Термиялық өңдеу әдістемесі

Жұмыс түрі: Дипломдық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 32 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының Ғылым және Жоғары Білім министрлігі
Абай атындағы Қазақ Ұлттық Педагогикалық Университеті
Жаратылыстану және география институты

Қорғауға жіберілді
_______________
(Кафедра атауы)
___________________________
(Кафедра меңгерушісінің аты-жөні)

ДИПЛОМДЫҚ ЖОБА

Тақырыбы: Резине үгіндісі негізіндегі көміртек құрамды материалдардың қасиеттерін зерттеу

6В05301 - Химия

Орындағандар: Жасанбаева А.С.
Бегимова А.А.
Мукыжанова А.А.

Ғылыми жетекші: PhD, қауымдастырылған профессор Тілеуберді Е.

Алматы 2023 жыл
КІРІСПЕ

Жобаның өзектілігі және жаңалығы. Қоршаған ортаны сақтау үшін аз қалдықты және қалдықсыз технологияларды енгізу міндеті тұр. Бұл мәселенің шешімдерінің бірі - шиналарды қайта өңдеу болып табылады. Резеңке үгінділері - бұл шинаның немесе басқа резеңкенің сынықтарын болат пен талшық сияқты арматуралық материалдарының инертті ластануының кез келген біртекті түйіршіктерді ұнтақтаған материалы болып табылады. Резеңке үгінділерін қолданудың ең басты әдісі - көміртекті материалдарды өндіру. [1]
Ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резина үгінділерінің залалсыздандыру және оны қайта өңдеудің тиімді жолдарын табу осы жобаның өзекті мәселесі. Әр түрлі мақсатта қолданылатын көміртекті материалдарды алу мүмкіндігін және алынған көміртекті материалдардың элементтік құрамын зерттеу 21 ғасырдағы шешімін таппаған мәселесі.
Түйінді сөздер: резеңке үгінділері; шина; көміртекті материал;
Жобаның мақсаты: Резине үгінділерінен көміртекті материалдарды алу мүмкіндігін зерттеу және ескірген автокөлік дөңгелектерінің резеңке үгінділерін қайта өңдеуден алынған көміртекті материалдардың қасиеттерін зерттеу.
Жобаның міндеттері:
Ескірген көлік дөңгелектерінен алынған резине үгінділерін термиялық жолмен өңдеп, одан 300- 400 oC көміртекті материал алу жұмысын жүргізу;
Резине үгіндісінен көміртекті материалдар алу технологиясының тиімді әдіс-шарттарын анықтау;
Резине үгінділеріне физика-химиялық талдау жүргізу;
Көміртекті материалдардың қасиеттерін әртүрлі әдістермен анықтау.
Жобадан күтілетін нәтижелер:
Бұл жұмыста ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резина үгінділерін өңдеу жолдарын қарастыру.
Резина үгінділерін термиялық өңдеудің тиімді температурасын анықтау.
ИҚ-спектроскопиясы көмегімен түсірілген көміртегі материалдардың спектрлерінде активтелген көмірлерге ұқсас реакцияға түсуге қабілетті функциональды топтардың бар не жоқ екенін анықтау.
Термиялық жолмен алынған көміртекті материалдың морфологиялық құрылымы СЭМ микроскоптың көмегімен зерттеп, сондай-ақ сапалық және сандық құрамы элементтік анализ арқылы анықтау.
Жоба командасының сипаттамасы. Мукыжанова А.А. - әдеби шолу және практикалық бөлімдегі ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резина үгінділерінің морфологиялық құрылымын зерттеу, нәтижелер мен оларды талдау бөліміндегі резина үгінділерін термиялық өңдеу арқылы көміртекті материалдар алуға; Бегимова А.А. - әдеби шолу және практикалық бөлімдегі термиялық өңдеу әдістемесі, нәтижелер мен оларды талдау бөліміндегі үлгілерді ИҚ-спектроскопиялық әдіспен зерттеуге; Жасанбаева А.А. - әдеби шолу және нәтижелер мен оларды талдау бөліміндегі көміртекті материалдың элементтік құрамын анықтау мен беткі аудандарын зерттеуге жауапты.

ЖОБА МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

1
ӘДЕБИ ШОЛУ

1.1
Резине - шина өндірісінің басты шикізаты

1.2
Карбонизация процессі

1.3
Көміртек құрамды қосылыстарының алынуы және қолданылуы

2
ПРАКТИКАЛЫҚ БӨЛІМ

2.1
Зерттеу нысаны және ескірген автокөлік дөңгелектерінен алынған резина үгінділерінің морфологиялық құрылымын зерттеу

2.2
Термиялық өңдеу әдістемесі

2.3
Үлгілерді зерттеу әдістері

3
НӘТИЖЕЛЕР МЕН ОЛАРДЫ ТАЛДАУ

3.1
Резина үгінділерін термиялық өңдеу арқылы көміртекті материалдар алу

3.2
3.3
3.4
Үлгілерді ИҚ-спектроскопиялық әдіспен зерттеу
Көміртекті материалдың элементтік құрамын анықтау
Көміртекті материалдардың беткі аудандарын зерттеу

ҚОРЫТЫНДЫ

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

ҚОСЫМША

ЖОБАНЫ ІСКЕ АСЫРУ КЕЗЕҢДЕРІ
Жобаны орындаудың күнтізбелік жоспары

№
Жұмыс түрлері
Уақыты
Орындалуы туралы белгі
1
Зерттеу бағдарламасын құру
қыркүйек

2
Тақырыпты аналитикалық шолу
қазан

3
Бастапқы эмпирикалық деректерді жинау
қараша

4
Алынған ақпаратты өңдеу және талдау
қараша

5
Жобалау- есептік жұмыстарды орындау
желтоқсан

6
Дипломдық жобаның мәтіндік бөлімін дайындау және безендіру
қаңтар

7
Көрнекілік (графикалық) материалдарды дайындау және рәсімдеу
ақпан

8
Практикалық бөлімді аяқтау
наурыз

9
Дипломдық жобаның практикалық бөлімін рәсімдеуді аяқтау
сәуір

10
Қорытындылау
мамыр

Тапсырма берілді __ _______ 20___ ж.

Ғылыми жетекші: Тілеуберді Е.

Студент: Жасанбаева А.С.
Студент: Бегимова А.А
Студент: Мукыжанова А.А.

НОРМАТИВТІ СІЛТЕМЕЛЕР

Дипломдық жұмыста келесідей стандарттарға сай нормативті сілтемелер қолданылды:

ҚЫСҚАРТЫЛҒАН СӨЗДЕР

СЭМ - сканерлеуші электронды микроскоп
ИҚ - инфрақызыл спектроскопия
Т.б. - тағы басқа
АҚШ - Америка Құрама Штаттары
ЖШҚ - жауапкершілігі шектеулі серіктестік
КҚҚ - көміртегі бар қатты қалдықтар
МемСт - мемлекеттік стандарт
КемЦКП ФИЦ УУХ СО РАН - Кемеровский центр коллективного пользования Федеральный исследовательский центр угля и углехимии СО РАН
ДТА - дифференциалды термиялық анализ.
ТГ - термогравиметрия
ДТГ - деривативті термогравиметрия
СК - силоксанды каучук
мм - милиметр
мкм - микрометр
г - грамм

ӘДЕБИ ШОЛУ

Резине - шина өндірісінің басты шикізаты

Табиғи резеңке өсімдіктердің 200-ден астам түрінде бар, бұған тіпті бақбақты да айтсақ болады. Алайда, тек бір ағаш, Бразилиялық гевея резеңке өндірудің негізгі шикізатына айналды. Резеңке - сулы коллоидты ерітінді, оны ағаштың ішкі қабығын "кесу" және ерітіндіні шыныаяқтарға жинау арқылы алады. [2]
Дөңгелек адамзатқа бес мың жылдан астам уақыттан бері белгілі - Таяу Шығыс, Египет, Қытайда ең алғаш қолданған, бұл адам ойлап тапқан ең үлкен өнертабыстардың бірі болып саналады. Дөңгелек ойлап табылғанға дейін барлық жүктер қаптамамен немесе шанамен тасымалданған.
Дөңгелекті ойлап тапқан адамды - данышпан десекте болады, ол ағаш дөңгелектің осьін тегіс және ортасына енгізуді ойластыра алды. Дөңгелек ағаш түрінен қазіргісіне дейін ұзақ және бұралаң жолдан өтті. Біз ағаш дөңгелекті қатты темірмен қаптаған сәттен бастаймыз. Себебі ол кездегі дөңгелек тас көпірде шылдырлады, жылдам және қауіпсіз жүруге арналмаған, қымбат болды және экипажды бүгінгідей өзі басқара алмады.
Ал 17 ғасырда адамдар жұмсақ әрі дыбыссыз дөңгелектер туралы ойлап, былғарыдан жасалған қаптама, содан кейін ағаш немесе болат дөңгелекке желімделген, дәнекерленген немесе болттармен, шегелермен бекітілген дөңгелектің периметрі бойынша қатты резеңке қаптай бастады.
Резине дөңгелек - бұл автомобиль ойлап табылғанға дейін оны одан әрі жетілдірудің алғашқы қадамы болды. Әуе дөңгелегін ойлап тапқан бірінші адам Роберт Уильямс Томпсон болды, ол алғаш өзінің өнертабысын патенттейді. (Менің өнертабысымның мәні - қозғалысты жеңілдету және қозғалыс кезінде пайда болатын шуды азайту мақсатында экипаж дөңгелектерінің жиектерінің айналасындағы серпімді тірек беттерін өзгерту - патентінің басты мақсаты). Шина дөңгелектің үстіне металл құрсаумен қапталған ағаш жиекке салынған ағаш инелермен салынған. Шинаның өзі екі бөліктен тұрады: камера және сыртқы жабын. Камера табиғи резеңкеге немесе гуттаперчке (сапасы төмен резеңке) ерітінді түрінде екі жағына малынған және жабылған кенептің бірнеше қабатынан жасалған. Сыртқы жабын тойтармалармен байланысқан былғары бөліктерінен тұрды. Бүкіл шина жиекке болттармен бекітілді. Былғары шинаның тозуға және көптеген қисықтарға төзімділігі болды.
Барлық бірегейлігі мен өзіндік ерекшелігін ескере отырып, Томпсонның пневматикалық шиналары жаппай таратылмады, өйткені олардың бағасы орташа адам үшін тым жоғары болды, ал жолдардың жағдайы мен жолдардағы автомобильдердің шегі бұл өнімге сұраныстың өсуіне ықпал етпеді. Бірақ бұл пневматикалық шиналарды жетілдіруге және жаппай өндіруге қызығушылықты едәуір арттырған азаматтық көліктердің әлемге шығуымен және танымал болуымен өзгерді.
Алғашқы шиналарда кенеп таспаларының негізі болды, олар жұмыс бетіне тік бұрышта төрт-сегіз қабатқа оралған. Кенептің бірнеше бойлық қабаттары үстіне қойылды, содан кейін - вулканизацияланған қалың резеңке қабаты болды.
Шинаның бүйірлерінің ішкі радиусында сақиналы резеңке қалыңдатулар - доңғалақ жиегінің шетіне салынған "иық белдіктері" болды. Сол шиналарда "тежегішпен жүру" ұсынылмады, яғни қозғалтқыштың айналу жиілігінің төмендеуі автомобильдің жүрісін баяулатуы керек еді. [3]
Қазіргі уақытта шина өнеркәсібі кәсіпорындары шиналардың екі түрін шығарады - массивті және пневматикалық. Массивті шиналар дөңгелектің жиегіне немесе арнайы тірекке бекітілген қатты резеңкеден тұрады. Олар соққыны тек резеңке деформациясы арқылы сіңіреді. Сондықтан массивті шиналар амортизациялық қабілетке ие емес және осыған байланысты сирек қолданылады. Олар зауытішілік көлік үшін (арбалар, электромобильдер және т. б.), ауыр жүктерді төмен жылдамдықпен тасымалдау үшін - сағатына 16 км-ге дейін пайдаланылады.
Пневматикалық шиналар шиналар мен камералардан немесе тек шиналардан (түтіксіз шиналар) тұрады. Олар автомобиль мен басқа көлік құралдарының дөңгелектерінің жиегіне орнатылады. Шинаны тегіс жиекке орнатқан кезде, шиналар мен камералардан басқа, камераны зақымданудан қорғау үшін жиек таспасы бар. Камера белгілі бір қысыммен сығылған ауамен толтырылады. Ауаны толтырудың арқасында пневматикалық шиналар массивті шиналарға қарағанда жақсы амортизация қабілетіне ие, өйткені шиналар жолдың кедір-бұдырына соғылған кезде ауа көлемін оңай өзгертеді. Сондықтан пневматикалық шиналар көліктің барлық түрлерінде кеңінен қолданылады. [4]
Қоршаған ортаны сақтау үшін қалдықтары аз және қалдықсыз технологияларды енгізу міндеті тұр. Бұл мәселенің шешімдерінің бірі-шиналарды қайта өңдеу.
Автокөлік шиналары-бұл дөңгелектің дискісіне кигізілген " резеңке " ғана емес, сонымен қатар құрамында көптеген компоненттері бар күрделі құрылым.
Олар каучук, көміртегі тотығы, металлокордты қайта өңдеудің маңызды шикізаты болып табылады.
Қазіргі уақытта біздің елімізде жыл сайын шамамен 2 миллион тонна автомобиль шиналарының қалдықтары пайда болады. Бірақ әртүрлі мәліметтер бойынша кәдеге жарату үлесі небәрі 7-10 % құрайды. Автокөлікті пайдаланудың артуы жыл сайын 5-7% өсуде.
Автомобиль шиналары мен резеңке бұйымдарын жоюдың барлық әдістері мен технологиялары екі топқа бөлінеді: физикалық және химиялық.
Ұсақтау процессі. Қайта өңдеудің ең көп қолданылатын физикалық әдістерінің бірі-резеңке үгіндісі пайда болатын механикалық ұнтақтау процесі. Бұл технологияның бірнеше кезеңдері бар:
1. Борттық сақиналар шинадан алынады;
2. Қалған бөлігі жеткілікті үлкен бөліктерге бөлінеді;
3. Металл шегі (металлокорд) бөлінеді;
4. Резеңкені қажетті фракцияларға бөледі.
Бұл әдісте қолданылатын негізгі технология-шиналарды жылдам соққы күштерімен қайта өңдеу, нәтижесінде белгілі бір фракцияның ұсақталған резеңке ұнтағы пайда болады.
Қайта өңдеудің бұл әдісінің басты кемшілігі - жабдықтың үлкен қуат тұтынуы. Сондай-ақ, шиналарды ұсақтау үшін қолданылатын жабдық элементтерінің тез тозуы да кемшілігі болып табылады. [5]
Болашақта пневматикалық шиналар саласындағы негізгі өнертабыстар, ең алдымен, олардың қауіпсіздігі мен беріктігін арттырумен, сондай -ақ орнатуды, бөлшектеуді жеңілдетумен байланысты болды. Пневматикалық шинаның дизайны мен жасалу әдісін жетілдіруге көп жылдар қажет болды, ол құйылған резеңкені біржола ығыстырды.
Сурет-1

Шина түрлерінің айырмашылығы

Радиалды шиналарда сым жіптері доңғалақтың радиусы бойымен параллель орналасқан. Дизайн неғұрлым қатаң, сәйкесінше үлкенірек ресурс. Жақтау қабаттарының санын өзгерту мүмкіндігі бар.
Диагональды шиналарда сым жіптері доңғалақтың радиусына бұрышта, ал көрші қабаттардың жіптері 950 - 1150 бұрышта көлденең орналасқан. Көбінесе жолсыз шиналар жасау үшін қолданылады.
Ең экологиялық таза шиналарды Nokian Tyres шығарады. Шиналарының резеңке қоспасының бөлігі ретінде компания қоршаған ортаға зиянды деп танылған полиароматикалық қосылыстар сияқты типтік "Шина" химиялық элементін толығымен алып тастады. Оның орнына Nokian қоспаны табиғатқа зиянсыз рапс майына қолданады. Алайда, тұрақтылық шинаның жүру сапасын мүлдем төмендетпейді, керісінше-жаңа қоспаның арқасында домалауға төзімділіктің төмен коэффициентіне және жақсартылған тартымдылыққа қол жеткізіледі.[3] [4]
Қалдық шиналардың жыл сайынғы өндірісі әлемде 1,5 миллиард толық құйылған шиналарды құрайды деп есептеледі. Бұл полигондар мен қоймаларда табылған шиналардың көптігіне ықпал етеді. Австралияда Жыл сайын шамамен 51 миллион шина жойылады және бұл сан қазіргі халық санының өсуімен пропорционалды түрде артуы мүмкін. Азаматтық құрылыста пайдалану әлеуеті 30 жылдан астам уақыт бойы зерттелді, кейбір дереккөздер оны пайдалану 19 ғасырда автомобильдер алғаш ойлап табылған кезде басталды деп болжайды. Құрылыс секторы тұтынатын табиғи ресурстардың азаюы сонымен қатар қалпына келмейтін материалдарға балама ретінде құрылыста шинаның қалдықтары сияқты қайталама қалдықтарды пайдалануды ілгерілету бойынша зерттеу жұмыстарын жеделдетті.
Шиналарда жиі кездесетін ауыр металдардың шайылуына әкелетін мерзімді қанықтылыққа байланысты геотехникалық қолдану кезінде Шина материалдарының уыттылығы туралы алаңдаушылық бар.
Пайдаланылған шиналарды пайдалану эпидемиясының ауқымын түсіну үшін өлшем бірлігін анықтау қажет. Австралиялық шиналарды қайта өңдеушілер қауымдастығы мұны шиналардың қызмет ету мерзімін өлшеудің стандартталған бірлігі ретінде кеңінен танылған баламалы жолаушылар бірлігі (EPU) ретінде анықтады. Бұл бір жолаушы шинасының салмағы 8 кг құрайды деп болжайды. [6]
2015 жылы шиналардың өрт қаупінен қорғау үшін Австралияның қоршаған ортаны қорғау агенттігі кез-келген сақтау орнына 40 тонна немесе 5000 қалдық шиналарды сақтауға лицензия беруді талап ететін ережелерді енгізді. Енгізілген ережелерге қарамастан, шамамен 1,5 миллион жеңіл автокөлік шиналары лицензияланған қоймаларда жойылмайды және заңсыз тасталуы мүмкін. Өңдеу резеңкені болат сымнан және арматуралық материалдар ретінде қолданылатын матадан бөлу қажеттілігімен күрделене түседі.
Заңды қайта өңдеу кезінде шина өнімін қайта өңдеуге екі негізгі өңдеу әдісі арқылы қол жеткізуге болады: қоршаған ортадағы өлшемді азайту және криогендік өлшемді азайту. Қоршаған ортадағы резеңке шиналардың мөлшерін азайту резеңке шиналарды өңдеу температурасын әдейі реттемей механикалық ұнтақтауды қамтиды, мысалы, шиналарды кесу, шиналар сынықтары және шиналарды қырып тастау; осы процесс арқылы жасалған резеңке бұйымдарда көрсетілгендей, олар өңдеу кезінде бөлшектер арасындағы үйкеліс нәтижесінде жылудың жоғарылауына ұшырауы мүмкін, бұл материалдың қасиеттерін өзгерте алады. Бөлшектердің өлшемі кішірейтілген резеңке дұрыс емес пішінмен және сыртқы беті кедір-бұдырмен сипатталады. Бұл әдістің ерекшеліктеріне байланысты бір түйіршіктегіштің өлшемін кішірейту мүмкіндігі 50 мм-ден асатын өнімдерді шығарумен шектеледі; өлшемді одан әрі азайтуға қайталама түйіршіктегіштерді, жоғары жылдамдықты айналмалы диірмендерді, экструдерлерді, бұрандалы престерді немесе крекер диірмендерін пайдалану арқылы қол жеткізуге болады.
Пайдаланылған шиналардан отын алу көп сатылы пиролитикалық өңдеу арқылы жүзеге асырылады. Бастапқы өңдеу бүкіл шиналарды ұсақтағышта ұнтақтау арқылы қолдануға болатын резеңке чиптерге ұнтақтау үшін жүзеге асырылады. Өңдеудің жанама өнімі пиролитикалық реакторға беріледі, онда күйе бөлшектері мен бу тәрізді мұнай мен газ бөлінеді, содан кейін олар ұсталады. Жану кезінде пиролитикалық реакторда көмірсутек газы пайда болады, ол кейіннен жүйенің сыртқы көздерінен энергия шығынын азайту мақсатында жану процесін бастау үшін ұсталады. Жиналған мұнай мен газ буы конденсация арқылы ауыр және жеңіл майларға өңделеді, содан кейін алынған отын сатылуы, тазарту жүйесінде қайта пайдаланылуы немесе Катализ арқылы бензинге немесе дизельге қосымша өңделуі мүмкін. Бұл процесс қалдық шиналарды пайдалануға балама болып табылады.
Қоршаған ортадағы шиналардың мөлшерін азайту әдістері күтпеген жанама өнімдерге әкелуі мүмкін; шиналар мен механикалық жүйелер арасындағы физикалық өзара әрекеттесу, қоршаған ортадағы шиналардың мөлшерін азайту әдістемесіне негізделген, микро немесе нанобөлшектердің пайда болуына әкелуі мүмкін, өйткені жол жағдайында үйкеліс пен жылудың өзара әрекеттесуі байқалады.
Шиналардың құрамы соңғы өнімнің негізгі сипаттамаларына әсер етеді, қолданылатын материал мөлшеріндегі байқалатын айырмашылықтар қолдану саласына байланысты. Шиналардың жеңілдетілген құрамы негізгі ингредиенттердің әртүрлі деңгейлерін қамтиды:
- Табиғи және синтетикалық каучуктар
- Толтырғыштар (күйе, кремний диоксиді, бор немесе көміртек)
- Арматуралық материалдар (металдар мен тоқыма)
- Пластификаторлар (майлар мен шайырлар)
- Вулканизация агенттері (күкірт және мырыш оксиді)
- Қоспалар. [7]
Бүгінгі таңда пайдаланылған резеңке автомобиль шиналарын қайта өңдеуге мамандандырылған зауыттар жоғары рентабельді болып саналады. Суық ауаның әсерінен төмен температураны (- 120°C дейін) қолдана отырып, өндірістің жаңа технологияларын қолдану пайданы едәуір арттыруға мүмкіндік береді. Бірінші кезеңде автомобиль шинасы туннель арқылы өтіп, 1200 С температураға дейін салқындатылады, нәтижесінде ол өте нәзік болады және қасиеттері бойынша әйнекке ұқсайды. Процестің екінші кезеңінде, пресс соққысына ұшыраған кезде, металл сым резеңкеден оңай бөлінеді. Үшіншіден, резеңке кесектері диірменге суық күйде түседі, онда олар түйіршіктердің әртүрлі мөлшеріне дейін ұнтақталады.
Сондай - ақ, тағы бір инновациялық технология қолданылады - өте төмен температураны (-600-ден -90000С-қа дейін) қолдана отырып, криогендік технология (сұйық азотты қолдану), нәтижесінде резеңке сымнан бөлініп, резеңкені ұсақ үгінділерге одан әрі ұсақтайды.
Жеңіл машиналар үшін автомобиль шиналарын қайта өңдеу экономикалық тұрғыдан тиімді, ал үлкен шиналар үшін ақшаны 50% - ға дейін үнемдейтін қалпына келтіру әдісін қолданған дұрыс.
Өндірісте әрі қарай пайдалану үшін қайта өңделген шикізатты, пайдаланылған автомобиль шиналарын қайта өңдеу әрдайым экономикалық тұрғыдан тиімді, ең бастысы ластануға емес, қоршаған ортаны сақтауға көмектеседі. [8]

Карбонизация процесі

Карбонизация (500 - 1000 0С температурада кальцинация) ұшпа заттардың қарқынды жойылуымен, көміртекті заттың құрылымының басталуымен бірге жүреді. Карбонизация температурасы аймағында заттың ішкі бетінің максималды ұлғаюы байқалады, бұл Кокс кристаллиттерінің химиялық белсенділігінің жоғарылауына әкеледі; 700С-тан төмен температурада бастапқы қосылыстардың бір бөлігі интенсивті түрде қайталама қосылыстарға айналады. 500 - 1000 0С температура диапазонында Кокс кристалдарының максималды энергетикалық қанықпауы байқалады. Кокс кристаллиттерінің мұндай энергетикалық қанықпауы олардағы молекулалық кернеулердің жоғарылауына ықпал етеді, бұл сыртқы беттің жиырылуына, сондай-ақ кристаллиттердің жақындасуының қайта құрылуына әкеледі. Сыртқы жағынан, бұл 600 - 750 0С температура аралығындағы кокстардың күрт көлемді шөгуінде көрінеді, өз кезегінде құрылымдық өзгерістер энергияның қанықпауын, кристаллиттерді және кокстардың меншікті бетін азайтады. Карбонизация процесінің соңында энергияның қанықпауы және кокстардың меншікті беті күрт төмендейді.
Карбонизация келесі кезеңдерде беттің коррозиясына және ішкі құрылымның әртүрлі карбюризациясына жағдай жасай алады, өйткені бұл кезеңді барлық бөліктерде немесе бір бөліктің барлық бөліктерінде біркелкі аяқтау мүмкін емес.
Жоғары қысымды Карбонизация процесті жылдамдатады, бірақ күрделі жабдықты және газды сығуға қосымша шығындарды қажет етеді. Ол көмірқышқыл газын жақсырақ пайдалануды қамтамасыз ете алады, бұл өндірілген шығындарды артық өтейді. Алайда, бұл әдіс сыналмаған.
Оксикарбон қышқылдарын алу үшін а - нафтолды карбонизациялау, мысалы, 1-окси - 2-нафтой қышқылының практикалық маңызы аз.
Карбонизация үш аппаратта дәйекті түрде жүргізіледі: алдын ала карбонизация колоннасында, бірінші колонна газ жуғышында, тұндыру колоннасында.
1200 С-қа дейінгі екі өлшемді реттілікпен Карбонизация УХ анизотропиясының қарқынды өсуімен қатар жүреді, күкіртті жою басталғанға дейін процесс баяулайды, 1350 С-тан 1800 С-қа дейін күкіртті кетіру температурасы диапазонында УЭС анизотропиясының өсуі де қарқынды жүреді. УЭС анизотропиясының қарқынды өсуінің келесі диапазоны 2000 С-тан жоғары басталады және үш өлшемді ретке келтіру - кристалдану процесін жүргізеді.
Карбонизация тотығу, тотықсыздану және бейтарап ортада жүргізілуі мүмкін.
Карбонизация температурасында заттың ішкі бетінің ұлғаюына әкелетін қарқынды деструкция процестері байқалады, бұл Кокс кристаллиттерінің химиялық белсенділігінің артуына әкеледі; 700 С-тан төмен температурада бастапқы кокстегі бастапқы қосылыстардың бір бөлігі қарқынды түрде қайталама қосылыстарға айналады, беттік кешендер түзеді, сағатына 500 - 1000 С температура диапазонында Кокс кристаллиттерінің максималды энергетикалық қанықпауы байқалады, бұл кристаллиттерде молекулалық кернеулердің жоғарылауына ықпал етеді, бұл сыртқы беттің жиырылуына, сондай-ақ кристаллиттердің қайта құрылуы мен жақындауына әкеледі. Мұнай көміртектерінің карбонизациясы және екі өлшемді реттелуі көміртектің жоғарылауымен және сутегінің төмендеуімен бірге жүреді. Бұл өзгерістердің дәрежесі температура мен кальцинация ұзақтығымен анықталады. Өнеркәсіптік жағдайда мұнай кокстары көбінесе карбонизацияға және екі өлшемді ретке келтіруге ұшырайды.
Карбонизация алғашқы екі сағат ішінде толығымен аяқталады. Карбонизация электролиттің электр өткізгіштігінің төмендеуіне, сондай-ақ электродтардың белсенділігінің нашарлауына әкеледі, негізінен карбонаттың бетінде және кеуектерде кристалдануына байланысты. Сондықтан құрамында көміртегі бар отынды пайдаланған кезде электролиттер ретінде ТЭ қышқыл ерітінділерін қолдану ұсынылады. Ең жоғары электр өткізгіштігі азот, тұз және күкірт қышқылдарының ерітінділеріне ие. Алайда, ТЭ-дегі азот және тұз қышқылдары тұрақты емес, сондықтан күкірт қышқылының ерітінділері электролит ретінде қолданылады, ал 100 С температурада және одан жоғары температураларда фосфор қышқылының ерітінділері де қолданылады. [9]

1.3. Көміртек құрамды қосылыстардың алынуы және қолданылуы

Құрамында көміртегі бар материалды қайта өңделген шиналардан немесе резеңке бұйымдардан алу тәсілі шикізатты ұсатқышта механикалық ұнтақтау кезеңдерін қамтиды. Яғни 2-ші суретте көрсетілгендей шихтаны реакторға және резеңке пиролиз температурасында пиролизге беру, бу-газ өнімін және резеңкені қайта өңдеу нәтижесінде алынған өнімдерді өңдеу; пиролиздің газ тәрізді өнімін реактордан алып тастау, содан кейін сұйық фракцияның конденсация бағанындағы сұйық өнімнің конденсациясы, реактордан қатты қалдықты түсіру және қалдықты салқындату; салқындатылған қалдықты ұсақтағышқа беру; қатты қалдықты ұнтақтау; металды ұсақталған қатты қалдықтан магниттік сепараторға шығару, онда механикалық ұнтақтау алдында металл борттық сақиналар қайта өңделген шинадан шығарылады. Шихтаны реакторға берер алдында, шихтаға шихта массасының 3-20% мөлшерінде кокстеу ингибиторы енгізіледі, ол полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталат, полистиролдан тұратын топтан таңдалған термопластикалық сызықтық полимерлердің кез келген комбинациясы болып табылады. Қатты фосфор кокстеу ингибиторының құрамдас бөлігі және сұйық кокстеу ингибиторының құрамдас бөлігі полиметилсилоксан ингибитор массасының 0,5-1,0% мөлшерінде, ал реактордағы шихта пиролизі пиролиздің 350°C температурасында жүргізіледі. реактордың негізгі жұмыс аймағында 600°C дейін. реактордың шығысында және магниттік сепаратордағы ұсақталған қатты қалдықтан металды шығару сатысы жалпы қатты қалдықтағы металдың құрамын қамтиды. Массаның 0,1% - дан аспайтынына дейін жүзеге асырылады, содан кейін қатты қалдық өңделеді және бу камерасында 250-350°C температурада қызып кеткен бумен белсендіріледі, ал белсендірілген қатты қалдық құйынды диірменде ұнтақталады; Қатты қалдықтарды екі сатылы сұрыптау ауа скрубберінде жүзеге асырылады, мұнда ұсақ фракциялар одан әрі жұқа сұрыптау үшін электрлік масса классификаторына жіберіледі, ал ірі фракцияларды електен өткізу бункерге және одан әрі термиялық пешке жіберіледі, онда көміртегі қалдықтары, минералды компоненттер болып табылатын қосымша мақсатты өнімдер алынады немесе құйынды диірменге қайта ұнтақтау үшін жіберіледі, ал ірі фракцияларды електен өткізу бункерге жіберіледі. Электрлік масса классификаторындағы қатты қалдықтың ұсақ фракциясы F1 және 45 мккм (F2) фракцияларын құрайды, 45 мккм (F1 45 мккм) аз. 45 мккм), 45 МККМ-ден үлкен F2 фракцияларына бөлінген (F245 мккм) және 45 мкм-ден үлкен F2 фракциясының қатты қалдық ұнтағы (F245 мккм) электрлік масса классификаторынан құйынды диірменге қайта ұнтақтау үшін қайтарылады. F1 ұнтақ фракциясы электр массасын сұрыптаушыдан сақтау бункеріне түседі, содан кейін орау машинасына немесе грануляторға жіберіледі. Әрі қарай, оралған өнім тұтынушыға немесе қоймаға жіберіледі. Нәтижесінде, қайта өңдеуге болатын шиналардан және резеңке бұйымдардан жаңа заттар жасауға жарамды көміртегі бар материалдарды алуға болады. [10]

Сурет-2

Құрамында көміртегі бар материалды қайта өңделген шиналардан немесе резеңке бұйымдардан алу технологиясы

Органикалық қалдықтардың кең ассортименті ішінде өнеркәсіптік резине қалдықтарын қайта өңдеу ерекше орын алады, себебі, олар полигондарға тасымалданған немесе айналадағы аумақтарға шашыраған кезде олар жұмыс істейтін аумақтарда жиналып, қоршаған ортаға зиянын тигізеді және ластайды. Сонымен қатар, өнеркәсіптік резине қалдықтарының өрт қаупі жоғары. Ал, олардың зертханадан, бақылаудан тыс жерде жану өнімдері топыраққа, суға және ауаға теріс әсерін береді.
Әлемде қолданылған шиналарды қайта өңдеудің көп әдістерінің біраз саны пайдаланылады. Олар:
Шикізатты механикалық (ең кең тараған әдіс), криогендік және басқа әдістермен металл және тоқыма бауын ажырата отырып, резине үгіндісіне дейін ұнтақтау;
Шикізаттың пиролизі (шамамен 500 oС жоғары температурада ыдырау) төмен сапалы техникалық көміртекті (құрамындағы кокс пен күлдің, майлардың және басқа компоненттердің көбеюіне байланысты), өндіру үшін қолданылатын жанғыш газды жылу энергиясы, сондай-ақ металл сынықтары. Бұл әдістің ең басты кемшілігі - жұмыстың циклдік сипаты, адамдар мен қоршаған орта үшін қауіпті пиролиздің улы өнімдерінің және жанғыш газдардың жануының жоғары шығарындылары;
Шикізатты ыстық битум мен майларда еріту. Жол құрылысына арналған шикізат модификацияланған битум, металл сынықтары және қара көміртекті алу үшін шикізат түрінде шығарылады. Технология айтарлықтай энергияны қажет етеді. Модификацияланған битум әдеттегі әдіспен алынған аналогтармен салыстырғанда жоғары құнына байланысты асфальт қоспаларын өндіруде оларды алмастыруға әлі мүмкіндік жоқ. Сонымен қатар, көміртегі бар қалдықтарды алу және өңдеу қажет, бұл өндірісті экологиялық таза емес етеді;
Жартылай ұсақталған автомобиль шиналарын (резеңке чиптерді) жағу. Бұл әдіс АҚШ-та жиі кездеседі, мұнда резеңке чиптер көмірмен қоспада жылу электр станциялары мен бетонды кептіру үшін отын ретінде қолданылады. Ескі шиналар жоғары жылу құндылығына байланысты отын алмастырғыш ретінде дәстүрлі түрде қолданылған. Дегенмен, жану өнімдерінің жоғары уыттылығы, сондай-ақ тас көмірге баға деңгейі (әсіресе көмір өндіруші елдерде) бұл әдісті перспективасыз етті;
Девулканизация (резеңке алмастырғыш) алу үшін резеңке үгіндісін девулканизациялау процесі технологиялық жағынан күрделі, энергияны көп қажет етеді және алынған өнімнің өзіндік құны жоғары және сапа көрсеткіштері төмен.
Ұсынылған схемаға сәйкес материал диспенсерге 3 жүктеледі және бұранданың көмегімен реакторға беріледі. Реактор шнегі қозғалтқыш-редуктор 8 арқылы қозғалады. 2 реакторда материал қызады, оны басқарылатын электр қыздырғыштар 9. Температураның әсерінен шикізаттың ыдырауы және органикалық булардың бөлінуі жүреді. Реактордың қыздыру температурасы қыздырғыштар мен қыздырылған беттердің арасына орнатылған термопарлар арқылы бақыланады. Реактордың бастапқы аймағына бейтарап газ (азот немесе су буы) беріледі, ол реактор жұмыс істегенге дейін ауаны шығару үшін пайдаланылады, сонымен қатар ыдырау процесі кезінде тасымалдаушы газ ретінде қолданылады.
Деградация процесінің нәтижесінде реакциялық қоспа бөлінеді. Қатты фракция кокс-күл қалдықтарын жинауға арналған резервуарға 6 қондырғы салқындағаннан кейін талдау үшін жиналады. No 1 және No 2 ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.