Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
– Пенза, ПензГТУ, 2015. – 138 с.
Специальность 03.02.08 – экология (в химии и нефтехимии)
Цель работы – разработка технологии утилизации нефтешламов резервуарного типа в изоляционный композиционный материал на основе серы для полигонов хранения промышленных и бытовых отходов.
Научная новизна работы состоит в следующем.
Исследованы механизмы модификации серы и их влияние на структурообразование композитов на основе серы. Установлено, что на переход серы в полимерное состояние влияют: температура расплава серы и время его изотермической выдержки, а также модифицирующие добавки (парафин, бензол). Показано, что наибольшая прочность композита на основе серы достигается при температуре 140–160 °С, продолжительности изотермической выдержки – 1 час и введении в расплав парафина ~ 2% от массы серы, что приводит к образованию полимерной серы, препятствующей образованию токсичных соединений.
Установлены зависимости в виде уравнений регрессии прочности при сжатии и изгибе, плотности и пористости от соотношения концентраций сера / нефтешлам резервуарного типа. Показано, что функция прочности при сжатии имеет наибольшие значения при соотношении сера / нефтешлам резервуарного типа – 30–35 / 65–70 масс.%; функция прочности при изгибе – при соотношении 20–25 / 75–80 масс.%. Функция плотности возрастает при увеличении концентрации серы в композите, наименьшие значения функции пористости находятся в области концентраций сера / нефтешлам резервуарного типа – 30–35 / 65–70 масс.%.
Установлены аналитические зависимости эксплуатационных характеристик: водопоглощения, коэффициента водостойкости – от времени выдержки в водной среде; массопоглощения, коэффициента химической стойкости – от времени выдержки в агрессивной среде.
Практическая значимость работы заключается в следующем.
Предложена технология утилизации нефтешламов резервуарного типа в изоляционный композит на основе серы. Осуществлѐн подбор оборудования: бункер-сепаратор, дозатор, накопитель, плавитель, подогреваемый смеситель, камера нагрева, виброплощадка, площадка для охлаждения и распалубки форм.
Определены основные эксплуатационные (водопоглощение – 0,3–0,32%, массопоглощение – 0,45–0,85%, коэффициенты водостойкости – 0,8–0,82 и химической стойкости – 0,74–0,85) и токсикологические (класс опасности – четвертый) характеристики разработанных изоляционных композитов на основе серы, определены области их применения в качестве изоляционных экранов для полигонов хранения промышленных и бытовых отходов.
Цель работы – разработка технологии утилизации нефтешламов резервуарного типа в изоляционный композиционный материал на основе серы для полигонов хранения промышленных и бытовых отходов.
Научная новизна работы состоит в следующем.
Исследованы механизмы модификации серы и их влияние на структурообразование композитов на основе серы. Установлено, что на переход серы в полимерное состояние влияют: температура расплава серы и время его изотермической выдержки, а также модифицирующие добавки (парафин, бензол). Показано, что наибольшая прочность композита на основе серы достигается при температуре 140–160 °С, продолжительности изотермической выдержки – 1 час и введении в расплав парафина ~ 2% от массы серы, что приводит к образованию полимерной серы, препятствующей образованию токсичных соединений.
Установлены зависимости в виде уравнений регрессии прочности при сжатии и изгибе, плотности и пористости от соотношения концентраций сера / нефтешлам резервуарного типа. Показано, что функция прочности при сжатии имеет наибольшие значения при соотношении сера / нефтешлам резервуарного типа – 30–35 / 65–70 масс.%; функция прочности при изгибе – при соотношении 20–25 / 75–80 масс.%. Функция плотности возрастает при увеличении концентрации серы в композите, наименьшие значения функции пористости находятся в области концентраций сера / нефтешлам резервуарного типа – 30–35 / 65–70 масс.%.
Установлены аналитические зависимости эксплуатационных характеристик: водопоглощения, коэффициента водостойкости – от времени выдержки в водной среде; массопоглощения, коэффициента химической стойкости – от времени выдержки в агрессивной среде.
Практическая значимость работы заключается в следующем.
Предложена технология утилизации нефтешламов резервуарного типа в изоляционный композит на основе серы. Осуществлѐн подбор оборудования: бункер-сепаратор, дозатор, накопитель, плавитель, подогреваемый смеситель, камера нагрева, виброплощадка, площадка для охлаждения и распалубки форм.
Определены основные эксплуатационные (водопоглощение – 0,3–0,32%, массопоглощение – 0,45–0,85%, коэффициенты водостойкости – 0,8–0,82 и химической стойкости – 0,74–0,85) и токсикологические (класс опасности – четвертый) характеристики разработанных изоляционных композитов на основе серы, определены области их применения в качестве изоляционных экранов для полигонов хранения промышленных и бытовых отходов.