Утилизация отработанных нефтепродуктов и нефтешлама для получения резиновой смеси

Аннотация

В статье показаны результаты исследований возможности использования в рецептуре резиновых смесей для изготовления износостойкой бортовой ленты в качестве ингредиентов - органическую (мягчитель) и минеральную (наполнитель) части нефтешлама, полимерную серу ТОО «ПКОП» (вулканизующий агент). Проведенные исследования позволяют утверждать, что резиновые смеси, получаемые с использованием органической и минеральной частей нефтешлама ТОО «ПКОП» и полимерной серы, синтезированной из газовой технической серы ТОО «ПКОП», является конкурентоспособным как по своим физико-механическим свойствам, так и по стоимости, что, в свою очередь, позволяет решать задачи утилизация нефтесодержащих отходов и рационального использования серы в производстве резинотехнических изделий и шин.

Ключевые слова: резиновая смесь, утилизация, сера, ингредиенты, нефтешлам,

Цель исследования.Нефтяная промышленность по уровню отрицательного воздействия на окружающую среду занимает одно из лидирующих позиций среди отраслей промышленности, развитие которой, способствует увеличению объемов образующихся нефтесодержащих отходов, оказывающему негативное воздействие на окружающую среду.В Республике Казахстан нефтяная отрасль развивается быстрыми темпами. В связи с этим, безусловно, одной из приоритетных задач, направленных на сокращение отрицательного воздействия отходов на окружающую среду и улучшение ресурсообеспечения экономики, является разработка и реализация новых перспективных направлений утилизации крупнотоннажных отходов нефтепереработки с созданием инновационных производств. Поэтому поиск рационального использования нефтешламов в различных отраслях промышленности приобретает актуальное значение для экономики Казахстана. Широкий диапазон составов нефтесодержащих отходов требует разработки экономически целесообразных и экологически эффективных технологий способствующих решению проблемы комплексного использования нефтешламов. Одним из возможных путей утилизации нефтешлама является ее использование в качестве ингредиентов резиновой смеси.

В связи с вышеизложенным, цель настоящей работы состоит в исследовании комплексного влиянияновых ингредиентов,полученных на основе нефтешламов, на свойства резин.

Материалы и методы. В ранее проведенных исследованиях[1] нами было установлено, что в органической части нефтешлама ТОО «ПетроКазахстанОйлПродактс» (ТОО «ПКОП») отсутствуют легкие фракции, по составу и свойствам она приближается к тяжелым нефтяным остаткам, имеющим повышенное содержание смол и асфальтенов. Присутствие большого количества ароматики и непредельных углеводородов в органической части нефтешлама позволило нам использовать ее в качестве мягчителя в рецептах резиновых смесей для изготовления подрельсовых прокладок. Исследование минеральной части нефтешлама ТОО «ПКОП» позволило нам сделать вывод о возможности его использования в качестве наполнителя в резиновых смесях, так как она обладает высокой дисперсностью и развитой удельной поверхностью. Анализ гранулометрического состава механических примесей, выделенных из нефтешлама ТОО «ПКОП» показал, что 87,9% минеральной части нефтешлама являются мелкодисперсными (меньше чем 0,5 мм).Величина удельной поверхности нефтешлама составила 31,2 м 2 /г.

В минеральных примесях нефтешламов содержатся соли щелочных металлов, металлоорганические соединения, являющиеся составной частью горючей массы нефтяного шлама и содержащие атомы железа, магния, алюминия, меди и т.д. Механические примеси представляют собой песок (кварц), глина (каолинит), ил, продукты коррозии металла (ржавчина) [2].

Таблица 1- Химический состав механических примесей, выделенных из нефтешлама.

Результаты и обсуждения. Рентгенофазовый анализ нефтешлама ТОО «ПКОП» на приборе ДРОН-3 (дифрактометр рентгеновский общего назначения) показал, что основными составляющими минеральной части нефтешлама являются кварц, кальцит. В исследуемом образце (рисунок 1) дифракционные максимумы со значениями межплоскостных расстояний d/n=4,24-4,08-3,24-2,45-2,28- 1,81-1,53А0 относятся к кристаллическим решеткам в—квара (eSiO2) — основная фаза. В незначительном количестве по значениям межплоскостных расстояний ^п=3,02-2,52-2,28-2,08А0 наблюдается карбонат кальция.

Для выявления активности органической части и минеральной частей нефтешлама ТОО «ПКОП» в резиновых смесях нами были исследованы стандартные резиновые смеси на основе каучука СКИ- 3для изготовления бортовой ленты. Рецепт резиновой смеси для изготовления износостойкой бортовой ленты приведен в таблице 2.

В исследуемых рецептах была произведена замена: масло АСМГ (масло авиационное гидравлическое) на органическую часть нефтешлама, частично технический углерод П 234 на минеральную часть нефтешлама, количество минеральной части нефтешлама варьировалось от 5 до 20 м.ч. на 100 мас. частей каучука. В качестве вулканизующего агента использовали полимерную серу ТОО «ПКОП», синтезированную из газовой технической серы ТОО «ПКОП» с содержанием элементарной серы - 90,4%, стабильностью - 85,6%. (таблица 2).

Таким образом, в присутствии минеральной части нефтешлама одновременно протекает несколько процессов: миграция вулканизующих агентов к твердой поверхности и соответственно уменьшение их содержания в каучуковой матрице, удаленной от твердой поверхности (при этом следует учитывать различную скорость миграции каждого ингредиента); возрастание количества связанного каучука. Интенсивность этих процессов, протекающих в основном на стадии вулканизации, будет определяться типом и дозировкой используемого вулканизующего агента. Уменьшение содержания вулканизующего агента в каучуковой матрице дополнительно повышает скорость ее кристаллизации. Возрастание сульфидности вулканизационных связей вследствие большей скорости миграции ускорителя к твердой поверхности резко замедляет процесс кристаллизации и этот эффект проявляется в основном при малых дозировках наполнителя[5].

Исследование физико-механических свойств резин, синтезированных с использованием органической и минеральной частей нефтешламов, подтвердили целесообразность их использования в производстве резиновых изделий. Как указывалось выше, органическая часть нефтешлама имеет хорошую совместимость с синтетическими каучуками, легко вводится в резиновую смесь, улучшает диспергирование порошкообразных ингредиентов[1]. Анализ данных таблицы 6 показывает, что наилучшие результаты наблюдаются при дозировке 10 масс частей минеральной части нефтешлама для резиновых смесей, предназначенных для изготовления износостойкой бортовой ленты.

Выводы. Таким образом, результаты исследований показали возможность использования в рецептуре резиновых смесей для изготовления износостойкой бортовой ленты в качестве ингредиентов - органическую (мягчитель) и минеральную (наполнитель) части нефтешлама, полимерную серу ТОО «ПКОП» (вулканизующий агент). Проведенные исследования позволяют утверждать, что резиновые смеси, получаемые с использованием органической и минеральной частей нефтешлама ТОО «ПКОП» и полимерной серы, синтезированной из газовой технической серы ТОО «ПКОП», является конкурентоспособным как по своим физико-механическим свойствам, так и по стоимости, что, в свою очередь, позволяет решать задачи утилизация нефтесодержащих отходов и рационального использования серы в производстве резинотехнических изделий и шин.

Список литературы

1. Сакибаева С.А., Дыгай Л.В., Белобородова А.Е., Жантасова У.С. Применение органической части нефтешламов в рецептуре резиновых смесей для рельсовых прокладок. Научно-технический журнал. Нефть и газ. №3(87),
2. Дмитриевский А.Б. Идентификация и минимизация химического и радиационного загрязнения окружающей среды нефтешламами : диссертация... кандидата технических наук :05.26.03 Санкт-Петербург, Институт промышленной безопасности и социального партнерства (Санкт-Петербург), 2007. -157 с.
3. Туренко С.В., Пучков А.Ф., Спиридонова М.П. Наполнители для резин: Учеб.пособие / ВолгГТУ. - Волгоград, 2005.-72 с.
4. Большой справочник резинщика. Ч. 2. Резины и резинотехнические изделия /Под ред. Резниченко, Ю.Л. Морозова. - М.: ООО «Издательский центр «Техинформ» МАИ», 2012.- 648 с.