мешалкой, интенсивным перемешиванием усредняют их состав при одновременном воздействии горячей водой до разделения смеси на две фазы - масляную и водную эмульсию натриево-кальциевых мыл. Масляную фазу используют в качестве компонента дисперсионной среды при производстве пластичных смазок, а водно-эмульсионную - для приготовления смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ).

Недостатком известного способа является его сложность и многостадийность, а применительно к барийсодержащим смазкам еще и повышенная устойчивость последних к воздействию воды, а также проблематичность использования водно-эмульсионной фазы, содержащей токсичный барий, для производства СОЖ, и, как следствие, - неполная переработка подлежащего утилизации материала.

В то же время из анализа информационных источников известно, что при производстве облицовочного кирпича благоприятное воздействие на качество продукции оказывает введение в исходную шихту некоторых производственных отходов, содержащих неорганические растворимые соли бария и стронция (патент СССР №1768557 А1, кл. С04В 33/08, 07.05.1990), либо индивидуальных растворимых солей бария определенного гранулометрического состава, а также органических добавок, в частности, мазута или органических аминов (Альперович И.А. и др. Способы предотвращения высолов на глиняном кирпиче. М., 1977, с. 11-24). И, хотя, пластичные смазки представляют собой значительно более сложные химические системы, а барий находится в них практически в нерастворимом состоянии, авторы провели исследования возможности использования некондиционных пластичных смазок в качестве модифицирующих добавок при производстве керамических изделий.

Технический результат изобретения - полная утилизации отработанных и/или некондиционных кальциевых и/или бариевых смазок, защита окружающей среды в местах применения и складирования от загрязнений токсичными нефтепродуктами при одновременном сохранении/повышении качества продукции основного керамического производства.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе утилизации смазок, включающем перемешивание утилизируемых смазок до однородной массы, согласно изобретению смазки вводят в качестве добавки в глиносодержащую шихту для производства керамических строительных материалов в количестве, не превышающем 6,0% масс. кальциевых или 5,5% масс. бариевых смазок в пересчете на сухую глину, а суммарное количество вводимых смазок не превышает 7,0% масс. в пересчете на сухую глину, при этом перемешивание осуществляют непосредственно перед введением в шихту, а также тем, что утилизируемые бариевые смазки вводят в глиносодержащую шихту для производства облицовочных керамических материалов в количестве 1,0-5,0% в пересчете на сухую глину.

В результате проведенных исследований выявлены оптимальные условия введения в глиносодержащую шихту строго определенных количеств, перемешанных до однородной массы кальциевых и/или бариевых пластичных смазок, что позволило решить задачу безотходной утилизации последних, без снижения, а чаще всего с повышением качества производимой продукции. Содержащиеся в утилизируемых смазках токсичные органические вещества полностью выгорают в процессе обжига, токсичные неорганические компоненты (барий) переходят в нетоксичную сульфатную форму. При этом введение утилизируемых смазок не влияет на параметры основного производственного процесса (скорость подачи сырья, температуру сушки, температурную кривую обжига и т.д.).

Способ реализуется следующим образом.

Исходя из состава и количества глиносодержащей шихты, определяют состав и требуемый объем вводимой добавки. В заданном объеме и соотношении объединяют поступившие от потребителей кальциевые и/или бариевые смазки, производят усреднение их состава путем перемешивания тем или иным методом до получения однородной массы и вводят ее в глиносодержащую шихту. Предварительным перемешиванием утилизируемой смеси достигается более равномерное распределение компонентов смазки в объеме шихты в процессе последующей глиноподготовки. При этом для достижения максимального результата целесообразно вводить добавку на более ранних стадиях технологического процесса. Шихта в смеси с добавкой проходит все стадии технологической подготовки и поступает в формовочный пресс и далее на сушку и обжиг. В процессе обжига органические компоненты смазок проявляют себя как выгорающие добавки, создающие восстановительную среду, что приводит к более равномерному спеканию керамического черепка, экономии топлива и способствует интенсификации процесса разложения растворимых сульфатов, присутствующих в исходном сырье (глине) и образующих высолы на поверхности керамических изделий. Присутствующие в добавке бариевые мыла диссоциируют при обжиге с выделением бария, который, связываясь с сульфат-ионом в нерастворимый сульфат бария, дополнительно способствует устранению высолов.

Пример 1

24,4 кг шихты Воскресенского кирпичного завода (Московская обл.), представляющей собой смесь 22 кг глины состава:

и 2,4 кг древесных опилок помещали в емкость с перемешивающим устройством.

Из подлежащих утилизации кальциевых и бариевых смазок приготовили 1 кг смеси состава:

Кальциевые смазки составили 2,4%, бариевые - 2,0%, а общее количество введенных смазок составило 4.5% к массе сухой глины, что не превысило требований, указанных в формуле изобретения. Приготовленную смесь помещали в шнековое устройство, тщательно перемешивали для усреднения состава до однородной консистенции и вводили в емкость с шихтой. Перемешивали смазки с шихтой, из полученной массы формовали образцы кирпичей, высушивали в туннельной сушилке и обжигали в печи (Максимальная температура обжига - 980°C). В результате полученные образцы имели однотонную поверхность и соответствовали по прочности марке М 150, а по другим, нормируемым по ГОСТ 530-2012 показателям, соответствовали основной продукции завода.

Пример 2

В условиях примера 1 утилизировали смесь кальциевых смазок в количестве 1,3 кг (5,9%) введением в шихту Гжельского кирпичного завода, содержащую глину состава:

Качество полученных образцов соответствовало качеству основной продукции завода.

Исследования показали, что достижение технического результата обеспечивается заявленной совокупностью признаков, т.е. введением индивидуально кальциевых смазок в количестве не более 6,0%, а индивидуально бариевых - не более 5,5% в пересчете на сухую глину. При использовании смеси кальциевых и бариевых смазок из-за взаимного влияния их компонентов (синергетический эффект) положительный результат наблюдается при введении не более 7,0% добавки в пересчете на сухую глину. Превышение указанных значений во всех исследованных случаях приводит к ухудшению внешнего вида и качества изделий из-за образования высолов от непрореагировавших неорганических компонентов смазок.

Пример 3

В условиях примера 1 использовали шихту состава:

в которую вводили в количестве 1,25 кг (5% от веса сухой глины) смесь отработанных бариевых смазок состава:

Приготовленные образцы после сушки и обжига при максимальной температуре 1050°C обладали марочностью 250, что характерно для взятого сырья и насыщенным однотонным цветом без высолов, характерных для керамики из глины «Лоде» в случае ее применения без антивысаливающих добавок. Показатели «Водопоглощение», «Скорость начальной абсорбции воды», «Морозостойкость» соответствовали требованиям ГОСТ 530-2012 для облицовочного кирпича. Экспериментально установлено, что при производстве облицовочных керамических материалов лучший эффект достигается при утилизации по заявленному способу бариевых смазок в количестве 1.0-5,5% на сухую глину. В этом случае максимально устраняются высолы с поверхности изделия.

Таким образом, заявленные существенные отличительные признаки изобретения: введение в качестве добавки в глиносодержащую шихту для производства керамических строительных материалов кальциевых и/или бариевых пластичных смазок, в количестве, не превышающем 6,0% масс. для кальциевых и 5,5% масс. для бариевых смазок в пересчете на сухую глину, так что суммарное количество вводимой добавки не превышает 7,0% масс. в пересчете на сухую глину и осуществление перемешивания непосредственно перед введением в шихту являются необходимыми и достаточными для достижения технического результата и решения поставленной задачи утилизации кальциевых и бариевых пластичных смазок.

Использование изобретения обеспечивает полную утилизацию отработанных и некондиционных кальциевых и бариевых пластичных смазок, что позволяет улучшить экологическую обстановку, экономить топливо при обжиге керамических материалов за счет использования выгорающей органической добавки, снижая себестоимость продукции за счет использования бросового сырья. Кроме того, при производстве облицовочного кирпича позволяет повысить выход продукции за счет устранения высолов.