1279

Всистеме магистральных газопроводов отходы газового конденсата образуются в процессе очистки полости магистрального газопровода (камеры приема, подземные емкости сбора), очистки газа на компрессорных станциях (установки очистки газа – пылеуловители, фильтры-сепараторы, газосепараторы, подземные и надземные емкости сбора отхода), очистки газа на газораспределительных станциях (установки очистки газа и емкости сбора отхода), а также в процессе осушки газа. Наибольшее количество отходов газового конденсата образуется на компрессорных станциях – более 97 %. Процесс образования отходов газового конденсата на газовых компрессорных станциях представлен на рисунке.

Внастоящее время для обезвреживания отходов газового конденсата применяют методы, основанные преимущественно на сжигании в специализированных установках (например, печах барабанного типа), предназначенных для очистки жидкостей на нефтяной основе (масла, СОЖ, рабочие жидкости для гидросистем машин и оборудования) от механических и жидких примесей, плотность которых больше плотности очищаемых жидкостей.

Вто же время следует отметить, что отходы газового конденсата состоят на 95–98 % из нефтепродуктов и могут быть использовны в качестве топлива печного, например для комму- нально-бытовых нужд [3], что подтверждает возможность утилизации данного типа отходов совместно с другими отходами газотранспортной отрасли в различных установках термического обезвреживания, где отходы газового конденсата могут служить топливом, например для контейнеров пиролиза органических и термопластичных отходов.

Применение такого подхода для утилизации отходов газового конденсата позволит предприятиям комплексно решать проблему утилизации образующихся отходов, а также сократить негативное воздействие на объекты окружающей среды.

32

elib.pstu.ru

Список литературы

1.Яманина Н.С. Утилизация отходов производства и потребления нефтепродуктов: автореф. дис. … канд. техн. наук / Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Иваново, 2003.

2.СТО ГАЗПРОМ 12-2005 [Электронный ресурс]. Каталог отходов производства и потребления дочерних обществ и организаций ОАО «Газпром», ООО «Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологии – ВНИИГАЗ. Да-

та введения 2005-09-26. – URL: http://www.nchkz.ru/lib/53/53594/ index.htm#i68957.

3.Скосарь Ю.Г. Совершенствование технологии глубокой осушки природного газа: автореф. дис. … канд. техн. наук / Рос. гос. ун-т нефти и газа им. И.М. Губкина. – М., 2007.

33

elib.pstu.ru

М.Д. Борисова

ООО «Экостройпроект»

д-р техн. наук, проф. Б.С. Баталин

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ВЫСОКОПРОЧНЫЕ ВОДОСТОЙКИЕ ГИПСОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ СУЛЬФАТНО-КАЛЬЦИЕВЫХ ШЛАМОВ

В строительстве широко применяется в качестве быстротвердеющего вяжущего вещества строительный гипс. Этот материал незаменим во многих случаях, однако он после затвердевания имеет невысокую прочность, обычно 4–16 МПа, и низкую водостойкость. Коэффициент размягчения гипса, характеризующий водостойкость материала, составляет 0,4–0,5. При этом горная порода, из которой получают строительный гипс, представляет собой такой же по минералогическому составу материал, что и затвердевший гипс, т.е двуводный сульфат кальция СаSO4·2H2O. Но горные породы, состоящие из того же двуводного гипса, имеют прочность присжатии40–80 МПа ивысокую водостойкость– до 0,95.

Чтобы из гипсовой породы получить строительный гипс, породу размалывают и обжигают. Для изготовления же изделий из полученного вяжущего приготавливают смесь с водой и формуют изделие, которое после затвердевания высушивают. Но при этом ни прочности, ни водостойкости исходной породы никогда не достигают.

Дело в том, что в природе хемогенные породы, каковой является гипс, образуются в лагунах – теплых внутренних мелких морях с высокоминерализованной водой. В этой воде, кроме сульфата кальция, присутствуют также сульфаты, хлориды, карбонаты, гидроксиды различных металлов, органические биогенные вещества, растворенные в воде кислород и диоксид углерода. При высокой концентрации всех этих соединений такая вода представляла собой коллоидный раствор – золь. При испарении воды золь коагулировал, начинал кристаллизоваться. В такой

34

elib.pstu.ru

среде зародыши кристаллизации не успевали значительно вырасти, образовавшаяся порода оставалась часто микрокристалличнской. Именно поэтому и возник прочный водостойкий гипс [1]. По сути, природный процесс, длившийся сотни тысяч лет, представлял собой подобие золь-гель перехода.

В технологии гипсовых вяжущих золь-гель процессы никогда не применяют из-за высокой энергоемкости измельчения гипсовой породы до размера коллоидных частиц. При затворении гипсового вяжущего водой золь может образоваться только при очень малом количестве воды в смеси, но тогда такую смесь невозможно сформовать в изделие, она немедленно схватится.

Однако среди антропогненных материалов – отходов и побочных продуктов различных производств – есть высокодисперсные золеподобные шламы и осадки. Во многих регионах России накопилось огромное количество отходов и побочных продуктов промышленных производств в виде высокодисперсных шламов, содержащих сульфаты и карбонаты кальция, кремнезем, гидроксиды различных металлов, в том числе редкоземельных и тяжелых. Шламы занимают большие площади, их компоненты отравляют окружающую среду, создавая реальную угрозу здоровью населения, животному миру и растительности. Утилизация их практически отсутствует, поскольку не существует эффективной технологии переработки таких шламов в полезную или хотя бы безопасную форму.

Так, высококонцентрированный коллоидный раствор, который образуется при нейтрализации кислых шахтных вод, представляет собой дисперсную систему – золь, состоящую из воды (дисперсионная среда), и частицы коллоидного размера (дисперсная фаза). Эти частицы, по данным [2], представлены следующими минералами: гипс кристаллический, гипс рентгеноаморфный, портландит, эттрингит, халцедон, кристобалит, калиевые полевые шпаты, иллит, амфибол. Кроме того, осадок содержит оксиды и гидроксиды Na, K, Mg, Al, Fe, Cr, Co, Ni, Zn, Cu, Pb, Hg, Ag, HCO3, Cl и высокодисперсный углерод. Такой состав осадка определяется тем обстоятельством, что шахтные воды фильтруются

35

elib.pstu.ru

сквозь аргиллитовые и алевролитовые породы и углистые сланцы. Влажность осадка – 40–60 мас. %. В этой смеси гипс кристаллический составляет 50–58 мас. %, рентгеноаморфный – 30–33 мас. %. Остальные минералы находятся в высокодисперсном состоянии. Рентгеноаморфный гипс в осадке находится

вколлоидном состоянии, т.е. представляет собой наночастицы. Отчасти двуводный гипс присутствует и в виде истинного раствора. Благодаря такому химическому составу двуводный сульфат кальция самопроизвольно не выпадает в осадок. Но при нагревании происходит сначала каогуляция, а затем образование зародышей кристаллической фазы из рентгеноаморфной формы гипса. В результате система переходит в твердое состояние. Этот процесс по некоторым параметрам аналогичен золь-гель переходу силикатных коллоидных систем.

После высушивания прочность при сжатии осадка достигает

вряде случаев 30–40 МПа, при этом полученное вещество имеет коэффициент размягчения 0,8–0,9, т.е. является водостойким [3].

Чтобы получить из этого осадка изделие нет необходимости перерабатывать его сначала в гипсовое вяжущее. Вся технология состоит в том, чтобы залить это вещество в форму, а затем удалить из него воду, например, высушиванием.

Эксперименты показали, что при таком способе можно получить изделие с прочностью до 30 МПа. Но самое важное то, что при этом изделие оказывается водостойким. Коэффициент размягчения образцов, полученных таким способом, оказался равным величине 0,87, тогда как при использовании обычного гипса он не превышает 0,5.

Таким образом, могут быть получены строительные изделия

ввысокими физико-механическими свойствами при значительно меньших энергозатратах. В принципе при такой высокой водостойкости можно производить кирпич марки 150 и выше.

Аналогичные шламы образуются на содовых производствах, производствах галогенидов, алюминия, фосфатов, а также при водоподготовке на ТЭС. В ряде случаев это двуводные сульфаты кальция. В связи с этим обстоятельством у производ-

36

elib.pstu.ru

ственников и ученых-материаловедов возникает естественное стремление получить из такого отхода гипсовое вяжущее. Этой проблеме посвящены сотни публикаций [4], разными авторами получены многочисленные патенты [5].

Нами была исследована возможность применения такого способа утилизации – так называемого фторгипсового шлама.

Прочность при сжатии высушенных образцов составила 12,4, пропаренных – 16,9, автоклавированных – 23,8 МПа.

Таким образом, наиболее эффективным является термовлажностная обработка образцов в автоклаве. Кроме того, об- разцы-близнецы были испытаны на водостойкость. Как и ожидалось, коэффициент размягчения высушенных образцов 0,41, а образцов после термовлажностной обработки: пропаренных – 0,74; автоклавированных – 0,87.

Разработка безобжиговой технологии получения материалов строительного назначения из этих шламов позволила бы решить одновременно три взаимосвязанных задачи: получение полезной продукции, оздоровление окружающей среды и организация новых рабочих мест.

Список литературы

1.URL: http: ekologyprom.ru/uchebnik-po-promyshl.

2.Способ очистки кислых маломутных шахтных и подотвальных вод: пат. № 2386592 Рос. Федерация / С.И. Шамуков

идр. – Опубл. 2010.

3.Докукин A.B., Докукина Л.C., Возникновение кислотных рудничных вод и борьба c ними. – M.; Л., 1950.

4.А. с. 846518. Строительная смесь / М.П. Ким, Б.П. Ильинский, А.Г. Щицин. – Опубл. 1981.

5.Пурескина О.А., Гашкова В.И., Катышев С.Ф. Переработка твердых техногенных отходов фторангидрита и феррошлаков, самораспадающихся с получением гипсового вяжущего вещества // Экология промышленного производства. – 2009. –

№ 1. – С. 36–38.

37

elib.pstu.ru

Е.М. Генсон, Д.В. Мальцев,

д-р техн. наук, проф. Н.В. Лобов

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

ПРОБЛЕМЫ КОНТРОЛЯ ВЫВОЗА ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ ОТХОДОВ В КРУПНЫХ ГОРОДАХ НА ПРИМЕРЕ Г. ПЕРМИ

Вг. Перми остро стоит проблема несанкционированных свалок. По данным сервиса ecofront.ru, который занимается сбором информации о несанкционированных свалках на территории России, каждый месяц в Перми появляется более 15 несанкционированных свалок. Часть из них возникает по вине местных жителей, в появлении остальных свалок виноваты недобросовестные подрядчики, разгружающие собранный мусор в черте города. В настоящее время контролировать вывоз твердых бытовых отходов (ТБО) практически невозможно. Не определяется вес ТБО, вывозимых из города, значит, никто точно не знает массу собранного мусора, а подрядчики предоставлены сами себе. Проблеме определения массы ТБО, загружаемых мусоровозом в местах сбора, посвящена данная статья.

Ранее проведенный анализ способов определения массы перевозимых ТБО позволил выбрать наиболее оптимальный способ фиксации параметра [1]. Идея заключается в определении веса мусора, находящегося в баке, по величине давления рабочей жидкости в гидросистеме мусоровоза во время подъема бака.

Врамках проводимого исследования на опытный мусоровоз МК-20 с боковой загрузкой ТБО был установлен датчик давления PT 9551 с диапазоном измерений от 0 до 25 МПа (более подробно этот вопрос рассмотрен в работе [2]). Мусоровоз оборудован системой мониторинга подвижных и стационарных объектов FORT 300. Навигатор FORT 300, получив сигнал от датчика, при помощи мобильного Интернета через определен-

38

elib.pstu.ru

ные интервалы времени (15–20 с) отправляет данные на сервер. Диспетчер, подключившись к серверу, может отслеживать сигнал в режиме реального времени.

Для лучшего анализа полученных в дальнейшем экспериментальных данных рассмотрим более подробно схему исполнительных гидроцилиндров манипулятора мусоровоза МК-20. На рис. 1 изображен гидроцилиндр излома стрелы манипулятора 1, гидроцилиндр подъема стрелы 2, гидроцилиндр опрокидывания бака 3, бак с ТБО 4, бункер для сбора ТБО 5.

Во время очередного рейса мусоровоза был проведен эксперимент. Данные о давлении рабочей жидкости в гидросистеме считывались и сохранялись с помощью ноутбука, подключенного непосредственно к терминалу FORT 300. Одновременно с этим производилась видеозапись работы оператора, управляющего при помощи рычагов гидроцилиндрами мусоровоза, и запись перемещений манипулятора. При проведении эксперимента видеозапись и запись данных о давлении в гидросистеме были синхронизированы по времени.

Рис. 1. Структурная схема манипулятора мусоровоза МК-20

На рис. 2 представлен график зависимости изменения давления в гидросистеме мусоровоза от времени загрузки баков (при загрузке трех полных баков с мусором). Поскольку датчик давления был установлен в напорную магистраль, это позволило

39

elib.pstu.ru

получать данные о давлении при работе любых гидроцилиндров, а также фиксировать процессы подъема баков, прессования ТБО, подъема бункера с ТБО и др. Заштрихованные области на графике соответствуют процессу подъема и опускания баков

смусором, т.е. работе цилиндров, обозначенных на рис. 1. Остальные области – это работа гидроцилиндров, не связанных

сподъемом бака (поворот манипулятора, захват бака и др.).

Анализ представленной на рис. 2 зависимости показывает, что включение в работу различных цилиндров, вызванное воздействием оператора на соответствующие рычаги управления гидроцилиндрами, приводит к снижению или повышению давления в напорной магистрали гидросистемы.

Рис. 2. График зависимости изменения давления в гидросистеме мусоровоза: А – подъем 1-го бака; В – подъем 2-го бака;

С – подъем 3-го бака

Для определения массы поднимаемого бака с мусором можно рассматривать несколько характерных точек: во время работы одного или двух гидроцилиндров на подъем. В этот момент происходит определенная стабилизация давления в напорной магистрали, так как золотник открыт и усилие на штоке гидро-

40

elib.pstu.ru