Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Рациональное использование земель сельскохозяйственного назначения Челябинской области. Монография
.pdf
Для начала формирования сектора органического земледе-
лия в области необходимы:
– создание нормативно-правовой базы;
– организация системы контроля за качеством продукции и
процессов производства;
– проведение научных исследований, обеспечивающих про-
изводственные процессы, а также контроль за вредными веществами.
Нормативная база должна состоять из федеральных и реги-
ональных законов, стандартов и
руководств по их применению.
Для сохранения естественного потенциала развития органического земледелия также необходимо принять законы, защищающие почвы и сельскохозяйственные земли от загрязнений пестицидами, тяжелыми металлами, токсинами, микроорганизмами,
несущими опасные генетические ставки (ГМО). В законах также
должна быть отражена ответственность за несоблюдение требований экологической сертификации при ее указании
на марки-
ровке продукции.
Стандарты на продукцию и процессы могут быть разработаны негосударственными организациями с утверждением в
государственных организациях и проведением контроля за соблюдением условий процессов производства. После создания
всех перечисленных институциональных условий есть большая
вероятность того, что органическое земледелие начнет активно
развиваться в нашей стране и Челябинской
области.
171
Глава 6
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МЕТОДЫ ПЕРЕРАБОТКИ
ОТХОДОВ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
6.1. Свойство токсичных отходов, получаемых в АПК,
и методы их переработки
1. Перспективные методы синтеза топлива из отходов
биомассы
В настоящее время ресурсы ежегодно возобновляемой растительной биомассы энергетически в 25 раз превышают добычу
нефти, а ее сжигание составляет ~10% от потребляемых энергоресурсов. В будущем ожидается
существенное расширение использования биомассы в виде продуктов ее переработки (жидких,
твердых топлив и др.), и в первую очередь отходов, которые скапливаются и разлагаются, загрязняя окружающую среду [148].
В Норвегии применяются передвижные установки на лесосеках, где перерабатываются растительные отходы методом пиролиза. Производительность отдельной установки от 10 до 30 т
древесного угля
в сутки. При пиролизе из 1 т отходов (щепа) получается 280 кг угля, 200 кг смолы пиролиза и около 222 кг газообразного топлива. Газообразное топливо используется для поддержания процесса пиролиза. Смола пиролиза применяется как
котельное топливо или подвергается гидрооблагораживанию под
давлением водорода для получения бензина и дизельного топлива. Стационарные установки пиролиза
могут иметь до 40 печей и
рассчитаны на переработку 300–350 тыс. т органических отходов
в год.
В США имеется экспериментальная установка, где из 1 т
древесной щепы получается 300 кг топлива типа сырой нефти.
В Италии, ФРГ, Аргентине созданы специальные энергетические
плантации быстрорастущих пород древесины и других пород на
землях, не пригодных для сельского
хозяйства. Плантации ивы
в Швеции на заболоченных землях дают 25 т древесины с 1 га в
год. Сбор древесины осуществляется через 2 года специальными
комбайнами в зимнее время года. С 1 млн га получается 15 млн
т древесины в виде сухого древесного топлива, что эквивалентно
20% энергии.
В Италии пущен крупный биоэнергетический комплекс,
рассчитанный на ежегодную
переработку 300 тыс. т быстрора-
172
стущей биомассы и органических отходов. Помимо газа и тяжелых остатков будет получено 20 тыс. т жидкого топлива. В Германии имеются большие плантации рапса, из которого получают
смазочные масла и дизельное топливо.
В Латинской Америке, США и Франции из биомассы (отходов сахарного тростника, кукурузы и др.) получают этанол, используя
обычно процессы брожения. В Бразилии получается более 10 млн т этанола, который применяют как основное топливо
для автомобилей (96%-й этанол) или в смеси с бензином – топливо “Газохол” (22 % этанола с 78 % бензина). В США из кукурузы
получают более 3 млн т этанола, который применяют в качестве
добавки к бензину (5–10%) для повышения октанового
числа и
улучшения процессов сгорания.
Моторные топлива, полученные из растительной биомассы,
экологически чистые, так как не содержат серу, а образующийся
при их сгорании диоксид углерода вновь вовлекается в образование растений и не накапливается в атмосфере. Утилизация растительных отходов и отходов пластмасс не только оздоровляет
экологическую обстановку, но и позволяет
получить дополни-
тельное количество моторного топлива.
2. Перспективные методы переработки отработанных
электролитов и серной кислоты
На предприятиях сельского хозяйства в связи с многообразием применяемого сырья и вырабатываемой продукции образуются многочисленные отходы производств как минерального,
так и органического состава. Из отходов минерального состава
наибольшее количество образуется отходов отработанных кислот,
особенно растворов серной и соляной кислот.
В связи с применением значительного количества машин,
тракторов, комбайнов и др. оборудования и механизмов в процессе их эксплуатации образуется значительное количество отработанных масел, которые используются неэффективно (в основном сжигаются) [34, 36].
На очистных сооружениях предприятий и населенных пунктов при нейтрализации разного состава сточных
и фекальных
вод образуется при их обезвреживании огромное количество
разнообразного состава шламов, которые практически не ис-
173
пользуются. На предприятиях, в торговых и жилых помещениях
образуются разнообразные бытовые отходы, которые также не
применяются, хранятся на свалках, загрязняя окружающую среду.
Еще больше образуется отходов зеленых стеблей и корневых остатков при уборке урожая сельскохозяйственных культур,
а также остатков при переработке зерновых культур. Огромное
количество отходов образуется также при содержании
животных и
птицы (навоза, помета, подстилки и т.д.). В связи со сложностью
и многообразием отходов, а также отсутствием средств многие
такие отходы используются неудовлетворительно, несмотря на наличие эффективных технологий их переработки.
В процессе переработки продуктов сельского хозяйства образуются отработанные кислоты, химические составы отработанных серной и соляной
кислот приведены в табл. 6.1 [34, 37] .
Таблица 6.1. Химические состав отработанных серной
и соляной кислот, %
Отработанные
Наименование
Электролит
компонентов
Серная кислота 24-26 13-22 Соляная кислота - - 3-4
Отработанная
серная кислота
солянокислые
травительные
растворы
Fe SO
FeCl
Cч
PbSO
Вода 65-70 61-77 76-84
4
2
(SO4 )3 - 0,3-0,6 3-4
2
4
- 10-16 -
- - 10-12
5-6 - -
Из отработанного электролита в зависимости от потребности возможно получать два вида сырья: гипс или горькую соль
(эпсомит), предварительно отделив на фильтрах от электролита
сульфат свинца. Для получения гипса электролит нейтрализуют
до рН, равного 8–9, известковой пылью-уносом или отходами
кальцитовой или мраморной пыли. При нейтрализации электролита протекает реакция (1 ) [13, 178 ]:
174
Н2SO4 +CаО = СаSO4 + H2О. (1)
Полученную суспензию подвергают сушке в распылительной сушилке, в которой протекают процессы сушки и кристаллизации гипса по реакции (2):
СаSО
+2Н2О = СаSO4·2Н2О. (2)
4
Получаемый гипс может использоваться взамен природного гипса в производстве цемента и при изготовлении различных
строительных изделий (гипсоволокнистые плиты и блоки, штукатурочные порошки и строительные растворы).
При необходимости из электролита и отработанной серной
кислоты получают горькую соль путем нейтрализации их магнезитовой пылью или каустическим магнезитом. При нейтрализации
протекает приведенная ниже реакция (3):
SO4 +MgO = MgSO4 + H2O. (3)
Н
2
Полученную суспензию подвергают обработке в распылительной сушилке, в которой происходит кристаллизация горькой соли по приведенной ниже реакции ( 4):
МgSO
4 + 7Н2
О = МgSO4 · 7 H2O. (4)
Горькая соль, получаемая в процессе переработки электролита и отработанной серной кислоты, содержит более 92% основного вещества, что значительно выше, чем в соли, получаемой выпаркой из морской воды Каспия (89%), и ее можно
использовать при изготовлении строительных и огнеупорных
изделий.
В электролите и в отработанной серной кислоте перед их
нейтрализацией повышают
концентрацию сульфатов до 75%
при производстве гипса и до 26% – при получении горькой соли.
При повышении концентрации в кислоте выпадают в осадок
сульфаты железа и хрома, которые отделяют фильтрованием и
использует для производства строительных изделий. Регенерированная кислота может также использоваться для производства
175
сульфата аммония в коксохимическом производстве и для изготовления коагулянта – сульфата алюминия [34, 124].
Смесь отделенных солей подвергается термообработке
при 300 °С в печах “кипящего слоя”(А.С.№478042, 1975). При
термообработке солей получаются высококонцентрированные серосодержащие газы, которые можно перерабатывать
по традиционной технологии для получения серной кислоты,
а огарок после измельчения использовать для изготовления
грунтовок и строительных красок. Качественные показатели
получаемых при переработке отходов продуктов приведены
в табл. 6,2 [28, 37].
2. Переработка солянокислых ОТР. Из отработанной соляной кислоты наиболее экономично получать железоокисные
пигменты и бишофит путем нейтрализации растворов каустическим магнезитом до рН, равного 7,0–8,0, с последующим отделением на фильтре осадка (пасты) и отмывки от него
на поверхности фильтра водорастворимых солей. Осадок в зависимости
от потребности подвергают сушке и измельчению в комбинированной сушилке при различной температуре в зависимости от
цвета получаемого пигмента: желтого – при температуре 80 °C,
коричневого – при температуре 120 °C и красного – при температуре 320 °C.
Фильтрат и промывные воды подвергают сушке в рас-
пылительной сушилке при
температуре 100–120 °C. При об-
работке ОТР и сушке суспензии протекают реакции (5 и 6)
[37, 124]:
FeCl
+2HCl+2 MgO +1/2О2= MgCl2 +FeOOH +H2О; (5 )
2
MgCl
+6 H2O = MgCl2 ·6 H2O . ( 6 )
2
Получаемый в процессе переработки отработанного раствора бишофит высокого качества, что подтверждается приведенными в табл. 6.3 данными [37, 124].
176
Кристаллический сернокислый магний-
горькая соль
Гипс
пигмент
-1 сорт 2 сорт ТУ6-18- 153- 82
ТУ2322-01
3300209705
Волгоградского месторождения
образец
Опытный
Таблица 6.2. Качественные показатели железоокисного пигмента, гипса и горькой соли
Железоокисный
не >7 не >7 - - - -
опытный
О, %, не менее 1,0 1,0 1,0
О, %, не менее 90,0 91,0 89,0
2
2
·7Н
·6Н
4
2
2
О,%, не более - 1,5 1,0
2
·2Н
4
показателя
Наименование
O, %, не более отс. отс.-отс. отс. 1,0
2
O,%, не менее отс. отс. 0,2 96 91 90
2
·7H
4
MgSO
MgCl2 ·6 H
О - - 98,0 - - -
2
·2 H
4
СаSО
NaCl, %, не более отс. отс.-отс. отс. 1,0
,% , не менее 94 94 0,1 - 6,0 -
3
O
2
Fe
Укрывистость, г/м
Наименование показателя по ТУ6-154-82
Плотность получаемой горькой соли равна 1,36–1,50.
Таблица 6.3. Качество опытного бишофита по ТУ 6-154-82 и Волгоградского месторождения
Нерастворимый в воде остаток, % 99,5 99,5 1,0 1,5 Не >3
рН 6-8 6-8 7,5 - - -
Массовая доля МgCl
Массовая доляМgSО
Массовая доля NaCl, % , не более 4,0 - 8,6
Массовая доляСаSО
Массовая доля солей, % , не более 3,0 1,0 1,0
Массовая доля влаги, %, не более 2,5 2,5 2,0
Дисперсность, мм, не более 50,0 50,0 50,0
Дисперсность, мкм не >25 не >25 - - -
177
Бишофит находит широкое применения в производстве различных строительных материалов (плиты, бордюры, каменное
фасонное литье и т.д.). Особенно он в больших объемах применяется для изготовления древесных брусьев, применяемых в строительстве жилых помещений, путем прессования смеси каустического магнезита, бишофита и древесных опилок на специальной
прессовой установке при нагревании
.
6.2. Cостав отработанных смазочных материалов и методы
их переработки
При эксплуатации агрегатов, машин, транспорта применяются в зависимости от конструкции оборудования (компрессоров, редукторов, двигателей, подшипников и т.д.) смазочные материалы различного состава. В процессе эксплуатации
указанного оборудование смазочные материалы изменяют
свойства: повышается вязкость, накапливаются различные
примеси, в том числе
и натираемый металл обрабатываемых
поверхностей и т.д. В связи с этим смазочные материалы выводятся из эксплуатации и подвергаются регенерации или
утилизации [8, 112].
Зарубежными фирмами для эффективного использования
отработанных нефтепродуктов (масла, смазки), содержащих
в своем составе механические примеси и небольшой процент
воды, применяются различные технологические процессы. Так,
например, компания Вестфалия в
Испании применяет для очистки отработанных масел технологии механической сепарации, используя декантеры и саморазгружающиеся сепараторы [35]. Технологическая схема переработки отработанных масел указанной
фирмой приведена на рис. 6.1.
На декантерах отделяются твердые загрязнения от отработанного масла (крупные и волокнистые частицы) и обеспечивают
непрерывную эксплуатацию установки в автоматическом режиме. Декантеры
в зависимости от состава масла снижают содержание в нем твердых частиц до <0,2% и несвязанной воды до
<1%. Нефтешлам, извлеченный в декантере, представляет собой
плотную массу пастообразной консистенции, которую можно использовать как топливо при брикетировании или для производства строительных материалов.
178
Рис. 7.1. Установка термического обезвреживания (пиролиз –
газификация): 1, 3 – емкости для масла с подводом воздуха и
дозаторами, 2 – емкость с дозатором для деэмульгатора;
4 и 5 –плазматроны для подогрева масла; 6 – декантер
с гидроцилиндром; 7 – сепаратор с гидроциклоном
Очистка отделенного в декантере от шлама масла от мелких примесей и воды прозводится в сепараторе. Сепараторы
представляют собой горизонтальные, высокопроизводительные
центрифуги с барабаном с непроницаемой стенкой. Они оборудованы шнеком, перемещающим твердые частицы (шлам) к
разгрузочному отверстию, откуда они непрерывно выделяются
и направляются на переработку. Если в дальнейшем масло ис
-
пользуется для изготовления присадок, то необходимо из него
удалить воду из масел, применяемых в дальнейшем для получения смазок. Если оно содержит высокое количество присадок
и имеет тенденцию к эмульгированию (загустеванию), то перед
сепарацией в отработанное масло вводят деэмульгатор (серную
кислоту).
В зависимости от состава отработанного масла сепараторы
снижают содержание
в получаемых нефтепродуктах частиц
и связанной воды до <0,2%. Получаемые по такому технологическому процессу фракции масел имеют близкие показатели
к маслам, применяемым в промышленности и на транспорте и
могут быть использованы для получения различных смазочных
материалов.
179
3. Получение из регенерированных масел канатной смаз-
ки. Канатная смазка предназначается для защиты от коррозии
канатов в процессе их эксплуатации. Канатную смазку получают в результате смешения при нагревании минерального масла,
которое соответствует марке И-40А (ГОСТ20799-88), добавкой
приведенных ниже углеводородов: петролатум (ТУ3840166-90);
церезин (ГОСТ 2488-79); битум (ГОСТ 6617-76); полиолифины
низкомолекулярные (ТУ
РБ37493248.002-29) [8, 146].
Процесс приготовления смазки ведется в реакторе с паровой рубашкой и механическим перемешивающим устройством с
подачей в него подогретого до 50 °С масла с последующей добавкой твердых углеводородов (битума, церезина, воска). В последнюю очередь добавляют расплавленный петролатум, разогретый
до 70 ºС. Смесь прогревают в реакторе паром, подаваемым в паровую
рубашку, до температуры 115 ºС, после охлаждения реакционной смеси до температуры 90 ºС получается смазка, которую разливают в бочки.
4. Технология изготовления кольцевой смазки СММ-1 –
СММ-3. Кольцевая смазка предназначена для снижения трения
в узлах металлургического оборудования с системами централизованной подачи смазки. Она состоит из следующих исходных
компонентов: стеариновой кислоты
ГОСТ 6484-96; уксусной кислоты (СН
технической (С17Н34О2) по
СООН) по ГОСТ 19814-
3
74; известково-масляной эмульсии; масла базового (отработан-
ного типа И-40А) по ГОСТ 20799-88; жидкости ПСМ-200А (ОСТ
6-02-20-79) в пределах 0,01–0,05 % (в качестве противопенной
технологической добавки при необходимости); присадки ДФ-11
(ТУ38 590 1254-90 ) и ПМС-200А(ОСТ 6-02-20-79 ); ионола ( ТУ
177648-522-147-95 ).
Процесс получения смазки протекает в реакторе с паровой
рубашкой и механическим
перемешивающим устройством, в
который загружается 2/3 необходимого по расчету количества
масла, затем туда же загружается расчетное количество стеариновой кислоты и включается мешалка и в рубашку подается перегретый пар. При достижении температуры в реакторе 75–80 ºС
в него загружаются расчетное количество уксусной кислоты и
частями тонкой струйкой известково-масляная эмульсия при непрерывном перемешивании и поддержании температуры в преде-
180
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]