Помощь студентам в учебе
Исследование состава и применение отхода Кузнечного завода в виде железной окалины
|
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Отходы производства: классификация и классы опасности 11
1.1.1 Федеральный классификационный каталог отходов 14
1.1.2 ФККО 15
1.2 Отходы кузнечного производства 16
1.3 Кузнечный завод ПАО «КАМАЗ»: негативное воздействие на
окружающую среду 18
1.3.1 Кузнечно-прессовые корпуса 18
1.3.2 Кузнечный завод ПАО «КАМАЗ» 19
1.4 Отходы железной окалины Кузнечного завода ПАО «КАМАЗ» 24
1.4.1 Образование железной окалины 24
1.4.2 Химический состав окалины 26
1.5 Утилизация железной окалины 28
1.6 Применение железной окалины 29
1.6.1 Упрочнение бетонного покрытия добавлением в ее состав
железной окалины 29
1.6.2 Железная окалина в качестве минерализатора в динасовых
огнеупорах 30
1.6.3 Железная окалина в составе термитной смеси 32
1.7 Патентные исследования 33
2. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА 43
2.1 Метод определения фракционного состава и содержания влаги 43
2.1.1 Определение фракционного состава 43
2.1.2 Определение массовой доли влаги в твердых и жидких отходах
гравиметрическим методом 45
2.2 Потенциометрическое определение рН с применением -рН-метра-
АНИОН 4111 46
2.2.1 Потенциометрия 46
2.2.2 Иономер универсальный АНИОН-4111 48
2.3 Кондуктометрическое определение удельной электропроводности и
общей минерализации 50
2.3.1 Основы метода 50
2.3.2 Кондуктометр АНИОН 7025 53
2.4 ИК-спектроскопическое определение нефтепродуктов анализатором-
КОНЦЕНТРАТОМЕРОМ КН-3 54
2.4.1 Концентратомер КН-3 54
2.5 Определение тяжелых металлов Атомно-Эмиссионным
Спектрометрическим методом 55
2.5.1 Назначение и область применения методики 55
2.5.2 Метод измерений 56
2.5.3 Условия выполнения измерений 58
2.5.4 Выполнение измерений 58
2.5.5 Обработка результатов измерений 58
2.5.6 Оформление результатов измерений 59
2.6 Определение токсичности веществ по смертности тест-объектов 59
2.6.1 Принцип методики 59
2.7 Методика выполнения измерений массовой концентрации катионов и анионов в пробах питьевой, минеральной, столовой, лечебно-столовой,
природной и сточной воды методом ионной хроматографии 63
2.7.1 Измерение массовой концентрации катионов аммония, калия,
натрия, магния, кальция и стронция 63
2.7.1.1 Область применения 63
2.7.1.2 Сущность метода 64
2.7.1.3 Условия выполнения измерений 64
2.7.1.4 Подготовка хроматографа к работе 64
2.7.1.5 Порядок измерений 67
2.7.1.6 Обработка результатов измерений 68
2.7.2 Измерение массовой концентрации фторид-, хлорид-, нитрат-,
фосфат- и сульфат-ионов 69
2.7.2.1 Область применения 69
2.7.2.2 Сущность метода 69
2.7.2.3 Условия выполнения измерений 69
2.7.2.4 Подготовка хроматографа к работе 70
2.7.2.5 Порядок измерений 73
2.7.2.6 Обработка результатов измерений 73
2.8 Методы определения прочности бетона по контрольным образцам
ГОСТ 10180-2012 Бетоны 75
2.8.1 Область применения 75
2.8.2 Контрольные образцы 75
2.8.3 Твердение, хранение и транспортирование образцов 76
2.8.4 Проведение испытаний 76
2.8.5 Испытание на сжатие
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 78
3.1 Определение фракционного состава и содержания влаги 79
3.1.1 Определение фракционного состава 79
3.1.2 Содержание влаги 80
3.2 Определение pH, УЭП и минерализации водной вытяжки 81
3.2.1 Определение pH 81
3.2.2 УЭП и Минерализация 81
3.3 Определение содержания нефтепродуктов 83
3.4 Определение токсичности водной вытяжки из железной окалины по
смертности тест-объектов 83
3.5 Содержание катионов, анионов и ионов тяжелых (ИТМ) металлов в
водной вытяжке железной окалины 84
3.5.1 Определение содержания катионов, анионов в водной вытяжке
железной окалины 84
3.5.2 Определение содержания ионов тяжелых (ИТМ) металлов в
водной вытяжке железной окалины 85
3.6 Измерение сорбции ионов тяжелых металлов железной окалиной .... 86
3.7 Измерение показателей статической сорбции растворенных и НП
железной окалиной 88
3.9 Измерение показателей статической сорбции эмульгированных НП
(моторное масло) железной окалиной 92
3.10 Определение прочности бетона по контрольным образцам, после добавления в ее состав железной окалины 94
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 97
4.1 Общие положения 97
4.2 Требования безопасности перед началом работы 98
4.3 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 99
4.4 Правила безопасной работы с огне и взрывоопасными веществами 100
4.5 Правила безопасной работы с едкими и токсичными веществами ... 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 105
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 106
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 11
1.1 Отходы производства: классификация и классы опасности 11
1.1.1 Федеральный классификационный каталог отходов 14
1.1.2 ФККО 15
1.2 Отходы кузнечного производства 16
1.3 Кузнечный завод ПАО «КАМАЗ»: негативное воздействие на
окружающую среду 18
1.3.1 Кузнечно-прессовые корпуса 18
1.3.2 Кузнечный завод ПАО «КАМАЗ» 19
1.4 Отходы железной окалины Кузнечного завода ПАО «КАМАЗ» 24
1.4.1 Образование железной окалины 24
1.4.2 Химический состав окалины 26
1.5 Утилизация железной окалины 28
1.6 Применение железной окалины 29
1.6.1 Упрочнение бетонного покрытия добавлением в ее состав
железной окалины 29
1.6.2 Железная окалина в качестве минерализатора в динасовых
огнеупорах 30
1.6.3 Железная окалина в составе термитной смеси 32
1.7 Патентные исследования 33
2. МЕТОДЫ И АППАРАТУРА 43
2.1 Метод определения фракционного состава и содержания влаги 43
2.1.1 Определение фракционного состава 43
2.1.2 Определение массовой доли влаги в твердых и жидких отходах
гравиметрическим методом 45
2.2 Потенциометрическое определение рН с применением -рН-метра-
АНИОН 4111 46
2.2.1 Потенциометрия 46
2.2.2 Иономер универсальный АНИОН-4111 48
2.3 Кондуктометрическое определение удельной электропроводности и
общей минерализации 50
2.3.1 Основы метода 50
2.3.2 Кондуктометр АНИОН 7025 53
2.4 ИК-спектроскопическое определение нефтепродуктов анализатором-
КОНЦЕНТРАТОМЕРОМ КН-3 54
2.4.1 Концентратомер КН-3 54
2.5 Определение тяжелых металлов Атомно-Эмиссионным
Спектрометрическим методом 55
2.5.1 Назначение и область применения методики 55
2.5.2 Метод измерений 56
2.5.3 Условия выполнения измерений 58
2.5.4 Выполнение измерений 58
2.5.5 Обработка результатов измерений 58
2.5.6 Оформление результатов измерений 59
2.6 Определение токсичности веществ по смертности тест-объектов 59
2.6.1 Принцип методики 59
2.7 Методика выполнения измерений массовой концентрации катионов и анионов в пробах питьевой, минеральной, столовой, лечебно-столовой,
природной и сточной воды методом ионной хроматографии 63
2.7.1 Измерение массовой концентрации катионов аммония, калия,
натрия, магния, кальция и стронция 63
2.7.1.1 Область применения 63
2.7.1.2 Сущность метода 64
2.7.1.3 Условия выполнения измерений 64
2.7.1.4 Подготовка хроматографа к работе 64
2.7.1.5 Порядок измерений 67
2.7.1.6 Обработка результатов измерений 68
2.7.2 Измерение массовой концентрации фторид-, хлорид-, нитрат-,
фосфат- и сульфат-ионов 69
2.7.2.1 Область применения 69
2.7.2.2 Сущность метода 69
2.7.2.3 Условия выполнения измерений 69
2.7.2.4 Подготовка хроматографа к работе 70
2.7.2.5 Порядок измерений 73
2.7.2.6 Обработка результатов измерений 73
2.8 Методы определения прочности бетона по контрольным образцам
ГОСТ 10180-2012 Бетоны 75
2.8.1 Область применения 75
2.8.2 Контрольные образцы 75
2.8.3 Твердение, хранение и транспортирование образцов 76
2.8.4 Проведение испытаний 76
2.8.5 Испытание на сжатие
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 78
3.1 Определение фракционного состава и содержания влаги 79
3.1.1 Определение фракционного состава 79
3.1.2 Содержание влаги 80
3.2 Определение pH, УЭП и минерализации водной вытяжки 81
3.2.1 Определение pH 81
3.2.2 УЭП и Минерализация 81
3.3 Определение содержания нефтепродуктов 83
3.4 Определение токсичности водной вытяжки из железной окалины по
смертности тест-объектов 83
3.5 Содержание катионов, анионов и ионов тяжелых (ИТМ) металлов в
водной вытяжке железной окалины 84
3.5.1 Определение содержания катионов, анионов в водной вытяжке
железной окалины 84
3.5.2 Определение содержания ионов тяжелых (ИТМ) металлов в
водной вытяжке железной окалины 85
3.6 Измерение сорбции ионов тяжелых металлов железной окалиной .... 86
3.7 Измерение показателей статической сорбции растворенных и НП
железной окалиной 88
3.9 Измерение показателей статической сорбции эмульгированных НП
(моторное масло) железной окалиной 92
3.10 Определение прочности бетона по контрольным образцам, после добавления в ее состав железной окалины 94
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 97
4.1 Общие положения 97
4.2 Требования безопасности перед началом работы 98
4.3 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 99
4.4 Правила безопасной работы с огне и взрывоопасными веществами 100
4.5 Правила безопасной работы с едкими и токсичными веществами ... 101
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 103
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 105
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 106
В последнее время проблема загрязнения окружающей среды твердыми, газообразными и жидкими отходами производства и потребления, вызывающее деградацию окружающей природной среды, носит приоритетно социальный и экономический характер.
Существует классификация отходов по их химической природе, техническим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования и в нашей стране отходы характеризуются по пяти классам опасности, от чего зависят затраты на их переработку и захоронение. Класс опасности устанавливается с целью определения безопасных способов и условий размещения, перемещения, обезвреживания отходов.
При современном уровне науки и техники невозможно исключить образование не утилизируемых, не подлежащих сжиганию, не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого хранилищах, где можно будет захоронить промышленные отходы для их использования в будущем.
Несмотря на то, что Российская Федерация обладает самым крупным в мире природным потенциалом и обеспечивает миру почти 10 % биосферной устойчивости [1], в нашей стране, тем не менее, по некоторым направлениям нагрузка на окружающую среду достигла критических величин.
Одной из самых обострившихся проблем является вопрос переработки и утилизации отходов производства и потребления, которых скопилось в масштабах страны к настоящему времени более 35 млрд тонн [2].
За год в России образуется более 5 млрд тонн всех видов отходов, а на Республику Татарстан за тот же период приходится 3,379 млн.т производственных отходов и 7, 434 млн.т. твердых коммунальных отходов.
Не случайно целью подпрограммы «Приоритетный проект «Чистая страна» государственной программы Российской Федерации «Охрана окружающей среды» на 2012 - 2020 годы является «уменьшение негативного воздействия на окружающую среду за счет строительства и эксплуатации 5 объектов по термическому обезвреживанию твердых коммунальных отходов (4 объекта в Московской области и 1 объект в Республике Татарстан), что позволит к 2023 году снизить объем их размещения на 7 процентов в целом по Российской Федерации, достичь «нулевого захоронения» в г. Казани с одновременным получением электроэнергии 2.68 млрд. КВт-ч в год, а также снизить первоочередные экологические риски, связанные с объектами накопленного вреда окружающей среде, за счет ликвидации 25 объектов в 20 субъектах Российской Федерации. Это даст возможность восстановить к концу 2018 года 1,04 тыс. га земель, к концу 2025 - 1,45 тыс. га земель, улучшить экологические условия проживания населения в количестве 1,6 млн. человек к 2018 году, 4,3 млн. человек - до конца 2025 года». [3]
Проблема утилизации отходов металлургических предприятий и предприятий по изготовлению металлической продукции носит глобальный характер, что и обусловило ее важность.
Во всех странах, имеющих развитое машиностроение и металлургию, ежегодно образуется большое количество оксидных железосодержащих металлоотходов, в том числе и окалины, что создает экологические и экономические проблемы.
Целью моей дипломной работы является: исследование определенных показателей кузнечной окалины, являющейся отходом кузнечного производства, для поиска путей её возможного применения или утилизации.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
1) определение фракционного состава и содержания влаги;
2) определение рН, УЭП и минерализации водной вытяжки;
3) определение содержания нефтепродуктов;
4) определение токсичности водной вытяжки;
5) определение содержания тяжелых металлов, а также катионов и
анионов;
6) изучение литературы по применению железной окалины;
7) выбор и наработка требуемого количества фракции железной окалины для проведения испытаний;
8) приготовление и испытание образцов бетона с добавлением железной окалины;
9) исследование сорбционных показателей железной окалины;
10) формирование предложений по применению железной окалины;
Существует классификация отходов по их химической природе, техническим признакам образования, возможности дальнейшей переработки и использования и в нашей стране отходы характеризуются по пяти классам опасности, от чего зависят затраты на их переработку и захоронение. Класс опасности устанавливается с целью определения безопасных способов и условий размещения, перемещения, обезвреживания отходов.
При современном уровне науки и техники невозможно исключить образование не утилизируемых, не подлежащих сжиганию, не поддающихся нейтрализации токсичных отходов. В этом случае целесообразно захоронение отходов такого рода в специально создаваемых для этого хранилищах, где можно будет захоронить промышленные отходы для их использования в будущем.
Несмотря на то, что Российская Федерация обладает самым крупным в мире природным потенциалом и обеспечивает миру почти 10 % биосферной устойчивости [1], в нашей стране, тем не менее, по некоторым направлениям нагрузка на окружающую среду достигла критических величин.
Одной из самых обострившихся проблем является вопрос переработки и утилизации отходов производства и потребления, которых скопилось в масштабах страны к настоящему времени более 35 млрд тонн [2].
За год в России образуется более 5 млрд тонн всех видов отходов, а на Республику Татарстан за тот же период приходится 3,379 млн.т производственных отходов и 7, 434 млн.т. твердых коммунальных отходов.
Не случайно целью подпрограммы «Приоритетный проект «Чистая страна» государственной программы Российской Федерации «Охрана окружающей среды» на 2012 - 2020 годы является «уменьшение негативного воздействия на окружающую среду за счет строительства и эксплуатации 5 объектов по термическому обезвреживанию твердых коммунальных отходов (4 объекта в Московской области и 1 объект в Республике Татарстан), что позволит к 2023 году снизить объем их размещения на 7 процентов в целом по Российской Федерации, достичь «нулевого захоронения» в г. Казани с одновременным получением электроэнергии 2.68 млрд. КВт-ч в год, а также снизить первоочередные экологические риски, связанные с объектами накопленного вреда окружающей среде, за счет ликвидации 25 объектов в 20 субъектах Российской Федерации. Это даст возможность восстановить к концу 2018 года 1,04 тыс. га земель, к концу 2025 - 1,45 тыс. га земель, улучшить экологические условия проживания населения в количестве 1,6 млн. человек к 2018 году, 4,3 млн. человек - до конца 2025 года». [3]
Проблема утилизации отходов металлургических предприятий и предприятий по изготовлению металлической продукции носит глобальный характер, что и обусловило ее важность.
Во всех странах, имеющих развитое машиностроение и металлургию, ежегодно образуется большое количество оксидных железосодержащих металлоотходов, в том числе и окалины, что создает экологические и экономические проблемы.
Целью моей дипломной работы является: исследование определенных показателей кузнечной окалины, являющейся отходом кузнечного производства, для поиска путей её возможного применения или утилизации.
Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
1) определение фракционного состава и содержания влаги;
2) определение рН, УЭП и минерализации водной вытяжки;
3) определение содержания нефтепродуктов;
4) определение токсичности водной вытяжки;
5) определение содержания тяжелых металлов, а также катионов и
анионов;
6) изучение литературы по применению железной окалины;
7) выбор и наработка требуемого количества фракции железной окалины для проведения испытаний;
8) приготовление и испытание образцов бетона с добавлением железной окалины;
9) исследование сорбционных показателей железной окалины;
10) формирование предложений по применению железной окалины;
Железная окалина, как отход кузнечного производства, передается предприятию ООО «ПЭК» и далее накапливается на полигоне без утилизации, переработки или использования.
Установлено методом биотестирования, что железная окалина относится к отходу 5 класса опасности, ее водная вытяжка ультрапресная и почти нейтральная. Сама окалина полидисперсная и содержит крайне мало нефтепродуктов (менее 0,1%). Эмиссия ионов, в особенности тяжелых металлов, из отхода в водную среду не значительна и не приводит к превышению ПДК. Следовательно, применение железной окалины в течение ограниченного времени не требует дополнительных операций по очистке и не будет приводить к загрязнению окружающей среды.
Выделенная мелкая фракция проявляет сорбционные свойства по отношению к тяжелым металлам и нефтепродуктам и может использоваться как самостоятельно, так и в составе композиционного сорбента с магнитными свойствами, что дает возможность магнитного извлечения отработанного сорбента из водной среды, когда традиционные способы фильтрации трудноосуществимы.
Приготовленная обычным способом ситового выделения мелкая фракция не улучшает свойства бетона, что требует иных дополнительных операций, улучшающих ее свойства как добавки к строительным материалам.
Полученные результаты являются основанием для продолжения исследований по применению железной окалины для систем очистки водных сред и для разработки новых строительных материалов.
Установлено методом биотестирования, что железная окалина относится к отходу 5 класса опасности, ее водная вытяжка ультрапресная и почти нейтральная. Сама окалина полидисперсная и содержит крайне мало нефтепродуктов (менее 0,1%). Эмиссия ионов, в особенности тяжелых металлов, из отхода в водную среду не значительна и не приводит к превышению ПДК. Следовательно, применение железной окалины в течение ограниченного времени не требует дополнительных операций по очистке и не будет приводить к загрязнению окружающей среды.
Выделенная мелкая фракция проявляет сорбционные свойства по отношению к тяжелым металлам и нефтепродуктам и может использоваться как самостоятельно, так и в составе композиционного сорбента с магнитными свойствами, что дает возможность магнитного извлечения отработанного сорбента из водной среды, когда традиционные способы фильтрации трудноосуществимы.
Приготовленная обычным способом ситового выделения мелкая фракция не улучшает свойства бетона, что требует иных дополнительных операций, улучшающих ее свойства как добавки к строительным материалам.
Полученные результаты являются основанием для продолжения исследований по применению железной окалины для систем очистки водных сред и для разработки новых строительных материалов.
Подобные работы
- Опасность отходов железной окалины Кузнечного завода
Бакалаврская работа, техносферная безопасность. Язык работы: Русский. Цена: 4365 р. Год сдачи: 2018 - Обезвреживание отходов железной окалины посредством деминерализации
Бакалаврская работа, техносферная безопасность. Язык работы: Русский. Цена: 7300 р. Год сдачи: 2019