Ways to Solve the Problem of Anthropogenic Load on the Ecosystem of Coastal Waters
Authors:
1.
Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im. V.G. Shuhova
Russian Federation
Russian Federation
2.
Belgorodskiy gosudarstvennyy tehnologicheskiy universitet im. V.G. Shuhova
Russian Federation
Russian Federation
Type:
Article
Published:
06.01.2019
Subject area:
UDK 628.316.12:665.7
BBK 26 Науки о Земле
BBK 26 Науки о Земле
Language:
Russian
Keywords:
magnetic adsorbent, hydrophobization, magnetic field, petroleum products, structural changes, magnetite, electric slag, oil skimmer
Abstract (English):
Predlozhen sposob polucheniya kompleksnogo adsorbenta, obladayuschego magnitnymi svoystvami dlya likvidacii razlivov nefti s poverhnosti vody s pomosch'yu upravlyaemogo magnitnogo polya. V kachestve magnitnogo napolnitelya predlozhen tonkodispersnyy zhelezorudnyy koncentrat, poluchaemyy mokroy magnitnoy separaciey izmel'chennoy zheleznoy rudy. Adsorbiruyuschim komponentom vybran raspadayuschiysya elektrostaleplavil'nyy shlak. Massovoe sootnoshenie komponentov shlak: magnetit sostavlyaet 1:(1,5…2). Dlya udaleniya avariynyh razlivov nefti s pomosch'yu predlagaemogo magnitnogo adsorbenta razrabotano ustroystvo, kotoroe ustanavlivayut na sudne-neftesborschike tipa katamaran. Ustroystvo soderzhit emkost', snabzhennuyu mehanizmom podachi adsorbenta v sloy razlityh nefteproduktov, magnitnyy baraban i mehanizm dlya udaleniya nasyschennogo adsorbenta s poverhnosti barabana i podachi ego v sbornuyu emkost'. Dlya isklyucheniya zatopleniya nasyschennogo adsorbenta predusmotrena beskonechnaya dvizhuschayasya lenta ot mesta vneseniya adsorbenta do magnitnogo barabana.
Predlozhen sposob polucheniya kompleksnogo adsorbenta, obladayuschego magnitnymi svoystvami dlya likvidacii razlivov nefti s poverhnosti vody s pomosch'yu upravlyaemogo magnitnogo polya. V kachestve magnitnogo napolnitelya predlozhen tonkodispersnyy zhelezorudnyy koncentrat, poluchaemyy mokroy magnitnoy separaciey izmel'chennoy zheleznoy rudy. Adsorbiruyuschim komponentom vybran raspadayuschiysya elektrostaleplavil'nyy shlak. Massovoe sootnoshenie komponentov shlak: magnetit sostavlyaet 1:(1,5…2). Dlya udaleniya avariynyh razlivov nefti s pomosch'yu predlagaemogo magnitnogo adsorbenta razrabotano ustroystvo, kotoroe ustanavlivayut na sudne-neftesborschike tipa katamaran. Ustroystvo soderzhit emkost', snabzhennuyu mehanizmom podachi adsorbenta v sloy razlityh nefteproduktov, magnitnyy baraban i mehanizm dlya udaleniya nasyschennogo adsorbenta s poverhnosti barabana i podachi ego v sbornuyu emkost'. Dlya isklyucheniya zatopleniya nasyschennogo adsorbenta predusmotrena beskonechnaya dvizhuschayasya lenta ot mesta vneseniya adsorbenta do magnitnogo barabana.
Keywords:
magnetic adsorbent, hydrophobization, magnetic field, petroleum products, structural changes, magnetite, electric slag, oil skimmer
magnetic adsorbent, hydrophobization, magnetic field, petroleum products, structural changes, magnetite, electric slag, oil skimmer
Малоэнергетические технологии (акустические, магнитные и др.), находят все более широкое применение в нефтяной промышленности при добыче, транспорте и хранении высоковязких и высокозастывающих нефтей. Их использование в сочетании с сорбционными методами позволяет удалить загрязнения чрезвычайно широкой природы практически до любой остаточной концентрации независимо от их химической устойчивости [6]. Поэтому разработка адсорбента с высокими адсорбционными и магнитными свойствами с возможностью его эффективного внесения в слой нефтепродуктов и быстрого удаления с поверхности воды управляемым магнитным полем является актуальной научной и практической задачей. Авторами были исследованы сорбционные свойства порошковых сорбентов на основе оксидов железа в виде мелкодисперсного железорудного концентрата (магнетита). Для повышения адсорбционных свойств сорбирующим компонентом была выбран распадающийся электросталеплавильный шлак. Компоненты выбраны из условия наличия железосодержащих фаз и аналогичности качественных химических составов с целью образования прочных связей при межмолекулярном взаимодействии. По химическому составу в шлаке (табл.1) преобладают оксиды CaО (45%) и SiO2 (24%), что определяет их адсорбционную способность по отношению к нефтепродуктам, а наличие оксидов железа способствуют проявлению магнитных свойств. В железорудном концентрате (табл.2) преобладающее содержание магнетита (Fe2O + Fe2O3 = 94,6%) свидетельствует о его высокой магнитной восприимчивости. Дисперсность компонентов составляла менее 100 мкм. Химический состав компонентов адсорбента определяли на рентгенофлуоресцетном спектрометре серии ARL 9900 (табл. 1, 2) [7]. Исследования проводили по каждому компоненту в отдельности и в смеси при их оптимальном соотношении. Показатели нефтемкости представлены в табл. 3. Для обеспечения плавучести и снижения водопоглощения комплексный адсорбент модифицировали силиконовым гидрофобизатором (табл. 4) [8] Таблица 1. Химический состав электросталеплавильного шлака (м. д., %) Таблица 2. Химический состав железорудного концентрата (м. д., %) Таблица 3. Нефтеемкость комплексного адсорбента и его компонентов Таблица 4. Технические характеристики гидрофобизатора В результате модификации выявлено, что необходимое количество гидрофобизатора, обеспечивающего водопоглощение образцов 6-10 % и плавучесть в течение 3 часов составляет 8-10%. Как следует из табл. 3 значения массовой нефтеемкости исследуемого комплексного адсорбента составили 1,3 кг/кг. При этом объемная нефтеемкость соответствует значению 2090 кг/м3 адсорбента (при объемной массе комплексного сорбента 1610 кг/м3), что значительно превышает значения известных промышленных сорбентов. Например, при повышенной массовой нефтеемкости 5 кг/кг и объемной массе сорбента 150 кг/м3 объемная нефтеемкость составит 750 кг/м3 (табл. 5). Таблица 5. Сравнительные характеристики промышленных и предлагаемого адсорбентов На рисунке представлена схема устройства для сбора нефтепродуктов с поверхности воды [9]. 1 - судно-нефтесборщик, 2 - короб с проемами для входа и выхода обрабатываемой воды, 3 - бесконечная лента, 4 - нефтесборный барабан с магнитной системой, 5 - скребок, 6 - желоб, 7 - шнек, 8 - сборная емкость, 9 - бункер с магнитным адсорбентом, 10 - барабанный питатель, 11 - емкость с адсорбентом. Для обеспечения времени контакта адсорбента с разлитыми нефтепродуктами в течение 10 секунд и расположении бункера на расстоянии 10 м от нефтесборного барабана скорость движения судна должна быть 3,6 км/ч. При ширине захвата 2 м и толщине слоя разлитых нефтепродуктов 2 мм сбор нефтепродуктов составит 12 т/ч. Использование магнитных сорбентов с насыпной плотностью, превышающей плотность нефтепродуктов, позволяет быстрому их омагничиванию и эффективному извлечению магнитными сепараторами
1. Yu.K. Rubanov, Yu.E. Tokach. Pat. RF 2535744 Ustroystvo dlya sbora nefteproduktov s poverhnosti vody. 2014.
2. Yu.K. Rubanov, Yu.E. Tokach. Kompozicionnye sorbenty na osnove oksidov zheleza dlya utilizacii smazochno-ohlazhdayuschih zhidkostey. Izd-vo BGTU, Belgorod, 2014. 96s.
3. Yu.K. Rubanov, Yu.E. Tokach. Udalenie razlivov nefteproduktov s poverhnosti vody kompleksnymi sorbentami na osnove oksidov zheleza. Vestnik tehnologicheskogo universiteta, g. Kazan', 2015. - № 7. S. 268- 271.
