Напрямки використання відходів хімічної промисловості.

Підприємства хімічної промисловості Украї­ни налічують більше 800 назв відходів, з яких повністю або частково використовуються лише на 30%. Великі хімічні підприємства зосе­реджені в містах, що мають певну культурно-історичну цінність — це Київ, Запоріжжя, Чер­нігів, Біла Церква, Вінниця, Рівне та інші. Тому подальший розвиток хімічних виробництв пови­нен супроводжуватись пошуком різноманітних напрямків використання регіональних відходів. Одним з можливих шляхів застосування відходів хімічної промисловості є створення на їх основі інгібіторів корозії, забезпеченість яки­ми в Україні значно нижча від необхідної.

Попередніми дослідженнями встанов­лено, що перспективними у протикорозійному захисті є такі відходи хімічних виробництв: Рів­ненського ДХП «Азот» — масло ПОД (МП), Чернігівського ВО «Хімволокно» — кубовий від­хід першої дистиляції цеху регенерації ε-капро­лактаму (К) та Запорізького КХЗ — кам'яно­вугільна смола (КВС). Наприклад, модифікація епоксидних олігомерів відходом КВС забезпе­чує 50%-ву економію дорогої сировини та у 2,1-2,2 рази підвищує ефективність захисту сталі 20 у розчині 0,1М НСІ.

Дослідження можливості створення синер­гічних протикорозійних композицій на основі відходів К, МП, КВС для кислих середовищ без використання синтетичних добавок показали, що таким чином можна отримати інгібувальні композиції з захисним ефектом 93,8-96,5%. Це високий ступінь захисту, деякі інгібітори, що застосовуються в промисловості, мають ниж­чу протикорозійну активність, але згідно з кла­сифікацією, що запропонована О.С. Афанасьєвим для оцінки ефективності дії інгібіторів у кислих середовищах, такий ступінь захисту від­повідає 6-7 балам і вважається задовільним. Продовження досліджень в напрямку вивчен­ня протикорозійної активності відходів К, МП, КВС показало, що доцільною є розробка ком­позицій на основі цих відходів з використанням цілеспрямовано підібраних синтетичних доба­вок у кількості 5-10 мас. % з метою отримання ефективних інгібіторів кислотної корозії за ра­хунок синергізму дії компонентів композиції.

Досліджували протикорозійну активність композицій (KM) на основі відходів К, МП, КВС з використанням синтетичної добавки — по­хідного броміду імідазо азепінію (БІА).

3. Отримання аміачної селітри з мікроелементами

Відомо, що застосування мікродобрив сприяє значному зростанню врожаю та поліпшенню якості рослинної продукції. Як мікродобрива застосовують в основному неорганічні сполуки, до складу яких входять різні мікроелементи. Внаслідок дефіцитності, солі кольорових металів поставляються в сільське госпо­дарство в обмеженій кількості. У зв'язку з цим, великого значення набуває переробка промис­лових відходів з метою одержання мікроеле­ментів.

Для створення добрив, до складу яких вхо­дять мікроелементи, проведені дослідження спо­лук міді, цинку і молібдену з метою виділення та введення їх в добрива. Як джерела мікроеле­ментів вибрані відпрацьовані каталізатори ви­робництва аміаку і формсечовини, що містять перелічені мікроелементи в достатній кількості.

Вміст мікроелементів у відпрацьованих каталізаторах

Каталізатор	Вміст мікроелементів, %
ГІАП -10	ZnO -91
К-СО	Cu-41, Zn – 28, MnO- 1,5
Залізомолібденовий	Mo - 80

 

Процес отримання добрив з мікроелемен­тами включав наступні стадії:

- введення порошкоподібного елементовмісного додатка в розтоп селітри на стадії гранулювання;

- введення мікроелемента з розчином на стадії гранулювання;

- сухе змішування добрива з джерелом мікроелемента.

На першому етапі досліджували можли­вість введення подрібненого каталізатора, що містить мікроелементи, безпосередньо в роз­топ, без додаткової обробки. Всі три дослід­жені каталізатори були заздалегідь подрібнені на кульовому млині і просіяні крізь сито з діа­метром отвору 0,315 мм. В процесі розчинен­ня порошку каталізатора ГІАП-10 в розтопі амі­ачної селітри спостерігалось підвищене утво­рення піни і виділення оксидів азоту. Відпра­цьований каталізатор ГІАП-10 містить домішки сірки, в процесі взаємодії з селітрою за темпе­ратури близько 180°С відбувається розклад селітри з виділенням токсичних оксидів азоту і кисню. Отже, введення в розтоп селітри дже­рела цинку у вигляді порошку відпрацьовано­го каталізатора ГІАП-10 неможливо. Під час додавання в розтоп селітри каталізатора К- СО відбувається повне його розчинення. Відзначається короткочасне утворення піни, що зникає в процесі ретельного перемішування розтопу протягом 1-2 хв. Тому введення каталізатора К-СО у вигляді порошку в розтоп аміачної селітри також недоцільно. Залізомолібденовий каталізатор додавали в розтоп аміачної селітри. Відзначено, що залізомолібденовий каталізатор частково розчиняється в розтопі селітри. В лабораторних умовах цим способом отримано гранульовану аміачну селітру з додаванням молібдену (залізомолібденовий каталізатор), міді, цинку і марганцю (каталізатор К-СО). Характеристики отриманої селітри наведені в табл.3.1. Як свідчатьсвідчать дані табл.6.1, поряд з тим, що отримана селітра містить додатково мікроелементи, введення додатку покращує її фізичні властивості, зокрема підвищується міцність гранул. Наступним етапом роботи було вивчення можливості витягу мікроелементів з відпрацьованих каталізаторів розчиненням їх у кислих водних розчинниках і дозування останніх в розчин аміачної селітри. Цей спосіб найбільш розповсюджений під час внесення мікроелементів у добрива. Всі мікроелементи у відпрацьованих каталізаторах знаходяться у вигляді оксидів певних металів. Для отримання солі відповідних металів каталізатори розчиняли процесі перемішування, розчин фільтрували, Визначали відсоток шламу і концентрацію солі в фільтраті.

Для розчинення в азотній кислоті концент­рацією 10, 20, 50% використовували подрібне­ний і гранульований каталізатор. Кращий сту­пінь вилучення досягається під час розчинення подрібненого каталізатора в 20 % НNO_з. Відсо­ток нерозчиненого каталізатора склав 17-25%, концентрація нітрату цинку, що утворилася в розчині — 22%. За умови розчинення в 50%-вій азотній кислоті концентрація нітрату цинку в розчині — 41,8%, проте, під час розчинення спостерігається значне виділення оксидів азо­ту. Залишкова кислотність при цьому складає 137 г/дм³.

За умови використання розчину азотнокислого цинку, як джерела мікроелемента в гранульовану аміачну селітру, його необхідно перед фільтруванням нейтралізувати газоподібним аміаком, тому що під час подачі на фільтри кислого розчину останні швидко виходять з ладу. Нейтралізацію необхідно проводити до кислотності не менш ніж 7 г/дм³, тому за більш низької кислотності випадає гідроксид цинку, що буде осаджуватися на фільтрі, в результаті чого знизиться вміст цинку в розчині. Нейтралізований таким чином розчин азотнокислого цинку пропонується вводити в розтоп безпосередньо перед грануляцією.

Джерелом молібдену під час внесення до добрив, як правило, є молібдат амонію. Тому для розчинення залізомолібденового каталізатора використовувався розчин NH₄OH різної концентрації. Розчинення проводили в процесі перемішування протягом однієї години. Кращі результати отримані під час розчинення залізо молібденового каталізатора 25 % NH₄OH. Концентрація молібдату амонія в розчині склала 31,4 %, нерозчинений відстій – 40 %. Профільтрований розчин молібдату амонія пропонується вводити в розтоп аміачної селітри безпосередньо перед грануляцією. Під час нанесення мікроелементів на гранульовані добрива процес складається з сухого змішування гранульованих добрив з подрібненим джерелом мікроелемента. Змішування проводять, як правило, в невеликих роторних змішувачах протягом 5-10 хвилин. Однак цей спосіб вважається мало перспективним у зв’язку з великою запорошеністю та істотними втратами під час переробки і застосування.

Для зниження запорошення і втрат мікроелементів під час сухого змішування можливо застосування рідинних зв’язувальних речовин, що добре прилипають до гранул, під час транспортування не викликають сегрегації. Як зв’язувальні агенти використовують воду, масло, воски розчини карбамід-аміачних сумішей (КАС). Вода не може бути використана, тому що додаткове зволоження селітри погіршує її якість. Масло не повинно додаватися до сумішей, що містять селітру. Найбільш прийнятним зв’язувальним агентом виступає розчин КАС. Для цього використовували розчин КАС-32, що містить 43,3 % карбаміду і 20,3 % води. Було отримано селітру з вмістом цинку – 1 %, молібдену – 0,3 %, міді – 1 %, марганцю – 0,04 %. Процес змішування проводили у барабані, куди заздалегідь було завантажено селітру за температури 50-60^о С і подрібнений та просіяний каталізатор, що містить певний мікроелемент. Після п’ятихвилинного перемішування для зв’язування селітри з джерелом мікроелемента проводили розпилення КАС в розрахунку 1 % від маси добрива.