| Масштаб организации работ | Глава I. Описание способа переработки опасного
производственного отхода золы лузги подсолнечника.
1.1. Изучение возможности производства водного щелочного раствора из
золы лузги подсолнечника.
В теоретическую основу переработки отхода промышленного производства золы лузги подсолнечника заложено естественное свойство указанного отхода, в частности: растворение золы подсолнечной лузги водой Н2О (растворение содержащихся в ней водорастворимых веществ). В результате растворения золы лузги подсолнечника образуются две фракции: жидкая водный щелочной раствор и нерастворимая твёрдая фракция – многофункционального очищенного и вымытого осадочного вещества [5].
1.1.1. Лабораторные опыты, получения водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника.
Информация по удельному составу золы лузги подсолнечника представлена на рисунке 1. Рисунок 1
Итог серии опытов, производства водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника.
Результат серии опытов: анализ изменение рН среды полученного водного раствора щелочей из золы лузги подсолнечника при различных соотношениях пропорций золы и водного растворителя (Н2О), при одинаковой температуре, времени смешивания и отстаивания.
Цель: понимание как изменяется рН среды щелочного раствора от изменения дозировки золы и изменении количества подаваемого водного растворителя, при одинаковой температуре и времени перемешивания. Шаг увеличения дозировки золы в 50 грамм. Шаг уменьшения дозировки растворителя 100 миллилитров.
Результат: изменение массы золы составляло от 50 грамм до 200 грамм (шаг изменения 50 грамм); изменение растворителя от 600 миллилитров до 300 миллилитров (шаг изменения 100 миллилитров) в таблице №3 представлен результат четырех опытов; рН среды (09.50, 11.70, 13.80, 14.50). Результат, представлен в таблице №1. Таблица №1
№/
П Количество золы,
грамм Количество водного раствора,
миллилитр Температура, водного растворителя,
0С Раствор щелочи,
рН
1 50.0 (+/-0.10) 600.0 (+/-0.10) + 25.0 (+/-0.10) 09.5 (+/-0.10)
2 100.0 (+/-0.10) 500.0 (+/-0.10) + 25.0 (+/-0.10) 11.7 (+/-0.10)
3 150.0 (+/-0.10) 400.0 (+/-0.10) + 25.0 (+/-0.10) 13.8 (+/-0.10)
4 200.0 (+/-0.10) 300.0 (+/-0.10) + 25.0 (+/-0.10) 14.5 (+/-0.10)
Вывод: при одинаковых условиях смешивания, отстаивания водного раствора золы, отсутствии теплового и электрического воздействия на водный раствор золы достигается получение водного раствора щелочей требуемого значения рН среды.
Итог: авторами достигнуто понимание как изменяется рН среды щелочного раствора от изменения дозировки золы и изменении количества подаваемого водного растворителя. при одинаковой температуре и времени перемешивания.
Молекулярный состав щёлочи полученной из золы лузги подсолнечника, представлен на рисунке 2. Рисунок 2
Более подробное и полное описание опытов по производству водного щелочного раствора требуемого качества при разных технологических режимах представлено в приложении 1 [12].
В приложении 2 представлены фото факты эпизодов проводим авторами лабораторных опытов по получению водного щелочного раствора [12].
В приложении 3 представлен статистический срез количества образуемых опасных производственных отходов масложировой отрасли золы лузги [12].
1.2. Описание формулы изобретения к патенту РФ №2648697.
Природой образования золы подсолнечной лузги на промышленном предприятии является технологическая операция сжигания лузги подсолнечника с целью производства тепловой энергии. Место где вырабатывается и собирается опасный отход производства зола лузги подсолнечника является котельная предприятия. При технологической чистке котла обязующаяся зола удаляется из котла и собирается в накопительный бункер при котельной. Собранная зола направляется на дальнейшие технологические операции переработки и производства из золы водных растворов щелочей и К2СО3 (средняя соль калия) а также много функционального очищенного и вымытого осадочного вещества.
В приложении 4 представлена формула и статус изобретения к патенту, описанному авторами «Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника» патент на изобретение РФ №2648697 [12].
Важно: указанные конечные продукты передела маслосемян и не являются отходами производства в случае их переработки с получением конечного продукта.
1.3. Рассмотрение степени научной разработанности проблемы
переработки опасного отхода золы лузги подсолнечника.
Критическое осмысление излагаемого материала основано на сопоставлении и сравнении разных способов (технологий, методик) переработки опасного отхода масложировой промышленности золы лузги подсолнечника, источники [1] - [10].
Аналогов, в которых была бы описана предлагаемая технология (способ, методика, изобретение) производства водного раствора щелочей при переработке отхода промышленного производства золы образованной от сжигания лузги подсолнечника и производства многофункционального очищенного и вымытого осадочного вещества, с последующим использованием произведённых водных растворов щелочей, при переработке отхода рафинации отработанной отбельной глины, при мыловаренном производстве, нейтрализации кислых стоков и так далее, в уровне техники не обнаружено.
1.3.1. Оформление авторского права на изобретение, статус изобретения.
Авторами разработано и описано изобретение «Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника», 26.07.2017 подана заявка на получение патента на изобретение №2017126894. В приложении №4 представлен статус и формула изобретения №2648697 «Способ промышленной переработки золы лузги подсолнечника». Статус изобретения: действующий, приложение 4 [12].
В приложении 5 представлена копия патентной грамоты к изобретению [12].
1.4. Итог серии лабораторных опытов по производству К2СО3 (средняя соль калия) из водного щелочного раствора, полученного из золы лузги подсолнечника.
1.4.1. Описание физико-химических механизмов образования кристаллов.
Образование кристаллов происходит в определенном физико-химическом пространстве (среде), кристаллических веществ, обусловлены особым расположением большого числа атомов.
Известно, что электромагнитное взаимодействие между атомами заставляет атомы объединяться и формировать разные типы кристаллической решетки. В этом процессе главную роль играет электростатическая энергия взаимодействия зарядов. Атомные оболочки обладают определенной "симметричностью" и поэтому атомы объединяются как правило в весьма симметричные структуры. В настоящее время по характеру связи атомов выделяют 5 типов кристаллов: 1) ионные кристаллы 2) ковалентные кристаллы, 3) металлические кристаллы, 4) молекулярные кристаллы с водородными связями, 5) Ван-дер-Ваальсовы кристаллы.
Ионные кристаллы формируются под влиянием электростатического притяжения разноименно заряженных и отталкивания одноименно заряженных ионов. Каждый положительно заряженный К+ стремится окружить себя отрицательно заряженными ионами, а отрицательные ионы окружают себя положительными ионами.
1.4.2. Результат серии опытом по производству средней соли калия из водного щелочного раствора полученного из золы лузги подсолнечника, описанного авторами в патенте на изобретение №2648697.
Результат: серии опытов образования средней соли калия К2СО3 после первого и второго выщелачивания.
Выход поташа (средняя соль калия) К2СО3 после первого и второго выщелачивания при указанных условиях составила из одного килограмма золы лузги подсолнечника 335 грамм или 33,5% из одного килограмма золы лузги подсолнечника, прошедшего первое и второе выщелачивание.
1. Подробное описание проведённых опытов представлено в приложении 6 [12]. Ссылка: https://yadi.sk/i/4SzjMIQa7ps4OA
Вывод к главе №I:
1) Проведённые авторами серии опытов производства водного щелочного раствора из золы лузги подсолнечника при разных исходных данных показывают на возможность производства водного щелочного раствора с требуемым значением рН среды;
2) Авторами описано и запатентовано изобретение «Способ переработки опасного производственного отхода золы лузги подсолнечника». Патент на изобретения Российской Федерации № 2648697;
3) Проведённые авторами серии опытов производства средней соли калия К2СО3 показывает на возможность и актуальность переработки опасного производственного отхода, относящегося к четвёртому классу опасности золы лузги подсолнечника с производством: водного щелочного раствора требуемого качества; соли К2СО3 (средняя соль калия); многофункционального очищенного и вымытого осадочного вещества, с выходом средней соли калия К2СО3 от массы перерабатываемой золы лузги подсолнечника составило 33.50%.
Глава II. Описание способа производства чистящего-моющего
средства из опасных производственных отходов.
2.1. Срез статистических данных утилизации отработанной отбельной глины в Российской Федерации в течении календарного года.
В РФ в течении года утилизируется на полигоны захоронения порядка 25,6 тысяч тонн отработанной отбельной глины. Срез статистических данных представлен в приложении 7 [12]. Ссылка: https://yadi.sk/i/4SzjMIQa7ps4OA
2.2. Описание технологии производства чистящего-моющего средства из опасных производственных отходов масложировой отрасли.
Идея технологии (способ): выщелоченная осадочная фракция золы лузги подсолнечника, обладающая абразивными свойствами включающая в свой состав набор неорганических солей и набор щелочей, смешивается при соответствующих технологических условиях с отработанной отбельной глиной которая состоит из жировой и абразивной фракции. При соответствующих технологических условиях остаточное содержание щёлочи и солей омыляют остаточное содержание жировой фракции, чем достигается моющее свойство конечного продукта.
2.2.1. Результат системных опытов производства чистящего-моющего средства из опасных производственных масложировой отрасли, представлен в приложении 8 [12]. Ссылка: https://yadi.sk/i/4SzjMIQa7ps4OA
Исходные материалы: зла лузги подсолнечника; отработанная отбельная глина; ароматизатор; краситель; вода водопроводная.
Качественные характеристики золы лузги подсолнечной. Источник: ТУ 9147 – 002 – 74506100 – 05. По органолептическим и физико-химическим показателям зола должна соответствовать требованиям, указанным в таблице №2.
Таблица 2
Наименование показателя (характеристики) Значение показателя (содержание характеристики)
Цвет Серый, различных оттенков
Запах Свойственный золе, без посторонних запахов
Внешний вид Сыпучая масса
Массовая доля влаги и летучих веществ, %, не более
10.00
Качественные характеристики отработанной отбельной глины (земли) образованной на стадии рафинации растительных масел, относящаяся к четвёртому классу опасных производственных отходов, источник [11]. Содержание жировой фракции 25.40%, содержание минеральной фракции 74.60%.
2.2.2. Описание технологических операций по производству чистящего – моющего средства из опасных производственных отходов золы лузги подсолнечника и отработанной отбельной глины. Представлено в приложении 8[12].
2.3. Изучение химического процесса омыление остаточной массы жировой фракции в опасном производственном отходе отработанной отбельной глины.
2.3.1. Изучение химических свойств карбоната калия (углекислый калий, поташ), средняя соль калия и угольной кислоты К2СО3.
Карбонат калия (поташ) представляет собой твёрдое вещество белого цвета, кристаллы которого плавятся без разложения при комнатной температуре. Карбонат калия представляет собой среднюю соль, образованную сильным основанием – гидроксида калия КОН и слабой кислотой Н2СО3. Карбонат калия очень хорошо растворяется в воде, гидролизуется по аниону создавая сильную щелочную среду.
К2 СО3 2К++СО32 –; 2К++СО32 –+НОН НСО3 –+К++ОН –;
К2СО3 + Н2О КНСО3 + КОН
2.3.2. Изучение химических свойств омыления жировой фракции отработанной отбельной глины
Омыление жирных кислот, жиров, масел и суррогатов – углекислыми щелочами, кальцинированной содой или поташом, носит название карбонатного углекислого омыления. Пример химического уравнения реакции нейтрализации высшей жирной кислоты (олеиновой кислоты). Реакция нейтрализации жирных кислот на примере олеиновой кислоты КОН имеет следующий вид:
СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7 – СООН + КОН СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7 – СООК + Н2О
На каждую молекулу жирной кислоты расходуется одна молекула КОН. В приложении 2 представлены фото факты эпизодов, проводимых авторами системных опытов [12]. Ссылка: https://yadi.sk/i/4SzjMIQa7ps4OA
Вывод к главе №II.
1) Авторами решена поставленная задача: разработать способ промышленной переработки опасного производственного отхода масложировой отрасли отработанной отбельной глины.
2) Проведённые авторами серии опытов производства чистящего-моющего средства из опасных производственных отходов масложировой отрасли золы лузги подсолнечника и отработанной отбельной глины показали актуальность и возможность производства востребованного продукта чистящего-моющего средства из опасных производственных отходов. Приложение 8 [12].
|
