Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИЧНОЙ СМАЗКИ

Изобретение относится к технологии получения смазочных материалов, а конкретно - консервационных смазок. Известно получение пластичных смазок из маслоотходов, например, металлургических предприятий, применяемых для смазки узлов трения и скольжения машин и механизмов, работающих в особо тяжелых условиях. Смазка содержит, мас.%: синтетические жирные кислоты (СЖК) и/или отработанное пальмовое масло (ОПМ) 3,4-18,5, отработанное минеральное масло (ОММ) 30-35, отработанное растительное масло (ОРМ) 2,1-7,5, известь 6,6-13,9, уксусную кислоту 3,4-4,8, присадку 0,02-5, минеральное масло (MM) - остальное. (Патент РФ 2177982 С2, 2002 г.). Недостатком данного способа получения смазок является очень широкий спектр используемых ингредиентов, состав и свойства которых не являются постоянными. Известен способ получения пластичной смазки, содержащей, мас.%: карбонат щелочноземельного металла 14-30; алкил (C₁₀-C₁₈) салицилат щелочноземельного металла 9-20; гидроксид щелочноземельного металла 6-10 и минеральное или синтетическое масло остальное, получают взаимодействием алкил-(C₁₀-C₁₈) салициловых кислот с гидроксидом щелочноземельного металла и диоксидом углерода при массовом соотношении 1:1,3-2,2:0,5-1,0 соответственно. Процесс ведут в среде минерального масла и углеводородного растворителя в присутствии промотора при 30-80°С с последующим отделением растворителя и промотора и гомогенизацией полученного продукта. Полученная смазка обладает улучшенными антикоррозионными показателями в условиях высоких температур, повышенной влажности и агрессивных сред (Патент РФ 2118653(13) С1, 1998 г.). Недостатком данного способа является то, что процесс требует отделения растворителя, утилизация которого представляет определенные технологические трудности.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения пластичных смазок является способ, где в качестве загущающего агента используют концентрат сажи, полученный из отработанного моторного масла, которое предварительно подвергают электрокрекингу с последующим вакуумным центрифугированием на очищенное масло и концентрат сажи, при этом газообразные продукты, полученные при электрокрекинге, используют в качестве технологического топлива для подогрева очищенного масла, которое используют в качестве масляной основы, для снижения вязкости отработанного моторного масла перед стадией электрокрекинга и в качестве теплоносителя в реакторе. Затем масляную основу смешивают с загущающим агентом, нагревают реакционную смесь в реакторе с заданной скоростью и проводят последующие обезвоживание, охлаждение, гомогенизацию и деаэрацию до момента фиксации товарного продукта. Недостатком данного способа является сложное технологическое исполнение процесса производства смазки. (Патент РФ 2160767 С1, 2000 г.).

Задача изобретения - получение пластичной смазки для консервации оборудования с ярко выраженными антикоррозионными свойствами с использованием в качестве загустителя антикоррозионного пигмента, полученного из отходов гальванических производств (гальваношлам), а в качестве масляной основы - отработанное моторное масло.

Технический результат - снижение себестоимости смазок за счет использования отходов производства и снижения затрат на компоненты смазки (масляную основу и загущающий агент- отход производства), улучшение экологии за счет утилизации отходов, загрязняющих окружающую среду, а также удешевление как самой смазки, так и способа ее получения, кроме этого, использование данных ингредиентов приведет к улучшению антикоррозионных свойств смазки и к расширению ассортимента обрабатываемого сырья.

Поставленная задача решается путем использования в качестве загустителя антикоррозионного пигмента, полученного способом ферритизации гальваношламов и дальнейшим смешением масляной основы с данным антикоррозионным пигментом.

Процесс ферритизации заключается в следующем.

Принимая во внимание тот факт, что исходные компоненты являются промышленными отходами, необходимо учесть возможное влияние примесных соединений на качество получаемого пигмента.

На основе данных химического анализа гальванических шламов были приготовлены модельные смеси из чистых компонентов. Данные модели мы использовали для изучения влияния тяжелых металлов на антикоррозионные свойства пигментов.

Таким образом, были синтезированы следующие модельные пигменты. Мольное соотношение чистых компонентов:

1.Fe₂O₃:СаО=1:1

2. Fe₂O₃:СаО:Cr₂O₃=1:1:0,01

3. Fe₂O₃:СаО:ZnO=1:1:0,15

4. Fe₂O₃:СаО:Cr₂O₃:ZnO=1:1:0,01:0,15

Шихта прокаливалась при температуре 900°С в течение одного часа.

При данных условиях в образцах протекают реакции между индивидуальными оксидами. Так как основными компонентами шихты являются гидроксиды железа и кальция, то в первую очередь будет протекать реакция образования феррита кальция. Поскольку гальваношламы представляют собой смесь гидроксидов, протекают и другие реакции, продуктами которых являются ферриты цинка и хроматы цинка и кальция, использующиеся в настоящее время в качестве антикоррозионных пигментов.

CaO+Fe₂O₃→CaFe₂O₄

CaO+Cr₂O₃→CaCr₂O₄

CaCr₂O₄+CaO+1,5O₂→2CaCrO₄

ZnO+Fe₂O₃→ZnFe₂O₄

ZnO+Cr₂O₃+1,5O₂→ZnCrO₄

Поэтому в результате применения в антикоррозионных материалах антикоррозионного пигмента, полученного на основе гальваношлама, ожидается эффект ингибирования коррозии не только от образования феррита кальция, но и от образования феррита и хромата цинка, а также хромата кальция.

Для исследования процессов ферритизации, протекающих при нагреве реакционной смеси, использовали метод комплексного термического анализа. Эксперименты осуществляли с помощью дериватографа ОД-3425-1500.

Параметры регистрации: навеска проб 250 мг, нагрев в интервале 20-1100°С со скоростью нагрева 15°С/мин. Приготовление исходной шихты включало смешение чистых компонентов в ступке и удаление воды сушкой при температуре 100-110°С.

В процессе ферритизации протекает реакция:

CaO+Fe₂O₃→CaFe₂O₄

Результаты термического анализа, представленные на рисунке, позволяют сделать вывод о том, что при нагревании шихты протекают три эндотермических и один экзотермический процессы. Первый - размытый эндотермический эффект, наблюдаемый в интервале температур 100-200°С, - относится к удалению адсорбированной воды; следующий, ярко выраженный при 450°С - к дегидратации гидроксида кальция, и третий, также ярко выраженный при температуре 676°С - к диссоциации карбоната кальция, содержащегося в кальцийсодержащем отходе. Размытый экзотермический эффект, начинающийся с 800°С и продолжающийся до 1050°С, соответствует образованию ферритов.

Результаты термического анализа учитывались при последующем поиске оптимальных условий синтеза пигмента.

Методика получения консервационной смазки из отходов производства.

1. Промывка суспензий гальваношламов дистиллированной водой, чтобы количество веществ, растворимых в воде, в пигменте не превышало допустимое значение.

2. Смешение суспензий гальваношлама (влажность 75-80%) и кальцийсодержащего отхода с учетом влажности суспензий.

3. Сушка смеси в сушильном шкафу при температуре 105°С.

4. Прокаливание полученной шихты в муфельной печи (t=800-900°С в течение 1-1,5 часа).

5. Измельчение полученного пигмента в электромагнитном измельчителе.

6. Измельченный антиккорозионный пигмент до размера частиц не более 1 мкм направляется в реактор смешения компонентов, в этот же реактор поступает масляная фракция в соотношении 40%: 60% Процесс перемешивания проводится до получения однородной сметанообразной массы.

Полученные продукты - антикоррозионный пигмент и консервационная смазка на его основе оценивались по физико-химическим показателям и по степени антикоррозионной активности.

С использованием данной методики решается проблема, имеющая важное социальное и хозяйственное значение, в результате предлагаемой технологии появляется возможность вернуть в хозяйственный оборот ценные компоненты отходов гальванических и нефтяных производств, что в свою очередь обеспечивает охрану окружающей среды, ресурсосбережение и сохранение здоровья населения.

Пример 1. В качестве исходного сырья используют промышленный образец антикоррозионного пигмента в дозировке масляной фракции 60% по массе.

Пример 2. В качестве исходного сырья используют антикоррозионный пигмент, полученный согласно ТУ 82.3.011-99 в дозировке масляной фракции 60% по массе.

Пример 3. В качестве исходного сырья используют антикоррозионный пигмент, полученный способом ферритизации при t=800-900°C в течение 1-1,5 часа в дозировке масляной фракции 60% по массе, согласно предлагаемой технологии.

Защитное действие образовавшейся на металле пленки консервационной смазки определяется двумя основными факторами: 1) предохранением металла от коррозии благодаря механической изоляции от контакта с влагой и кислородом воздуха (омическая или изоляционная составляющая); 2) торможением электрохимических процессов коррозии благодаря адсорбции или хемосорбции полярных компонентов на металле, приводящей к анодной или катодной поляризации (поляризационная составляющая).

Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице 3.

Таким образом, использование в качестве загустителя антикоррозионного пигмента, полученного из отходов машиностроительных производств (гальваношламов), позволяет получить пластичную смазку с наилучшими показателями антикоррозионной активности (пример 3).

Рисунок 1 - Результаты комплексного термического анализа шихты.

1 - кривая дифференциального термического анализа; 2 - кривая термогравиметрии; 3 - кривая дифференциального термогравиметрического анализа.