Файл: Методические указания для проведения лабораторных и практических работ по предмету "Технология и оборудование по переработке твердых бытовых и промышленных отходов".doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2024
Просмотров: 66
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
2O3, темными – 30-75% Fe2O3. Цвет мумий колеблется от светлого до темного коричневато-красного. Мумии отличаются очень высокой свето-, атмосферо-, и коррозионной стойкостью; они стойки даже к действию химических агентов: в азотной и серной кислоте растворяются с трудом, в соляной кислоте полностью только при кипячении.
Охры представляют собой кристаллический гидроксид железа (III) с примесью большего или меньшего количества глины. По содержанию гидроксида железа (III) (в пересчете на Fe2O3) охры делятся на глинистые (12-20%) и железоокисные (до 70-75%). По цвету охры разделяются на светло-желтые, средне-желтые, золотисто-желтые и темные. Цвет охры зависит от содержания кристаллического гидроксида железа (III): в светлых охрах его содержится 12-25%, в средних – 25-40%, в золотистых - 40-75%. Однако прямой зависимости может не существовать, так как на цвет оказывают влияние структура и дисперсность гидроксида, а также присутствие примесей. Охры обладают свето- и атмосферостойкостью; они стойки также к действию щелочей и слабых кислот. В крепкой соляной кислоте соединения железа растворяются полностью. Охры наиболее дешевые и прочные пигменты, поэтому их широко применяют для всех видов красок, а также в цементной, асбоцементной, резиновой, бумажной, пластмассовой и др.
Технология их приготовления из производственных отходов может быть различной. Обычно для получения пигментов типа мумии и железного сурика ога-
рок при нагревании обрабатывают концентрированной серной кислотой. Полученный сульфат железа смешивают с алебастром, мелом, глиной и обжигают в печах. В зависимости от температуры обжига и выбранных добавок в результате химических взаимодействий получают пигменты различных оттенков. Недостатком такой технологии является присутствие в получаемых пигментах серы и ее соединений, вследствие чего краски на основе таких пигментов нельзя использовать для покрытия металлических поверхностей, поскольку сера способствует коррозии металла.
Разработана и технология минеральных пигментов, на основе которых получают краски, пригодные для покрытия всевозможных поверхностей, в том числе и металлических. Согласно этой технологии,
исключающей использование серной кислотой, для приготовления пигмента типа железного сурика используют фракцию огарка 0,27-1,3 мм, наиболее богатую оксидом железа.
1. Получение железного сурика
20 г огарка просеять через сито, мелкую фракцию 0,1-0,2 мм отделить, а фракцию с размером зерен 0,5-2 мм измельчить в шаровой мельнице. Мелкую фракцию огарка промывают водой. При этом удаляются водорастворимые соли железа, цинка, меди, вызывающие коррозию металлов и частично – элементная сера. Промывку проводят горячей (60-80 0С) водой при перемешивании несколько раз, которое чередуют с получасовым отстаиванием, до исчезновения окраски, вызываемой растворимыми солями. Отмытый огарок подсушивают сухим паром и подают на обжиг при 850-9000С в муфельную печь. Целью обжига является удаление из огарка влаги и серы (из сульфидов и сульфатов). Сера и сернистые соединения, содержащиеся в огарке, влияют на свертываемость краски, на чем построен контроль качества. Полученный после обжига полуфабрикат (содержание Fe2O3 до 90%) размалывают и смешивают с наполнителями для получения готового продукта.
2. Получение желтой охры
Огарковая пыль (<0,1 мм), осаждаемая в сухих электрофильтрах, отличается от огарка несколько большим содержанием водорастворимых соединений железа. Ее используют как сырье для получения пигментов типа желтой охры. 20 г огарковой пыли смешивают с 50-100 мл воды в течение 20-25 мин. Затем раствор отстаивают в течение 1 ч. Окрашенную жидкую фазу сливают в стакан, куда добавляют 10 г предварительно измельченных мела или глины. В объеме протекает реакция:
Fe2(SO4)3 + 3 CaCO3 → Fe2O3 + 3 CaSO4 + 3 CO2, (8)
в результате которой получают насыщенный влагой осадок гипса с глиной. Эту массу высушивают при 80 0С и растирают в ступке или подают в шаровую мельницу, из которой выходит готовый продукт – сухой минеральный пигмент типа желтой охры.
3. Получение мумии
Предварительную работу нужно провести, как и в случае получения охры. Осадок, полученный в виде влажной массы (91% Fe2O3; 3,7% FeS; 5,3 % балласта) сушат при температуре до 1000С. Полученную массу затем обжигают в муфельной печи при температуре 800-9000С, при этом из оставшихся соединений выжигается сера. Полупродукт (95% Fe2O3) из печи поступает на измельчение в шаровую мельницу или растирают в ступке, куда одновременно добавляют глину (15%). В результате этих процессов образуется готовый продукт – минеральный пигмент типа мумии.
Получаемые согласно описанным процессам минеральные пигменты являются стабильными по цвету и неизменяемыми по времени. Масляная краска на их основе не сворачивается, а известковая хорошо схватывается.
Представление результатов эксперимента
Результаты экспериментов заносятся в таблицы 8, 9 и 10.
Таблица 8
Характеристика процесса получения железного сурика
Таблица 9
Характеристика процесса получения желтой охры
Таблица 10
Характеристика процесса получения мумии
Контрольные вопросы
Практическая работа № 1.
Изучение процессов складирования и хранения бытовых отходов на полигонах. Пути использование полигонов ТБО после закрытия
Практическая работа №2.
Расчет и проектирование полигона для размещения промышленных и бытовых отходов
Цель работы: приобретение студентами навыков расчета и проектирование полигона для размешенных промышленных и бытовых отходов.
Введение
В решении природоохранных задач одним из основных способов утилизации промышленных отходов является складирование их на специально оборудованных полигонах, которые предназначены для изоляции и обезвреживания отходов при обеспечении высокой степени экологической безопасности для окружающей среды и здоровья человека.
Возможный ущерб окружающей среде от функционирования полигона обусловлен следующими факторами:
- выделением мусорного газа, образующегося в результате биологических процессов разложения мусора, в атмосферу, что приводит к опасности возникновения взрывов, пожаров, наличия неприятного запаха;
- пожарами при горении мусора;
- загрязнением грунтовых вод при их контакте с дренажными водами полигона;
- выносом мусора ветром за пределы территории полигона;
- размножением крыс, мышей, мух и других паразитов, а также болезнетворных микроорганизмов и простейших.
Меры по уменьшению или нейтрализации вредного действия этих факторов предпринимаются при проектировании, строительстве и эксплуатации полигонов. Кроме того, полигоны должны обеспечивать статическую устойчивость складируемых отходов с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, а также возможности последующего использования участка после его закрытия и рекультивации.
Охры представляют собой кристаллический гидроксид железа (III) с примесью большего или меньшего количества глины. По содержанию гидроксида железа (III) (в пересчете на Fe2O3) охры делятся на глинистые (12-20%) и железоокисные (до 70-75%). По цвету охры разделяются на светло-желтые, средне-желтые, золотисто-желтые и темные. Цвет охры зависит от содержания кристаллического гидроксида железа (III): в светлых охрах его содержится 12-25%, в средних – 25-40%, в золотистых - 40-75%. Однако прямой зависимости может не существовать, так как на цвет оказывают влияние структура и дисперсность гидроксида, а также присутствие примесей. Охры обладают свето- и атмосферостойкостью; они стойки также к действию щелочей и слабых кислот. В крепкой соляной кислоте соединения железа растворяются полностью. Охры наиболее дешевые и прочные пигменты, поэтому их широко применяют для всех видов красок, а также в цементной, асбоцементной, резиновой, бумажной, пластмассовой и др.
Технология их приготовления из производственных отходов может быть различной. Обычно для получения пигментов типа мумии и железного сурика ога-
рок при нагревании обрабатывают концентрированной серной кислотой. Полученный сульфат железа смешивают с алебастром, мелом, глиной и обжигают в печах. В зависимости от температуры обжига и выбранных добавок в результате химических взаимодействий получают пигменты различных оттенков. Недостатком такой технологии является присутствие в получаемых пигментах серы и ее соединений, вследствие чего краски на основе таких пигментов нельзя использовать для покрытия металлических поверхностей, поскольку сера способствует коррозии металла.
Разработана и технология минеральных пигментов, на основе которых получают краски, пригодные для покрытия всевозможных поверхностей, в том числе и металлических. Согласно этой технологии,
исключающей использование серной кислотой, для приготовления пигмента типа железного сурика используют фракцию огарка 0,27-1,3 мм, наиболее богатую оксидом железа.
Экспериментальная часть
1. Получение железного сурика
20 г огарка просеять через сито, мелкую фракцию 0,1-0,2 мм отделить, а фракцию с размером зерен 0,5-2 мм измельчить в шаровой мельнице. Мелкую фракцию огарка промывают водой. При этом удаляются водорастворимые соли железа, цинка, меди, вызывающие коррозию металлов и частично – элементная сера. Промывку проводят горячей (60-80 0С) водой при перемешивании несколько раз, которое чередуют с получасовым отстаиванием, до исчезновения окраски, вызываемой растворимыми солями. Отмытый огарок подсушивают сухим паром и подают на обжиг при 850-9000С в муфельную печь. Целью обжига является удаление из огарка влаги и серы (из сульфидов и сульфатов). Сера и сернистые соединения, содержащиеся в огарке, влияют на свертываемость краски, на чем построен контроль качества. Полученный после обжига полуфабрикат (содержание Fe2O3 до 90%) размалывают и смешивают с наполнителями для получения готового продукта.
2. Получение желтой охры
Огарковая пыль (<0,1 мм), осаждаемая в сухих электрофильтрах, отличается от огарка несколько большим содержанием водорастворимых соединений железа. Ее используют как сырье для получения пигментов типа желтой охры. 20 г огарковой пыли смешивают с 50-100 мл воды в течение 20-25 мин. Затем раствор отстаивают в течение 1 ч. Окрашенную жидкую фазу сливают в стакан, куда добавляют 10 г предварительно измельченных мела или глины. В объеме протекает реакция:
Fe2(SO4)3 + 3 CaCO3 → Fe2O3 + 3 CaSO4 + 3 CO2, (8)
в результате которой получают насыщенный влагой осадок гипса с глиной. Эту массу высушивают при 80 0С и растирают в ступке или подают в шаровую мельницу, из которой выходит готовый продукт – сухой минеральный пигмент типа желтой охры.
3. Получение мумии
Предварительную работу нужно провести, как и в случае получения охры. Осадок, полученный в виде влажной массы (91% Fe2O3; 3,7% FeS; 5,3 % балласта) сушат при температуре до 1000С. Полученную массу затем обжигают в муфельной печи при температуре 800-9000С, при этом из оставшихся соединений выжигается сера. Полупродукт (95% Fe2O3) из печи поступает на измельчение в шаровую мельницу или растирают в ступке, куда одновременно добавляют глину (15%). В результате этих процессов образуется готовый продукт – минеральный пигмент типа мумии.
Получаемые согласно описанным процессам минеральные пигменты являются стабильными по цвету и неизменяемыми по времени. Масляная краска на их основе не сворачивается, а известковая хорошо схватывается.
Представление результатов эксперимента
Результаты экспериментов заносятся в таблицы 8, 9 и 10.
Таблица 8
Характеристика процесса получения железного сурика
| № опыта | Масса пиритного огарка, г | Время обжига, мин (числ.) и температура, 0С (знамен.) | Масса огарка после обжига, г | Выход продукта, % |
| 1 | | | | |
| 2 | | | | |
Таблица 9
Характеристика процесса получения желтой охры
| № опыта | Масса огар-ковой пыли, г | Объем воды, мл | Время обработки горчей Н2О огарковой пыли, мин | Масса огарко-вой пыли после обработки, г | Масса водорастворимой фракции огарковой пыли, г | Выход продукта, % | Масса желтой охры при Т=800С, г |
| 1 | | | | | | | |
| 2 | | | | | | | |
Таблица 10
Характеристика процесса получения мумии
| № опыта | Масса огарковой пыли, г | Объем воды, мл | Время обработки горячей Н2О огарковой пыли, мин | Масса огарковой пыли после обработки, г | Масса водорастворимой фракции огарковой пыли, г | Выход продукта, % | Масса мумии после обжига, г |
| 1 | | | | | | | |
| 2 | | | | | | | |
Контрольные вопросы
-
Классификация пигментов, получаемых промышленностью. -
Основные направления получения и применения пигментов. -
Получение пигментов из отходов сернокислотного производства. -
Методика получения железного сурика из отходов производства. -
Методика получения желтой охры из отходов сернокислотного производства. -
Методика получения мумии из пиритных огарков.
Практическая работа № 1.
Изучение процессов складирования и хранения бытовых отходов на полигонах. Пути использование полигонов ТБО после закрытия
Практическая работа №2.
Расчет и проектирование полигона для размещения промышленных и бытовых отходов
Цель работы: приобретение студентами навыков расчета и проектирование полигона для размешенных промышленных и бытовых отходов.
Введение
В решении природоохранных задач одним из основных способов утилизации промышленных отходов является складирование их на специально оборудованных полигонах, которые предназначены для изоляции и обезвреживания отходов при обеспечении высокой степени экологической безопасности для окружающей среды и здоровья человека.
Возможный ущерб окружающей среде от функционирования полигона обусловлен следующими факторами:
- выделением мусорного газа, образующегося в результате биологических процессов разложения мусора, в атмосферу, что приводит к опасности возникновения взрывов, пожаров, наличия неприятного запаха;
- пожарами при горении мусора;
- загрязнением грунтовых вод при их контакте с дренажными водами полигона;
- выносом мусора ветром за пределы территории полигона;
- размножением крыс, мышей, мух и других паразитов, а также болезнетворных микроорганизмов и простейших.
Меры по уменьшению или нейтрализации вредного действия этих факторов предпринимаются при проектировании, строительстве и эксплуатации полигонов. Кроме того, полигоны должны обеспечивать статическую устойчивость складируемых отходов с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, а также возможности последующего использования участка после его закрытия и рекультивации.