Цель организации предприятия ООО "КомПас-МГТУ", научные исследования в области защиты систем водоснабжения и водоотведения фосфатной композицией. Технические характеристики испытательного оборудования. Методики и этапы анализа промышленного образца.
Объектом прохождения преддипломной практики является малое инновационное предприятие ООО «КОМПАС-МГТУ», ориентированное на производство и исследование фосфатной композиции, предназначенной для обработки холодной пожарно-питьевой и технической воды с целью предотвращения солеотложений (накипи) на поверхностях нагревательных элементов, а также защиты внутренней поверхности металлических изделий от коррозии. В январе 2012 года был зарегистрирован лицензионный договор, по которому МГТУ предоставил предприятию право использования изобретения «Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения» с целью изготовления и продажи данной продукции [2]. На сегодняшний день в условиях ООО «КОМПАС-МГТУ» получены промышленные образцы фосфатной композиции различного состава, получившие название «Астра» (ФК «Астра»). Учеными МГТУ разработан импортозамещающий продукт - фосфатная композиция (ФК) «Астра», которая предназначена для обработки воды с целью улучшения ее качества, а именно, снижения: - скорости коррозии металлических поверхностей, соприкасающихся с водой; В соответствии с требованиями ФЗ №217 бюджетные научные учреждения имеют право без согласия собственника их имущества с уведомлением федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере научной и научно-технической деятельности, быть учредителями (в том числе совместно с другими лицами) хозяйственных обществ, деятельность которых заключается в практическом применении (внедрении) результатов интеллектуальной деятельности (программ для электронных вычислительных машин, баз данных, изобретений, полезных моделей, промышленных образцов, селекционных достижений, топологий интегральных микросхем, секретов производства (ноу-хау), исключительные права на которые принадлежат данным научным учреждениям.Данная модель предназначена для работы в условиях умеренного климата с диапазоном рабочих температур от 5 до 35?С и относительной влажности воздуха не более 80%. Вибрационная конусная мельница-дробилка ВКМД 6 (далее дробилка) предназначена для дробления хрупких материалов различной прочности и твердости. Дробилка представляет собой вибрационную динамически уравновешенную машину непрерывного действия (рисунок 7). Определение значений параметров, обеспечивающих близкий к оптимальному режим работы дробилки, производится методом их последовательного подбора для каждого из материалов. Силовое оборудование, регулятор температуры и индикатор тока электропечи смонтированы в отдельном пульте, который устанавливается справа от печи на удобном для обслуживания расстоянии.количество (г), соответствующее 1 см3 0,100 Н раствора NAOH; К - коэффициент пересчета раствора NAOH на точно 0,100Н раствор; ; (2) устанавливают титрованием раствора NAOH 0,100Н раствором HNO3 по фенолфталеину: . стандартизованный 0,02Н раствор ЭДТА; Отобрать аликвоту (Vал= 10 см3) в колбу для титрования с помощью мерной пипетки.Растворяют в дистиллированной воде 0,8634 г. высушенного в эксикаторе при комнатной температуре, прибавляют 2 см концентрированной соляной кислоты и доводят объем до 1 , 1 см раствора содержит 0,1 мг железа. 1 см раствора содержит 0,005 мг железа. В 10 конических колб емкостью 100 см отмерить из бюретки 0, 1, 2, 5, 8, 12, 16, 20, 24, 28 см рабочего раствора соли железа (III), разбавить раствор примерно до 25-30 см дистиллированной водой. Прибавить с помощью мерной пипетки 5 см 20% раствора тиоцианата, количественно перенести раствор из конической колбы в мерную колбу на 50 см и довести до метки дистиллированной водой. Для выбора светофильтра (длины волны падающего излучения) раствор, имеющий самую интенсивную окраску, фотометрируют, используя в качестве раствора сравнения дистиллированную воду, со всеми светофильтрами поочередно.
План
Процентное содержание оксида фосфора (v) вычисляют по формулеПроцентное содержание оксида кальция вычисляют по формуле
Введение
водоснабжение фосфатный промышленный
Практики рассматриваются как единый учебно-производственный цикл, выполнение которого способствует адаптации молодого специалиста в условиях современного производства и создает условия для взвешенного выбора дальнейшей деятельности и места работы [1].
Объектом прохождения преддипломной практики является малое инновационное предприятие ООО «КОМПАС-МГТУ», ориентированное на производство и исследование фосфатной композиции, предназначенной для обработки холодной пожарно-питьевой и технической воды с целью предотвращения солеотложений (накипи) на поверхностях нагревательных элементов, а также защиты внутренней поверхности металлических изделий от коррозии. Помимо выпуска фосфатной композиции, в ООО «КОМПАС-МГТУ» проводятся научные исследования и разработки в области химии. Во время прохождения практики мной была проведена исследовательская работа (исследование потребительских свойств фосфатной композиции) в рамках будущей дипломной работы.
Целью практики является закрепление и расширение теоретических знаний, полученных в университете по дисциплинам общеинженерной подготовки, сбор экспериментальных и нормативно-правовых данных, необходимых для выполнения квалификационной работы. Преддипломная практика должна способствовать приобретению первоначальных производственных навыков и знаний в решении конкретных конструкторских, технологических, исследовательских и организационно-технических задач.
Для достижения целей настоящей практики необходимо решить следующие задачи: - ознакомиться с основными целями и задачами предприятия ООО «КОМПАС-МГТУ»;
- изучить нормативную и техническую документацию по обеспечению качества выпускаемой продукции;
- провести анализ контрольно-измерительного и испытательного оборудования;
- изучить мероприятия по технике безопасности и противопожарные мероприятия.
1. Обзор существующего положения ООО «КОМПАС-МГТУ»
Малое инновационное предприятие ООО «КОМПАС-МГТУ» было образовано в ноябре 2011 года по инициативе преподавателей кафедры «Физической химии и химической технологии». Учредителем общества является ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет имени Г.И. Носова». В январе 2012 года был зарегистрирован лицензионный договор, по которому МГТУ предоставил предприятию право использования изобретения «Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения» с целью изготовления и продажи данной продукции [2].
На сегодняшний день в условиях ООО «КОМПАС-МГТУ» получены промышленные образцы фосфатной композиции различного состава, получившие название «Астра» (ФК «Астра»). В настоящее время сотрудники предприятия ведут работы по усовершенствованию химического состава и технологии производства композиции.
1.1 Цель организации предприятия ООО «КОМПАС-МГТУ»
Улучшение качества воды является актуальной задачей. Во-первых, в последнее время ухудшилось качество природной воды изза техногенной деятельности человека. Во-вторых, при централизованном снабжении вода подается по трубопроводам из низкоуглеродистой стали, вызывая их коррозию. Продукты коррозии, а также солеотложения из воды (накипь) дополнительно ухудшают ее качество.
Горячая вода, используемая в коммунальном хозяйстве, вызывает коррозию и солеотложения (накипь), особенно в системах горячего водоснабжения. Вследствие этого, снижается пропускная способность трубопроводов, наблюдается образование свищей в металле, что требует частого ремонта и замены трубопроводов. Подобные негативные явления особенно беспокоят жителей верхних этажей многоэтажек, к которым, зачастую, часы «пик» горячая вода может даже не поступать.
Учеными МГТУ разработан импортозамещающий продукт - фосфатная композиция (ФК) «Астра», которая предназначена для обработки воды с целью улучшения ее качества, а именно, снижения: - скорости коррозии металлических поверхностей, соприкасающихся с водой;
- количества солеотложений не только из горячей, но и холодной воды.
ФК «Астра» может быть использована в системах водо- и теплоснабжения ЖКХ городов, промышленных предприятий, индивидуального сектора и т.д.
Сильные стороны и потенциальные возможности ФК «Астра» заключаются в следующем: - ФК «Астра» имеет ограниченную растворимость в воде, задаваемую в процессе изготовления в зависимости от свойств обрабатываемой воды, ее планируемого расхода и температуры;
- ее использование не требует дополнительных дозирующих устройств;
- продукция экологически безопасна, не горюча, невзрывоопасна, удобна в применении;
- агрессивность воды, обработанной ФК «Астра», снижается в 3-5 раз, количество солеотложений - в 5-7 раз по сравнению с водой без ингибитора;
- увеличивается межремонтный период элементов систем водоснабжения ЖКХ в 2 раза;
- при длительном использовании ФК «Астра» постепенно удаляет ранее образовавшиеся отложения на внутренних поверхностях труб;
- не теряет вышеуказанных свойств до полного своего растворения.
Многолетняя практика показала, что многие результаты интеллектуальной деятельности (РИД) ВУЗА редко доходят до стадии внедрения в производство. Но ситуация начала меняться, когда в 2009 году в РФ вышел Федеральный закон №217-ФЗ (ред. от 29.12.2012) «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам создания бюджетными научными и образовательными учреждениями хозяйственных обществ в целях практического применения (внедрения) результатов интеллектуальной деятельности». В соответствии с требованиями ФЗ №217 бюджетные научные учреждения имеют право без согласия собственника их имущества с уведомлением федерального органа исполнительной власти, осуществляющего функции по выработке государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере научной и научно-технической деятельности, быть учредителями (в том числе совместно с другими лицами) хозяйственных обществ, деятельность которых заключается в практическом применении (внедрении) результатов интеллектуальной деятельности (программ для электронных вычислительных машин, баз данных, изобретений, полезных моделей, промышленных образцов, селекционных достижений, топологий интегральных микросхем, секретов производства (ноу-хау), исключительные права на которые принадлежат данным научным учреждениям.
Создание хозяйственных обществ на базе университета дает следующие преимущества: - повышение имиджа и рейтинга в профильной деятельности и при оценке научно-инновационной деятельности ВУЗА;
- создание креативной среды в процессе обучения студентов при слиянии образовательной и исследовательской деятельности за счет использования общества в качестве лабораторно-практической базы;
- сохранение площадей университета при снижении объема образовательных услуг;
- создание новых рабочих мест.
С целью коммерциализации РИД в 2011 году в ФГБОУ ВПО «МГТУ им. Г.И. Носова» была создана комиссия по оценке патентов и «ноу-хау», и объявлен конкурс инновационных бизнес-проектов. По результатам конкурса были отобраны несколько бизнес-проектов и комиссией было принято решение создать хозяйственные общества: два - на основе «ноу-хау» и один - на основе патента. На основе патента [2] было создано ООО «КОМПАС-МГТУ», которое ориентировано на производство фосфатной композиции (ФК) для защиты систем водоводов от коррозии и солеотложений.
Появлению ООО «КОМПАС-МГТУ» предшествовала продолжительная работа, в результате которой: - были определены требования к ФК, на основе которых выбраны компоненты состава ФК для улучшения состояния водоводов города Магнитогорска;
- проведены лабораторные и полупромышленные испытания ФК;
- получен патент на некоторые составы ФК;
- выбраны основные параметры оборудования для производства ФК;
- подобраны поставщики оборудования;
- составлен план производственного участка ООО «КОМПАС-МГТУ» в соответствии с требованиями СНИП;
- подобрано помещение для производственного участка на территории технопарка (г. Магнитогорск, ул. Ленинградская 79).
На этапе первого года существования ООО «КОМПАС-МГТУ» намечены следующие мероприятия: - корректировка технологической схемы производства ФК, представленной в бизнес-проекте, с учетом первоначальной производственной мощности хозяйственного общества;
- закупка необходимых реактивов и вспомогательного оборудования;
- отработка технологического процесса на приобретенном оборудовании;
- применение опытных образцов ингибитора на различных объектах;
- составление рекомендаций по использованию ингибитора в конкретных условиях заказчика;
- проведение научных исследований по совершенствованию продукции.
Таким образом, ООО «КОМПАС-МГТУ» организовано для проведения научных исследований и разработок в области естественных наук.
1.2 Получение промышленного образца в условиях ООО «КОМПАС-МГТУ»
Практически во всех областях техники, промышленности и быта приходится сталкиваться с проблемой защиты металлов от коррозии и солеотложений (накипи).
Особые проблемы возникают, если защищаемый объект - системы водоснабжения, так как «агрессивной средой» в этом случае выступает вода.
При централизованном водоснабжении вода подается, по трубопроводам из нелегированной низкоуглеродистой стали. При контакте с таким материалом в воду могут поступать продукты коррозии, ухудшающие ее потребительские свойства, а на поверхности трубопровода образуется слой солей жесткости, особенно из горячей воды. Вследствие этого, снижается пропускная способность трубопроводов, наблюдается образование «свищей» в металле, что требует частого ремонта и замены трубопроводов.
При замене металлических трубопроводов на пластиковые эти проблемы не исчезают, так как накипь образуется на любых поверхностях, а запорные узлы выполняются из металлов, которые необходимо защищать от коррозии.
За последнее время в связи с развитием частного сектора многие собственники переходят на индивидуальное водоснабжение из скважин. Вода, добытая из разных скважин, сильно отличается по своему составу, в первую очередь, по содержанию солей жесткости. При использовании водонагревателей остро стоит проблема периодической очистки или замены нагревательных элементов изза образования на них слоя накипи.
При эксплуатации водонагревательных приборов в воду могут поступать продукты коррозии, ухудшающие ее потребительские свойства, а на поверхности нагревательных элементов образуется слой солей жесткости, особенно из горячей воды, снижая теплоотдачу. Вследствие этого увеличивается расход электроэнергии, повышается температура металлических частей нагревательного элемента и уменьшается срок службы водонагревательных приборов.
Одним из способов защиты водонесущих поверхностей является обработка воды специальными веществами (ингибиторами), способными защитить поверхности от коррозии и солеотложений. Ингибитор должен отвечать следующим требованиям: - снижать скорость коррозии систем водоснабжения;
- уменьшать количество отложений солей жесткости из горячей воды (накипи) на внутренних поверхностях систем горячего водоснабжения;
- обладать ограниченной растворимостью, обеспечивающей необходимую концентрацию фосфатов в воде;
- не требовать применения дополнительных дозирующих устройств;
- должен быть нетоксичным, не ухудшать качество воды.
Среди ряда ингибиторов коррозии, которые можно применять при подготовке питьевой воды, наибольшее внимание заслуживают производные фосфорной кислоты - фосфаты. Фосфат-ионы, введенные в воду даже в небольших количествах, способствуют уменьшению скорости коррозии водоподающих систем и уменьшению отложений солей жесткости (накипи) на их поверхностях.
Известно применение для этих целей различных фосфатов: фосфата аммония, гексаметафосфата натрия, буферной системы: гексаметафосфат натрия-фосфорная кислота и др.
К недостаткам применяемых для обработки воды фосфатов можно отнести их высокую растворимость, а, следовательно, уменьшение времени воздействия на обрабатываемую поверхность металла водоподающих систем. Образуемая на поверхности металла фосфатная пленка смывается под напором воды. Для обеспечения заданных защитных свойств требуется постоянное поддержание высокой концентрации фосфатов (до 30 мг/дм3) в воде. Однако высокая концентрация фосфатов в воде снижает безопасность их применения по санитарно-гигиеническим нормам в системах бытового водоснабжения. При снижении концентрации известных фосфатов снижается эффективность их воздействия на скорость коррозии и солеотложений.
Фосфатные стекла способны устранить эти недостатки. Антикоррозионные свойства фосфатного стекла в водном растворе проявляются в образовании на металлической поверхности прочной фосфатной пленки с самовосстанавливающейся функцией. Это достигается за счет того, что длинноцепочечные фосфаты обладают высокой адгезией к поверхности металла и прочно закрепляются на ней.
Из всех методов химической обработки воды наиболее удачной является ФК, полученная по патенту РФ №2303084 2007 года. В условиях ООО «КОМПАС-МГТУ» получены промышленные образцы ФК различного состава, присвоенной название «Астра».
ФК «Астра» предназначена для обработки холодной пожарно-питьевой и технической воды, используемой в дальнейшем в различных водонагревательных установках (водонагревательные котлы, стиральные и посудомоечные машины, отопительные системы и т.п.), с целью предотвращения солеотложений (накипи) на поверхностях нагревательных элементов, а также защиты внутренней поверхности металлических изделий от коррозии. ФК «Астра» представляет собой стекловидную прозрачную массу различной формы (сферы, полусферы, гранулы, цилиндры и т.д.). Внешний вид ФК «Астра» представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Образцы фосфатной композиции «Астра»
В настоящее время сотрудники предприятия ведут работы по усовершенствованию химического состава и технологии производства композиции.
1.3 Предыдущие научные исследования в области защиты систем водоснабжения и водоотведения фосфатной композицией
Применение ФК для защиты водонесущих поверхностей от коррозии и солеотложений имеет следующие преимущества: - эффект защиты элементов систем водоснабжения (водоотведения) от коррозии и солеотложений достигается даже при небольших концентрациях ее в воде;
- достижение ограниченной (необходимой) растворимости в воде задается уже на этапе изготовления композиции в зависимости от свойств обрабатываемой воды, ее планируемого расхода и температуры;
- использование ФК не требует дополнительных дозирующих устройств;
- экономическая эффективность значительно выше по сравнению с другими ингибиторами, с учетом того, что она изготавливается из недорогих, недифицитных, доступных компонентов а главное, при малой ее концентрации в воде (не более 20 г./м3 для технической воды, не более 5 г/м3 для пожарно-питьевой воды) и при массовом производстве композиции возможно снижение ее стоимости. В настоящее время при полупромышленном производстве стоимость 1 кг композиции составляет не более $10;
- композиция экологически безопасна, негорюча, невзрывоопасна, удобна в применении, так как готовый продукт представляет из себя прозрачное, бесцветное, твердое вещество без запаха, которому в процессе изготовления может быть придана любая форма (сферы, полусферы, кусочки, дробь и т.п.) по желанию заказчика;
- водные растворы композиции имеют нейтральную реакцию среды;
- улучшает минеральный состав воды за счет вводимых с композицией катионов натрия, кальция, магния и некоторых других;
- сравнительные лабораторные и полупромышленные исследования показали, что агрессивность воды, обработанной ФК, снижается в 3-5 раз, а количество солеотложений - в 5-7 раз по сравнению с водой без композиции.
Регулируемая растворимость ФК (от 0,03 до 15 масс.% в сутки) позволяет использовать ее для различных целей. Например, малорастворимые образцы пригодны для прямой обработки горячей воды (до 100-120 ОС); хорошо растворимые образцы могут быть использованы для кратковременной обработки воды, проходящей по трубопроводам, стенки которых зашлакованы образовавшимся слоем накипи с вкраплениями продуктов коррозии; среднерастворимые образцы могут быть использованы для обработки холодной воды (до 30 ОС), которую при необходимости затем можно подать в систему горячего водоснабжения.
На настоящее время защитное действие ФК было исследовано в системах охлаждения индукторов кузнечно-прессового цеха ОАО «ММК-МЕТИЗ» и на элементах форсунок охлаждающей системы и стальной части кристаллизатора МНЛЗ.
В практике непрерывной разливки стали в зоне вторичного охлаждения МНЛЗ существует проблема забивания форсунок, подающих на поверхность слитка распыленную воду, солями жесткости, что приводит к искажению температурного поля заготовки.
Защитное действие ФК обусловлено образованием на поверхности охлаждающих систем тонкой, эластичной фосфатной пленки с высокой степенью сплошности, обладающей высокими прочностными и адгезионными свойствами. Кроме того, при введении композиции в воду, содержащую ионы кальция, магния и других металлов, длинноцепочечные фосфат-анионы препятствуют слипанию микрочастиц солей жесткости в более крупные кристаллы, что предотвращает осаждение их на поверхности в виде накипи.
Анализ состояния оборудования в кузнечно-прессовом цехе показал, что частота выхода из строя индукторов в значительной степени зависит от состава охлаждающей воды. Исследования проводились на индукторах типа А-316, МВ-53, средняя частота выхода из строя которых составляла три раза в месяц.
Визуальный анализ разрушенных звеньев индуктора показал, что на внутренней поверхности змеевика имеются отложения серо-белого цвета, а на отдельных участках видны блестящие капли расплавленной меди.
Эффективность применения ФК оценивали по частоте выхода из строя индукторов МВ-53 и А-316 до начала эксперимента и после введения препарата по данным из цехового журнала регистрации индукторов, поступающих на ремонт.
Введение ФК в охлаждающую оборотную воду позволило увеличить срок службы исследованных индукторов в 1,8-3 раза. Действие ФК направлено не только на защиту поверхностей от новых солеотложений, но и на устранение ранее образовавшихся отложений.
Для исследования антинакипных свойств ФК в условиях ООО «КОМПАС-МГТУ» были проведены следующие эксперименты. В водонагреватель на 100 дм3 подавали холодную воду, которая предварительно проходила через контейнер с композицией. Концентрация ФК в воде после контейнера составляла около 5 мг/дм3, что регулировалось массой и растворимостью ФК. Для сравнения проводили испытания с водой без ФК.
Общий расход воды в каждом испытании составлял 500 дм3. Испытанию подвергали воду из источников с разным значением жесткости: 7 и 15 моль/м3. Холодная вода поступала в водонагреватель, нагревалась в автоматическом режиме до 90 ОС и выдерживалась при этой температуре 2 ч. После чего отбирали пробы воды для определения ее жесткости. После прохождения 500 дм3 воды через водонагреватель, сливали из него оставшуюся воду, снимали образовавшуюся накипь, сушили, взвешивали ее, проводили химический анализ и определяли остаточную жесткость воды. Результаты испытаний представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Результаты исследования антинакипных свойств композиции
Исследуемая вода Исходная жесткость воды, моль/м3
7,00 15,00
Остаточная жесткость воды Масса накипи, г Состав накипи, мас. % Остаточная жесткость воды Масса накипи, г Состав накипи, мас.%
Без композиции 4,40 36,40 25,5 10,90 - 9,00 84,00 58,80 25,20 -
Из результатов эксперимента, представленных в таблице 1, можно сделать выводы: - при обработке воды средней жесткости (жесткость общая 7,00 моль/м3) ФК антинакипная защита по массе суммы оксида кальция и оксида магния повышается в 5,2 раза по сравнению с водой без ФК;
- при обработке жесткой воды (жесткость общая 15,00 моль/м3) ФК антинакипная защита повышается всего лишь в 2 раза по сравнению с водой без ФК, т.е. антинакипное действие ФК в жесткой воде менее эффективно, чем в воде средней жесткости.
Антикоррозионные свойства ФК определяли по следующей методике. Приготовили пять модельных водных растворов с различным содержанием ФК (в пересчете на оксид фосфора (V)). В водные растворы при комнатной температуре поместили пластины из низкоуглеродистой стали марки Ст3. Стальные пластины подготовили таким образом, чтобы они имели одинаковые площади поверхности и одинаковые массы.
Одну из пластин для сравнения результатов испытания погрузили в воду без ФК. Через семь суток определили коррозионную активность всех растворов по содержанию в них железа. Скорость коррозии определяли как отношение массы прокорродировавшего железа на 1см2 площади стальных пластин за время испытаний.
Результаты исследований представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты исследования антикоррозионных свойств фосфатной композиции
Скорость коррозии, мг/см2 0,090 0,067 0,051 0,036 0,026 0,330
Содержание железа, мг/ дм3 26,8 19,6 14,7 11,3 7,2 59,0
Подобный эксперимент был проведен также с отрезками водопроводных труб. Подготовленные растворы с содержанием ингибитора от 0,2 до 10,0 мг/дм3 подогревали до температуры 60±1°С, что соответствует средней температуре горячей воды, подаваемой населению.
В горячие растворы погружали образцы водопроводных труб из малоуглеродистой стали. Для ускорения коррозионного процесса к образцам труб подсоединяли медные пластины. Величину возникающего за счет гальваноэффекта тока регулировали реостатом.
С помощью магнитной мешалки осуществляли вращение воды, что имитировало прохождение воды через сетевой трубопровод. Продолжительность испытания каждого образца составила 2 часа.
Результаты испытаний приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Результаты испытаний коррозионной активности воды
Номер серии испытаний Концентрация фосфатной композиции в воде, мг/дм3 Скорость коррозии, г/см2
Фосфатная композиция Без фосфатной композиции
1 - - 0,30
2 0,2 0,10 -
3 0,5 0,09 -
4 1,0 0,08 -
5 2,0 0,07 -
6 3,0 0,07 -
7 5,0 0,07 -
8 10,0 0,07 -
По результатам испытаний, приведенных в таблицах 2,3 можно сделать выводы: - скорость коррозии уменьшается при увеличении концентрации фосфатов в обрабатываемой воде;
- скорость коррозии в присутствии фосфатной композиции (в интервале концентраций фосфатов 2… 5 мг /дм3) уменьшается в 3-4 раза. Увеличение концентрации фосфатов выше 5 мг /дм3 недопустимо для пожарно-питьевой воды по нормам САНПИНА.
Также ФК была испытана для защиты систем охлаждения индукторов, что привело к увеличению срока службы индукторов в 2-3 раза. Действие ФК испытано в дистилляционной лабораторной установке. Показано, что количество солеотложений в присутствии ФК заметно уменьшается, что позволяет увеличить объем дистиллируемой воды до момента чистки дистиллятора в 2-2,5 раза.
Предварительные лабораторные и полупромышленные испытания ФК «Астра» показали, что: - эффективность ФК заключается в снижении агрессивности горячей воды, уменьшении отложений жесткости (накипи) на внутренних поверхностях систем водоснабжения. Уменьшилось число заявок от населения на ремонт систем водоснабжения почти в 2 раза;
- регулярные испытания, проведенные санитарно-эпидемиологическими службами города, показали, что качество воды, обработанной ФК, не ухудшается;
- скорость коррозии уменьшается при увеличении концентрации фосфатов в обрабатываемой воде;
- скорость коррозии в присутствии ФК (в интервале концентраций фосфатов 2… 5 мг /дм3) уменьшается в 3-4 раза. Увеличение концентрации фосфатов выше 5 мг /дм3 недопустимо для пожарно-питьевой воды по нормам САНПИНА;
- ФК снижает скорость образования накипи в 6-9 раз;
- ФК может быть использована для обработки воды с целью защиты от коррозии и накипи не только металлических поверхностей промышленных агрегатов, но и бытовых и лабораторных приборов и установок.
В результате химического анализа воды, обработанной и необработанной ФК, сделан вывод, что состав воды по всем показателям, включая жесткость, остается практически постоянным, а содержание введенных дополнительно фосфатов не превышает нормы для пожарно-питьевой воды.
Таким образом, был проведен ряд лабораторных и полупромышленных испытаний ФК в области защиты систем водоснабжения и водоотведения от коррозии и солеотложений.
2. Отработка технологии изготовления промышленного образца в условиях ООО «КОМПАС-МГТУ»
Способ изготовления ФК в условиях ООО «КОМПАС-МГТУ» распределен на четыре этапа: Первый этап - проверка химического состава отдельных компонентов шихты даже в том случае, если сырье сертифицировано, так как в процессе хранения исходных веществ возможны изменения количества гидратной воды, образование побочных продуктов за счет контакта с воздухом и т.д. Рекомендуется проверять содержание того компонента сырья, который служит основой конечного фосфатного стекла, не ранее, чем за неделю до начала изготовления шихты.
Второй этап - изготовление шихты, заключающееся в измельчении каждого компонента до размера частиц не более 1 мм и тщательное перемешивание их в количествах, соответствующих предварительному расчету в соответствии с задачей использования конечного продукта. Тщательное перемешивание компонентов шихты необходимо для усреднения состава. Так как указанная фосфатная композиция готовится в соответствии с патентом [2] на основе фосфорной кислоты, то она после смешивания и выдержки в течение некоторого времени до завершения основной реакции, представляет собой пластическую массу, которую необходимо подсушить при температуре 100 - 200°С до воздушно - сухого состояния на электроплитке (при необходимости крупные куски измельчить). Готовую шихту загружают в огнеупорные тигли для последующей плавки. Внешний вид приготовленной шихты представлен на рисунке 3.
Рисунок 3 - Шихта фосфатной композиции
Третий этап - плавка шихты при температуре 900°С в муфельной печи. В это время идут химические реакции превращения шихты в расплавленное фосфатное стекло однородного состава (рисунок 4). Данный этап также включает выдержку расплавленной шихты в муфельной печи при данной температуре для окончательного завершения всех химических реакций. Время плавления зависит от конкретного состава стекла.
Рисунок 4 - Расплавленное фосфатное стекло
Четвертый этап - горячий расплав разливают по формам и охлаждают до образования прозрачных стекловидных гранулятов различной формы, зависящую от конкретных условий применения, например, в виде сфер, цилиндров, кусочков и т.п. На рисунке 5 представлена разливка композиции в полусферические формы.
Рисунок 5 - Разливка фосфатного стекла в формы
Первоначально плавка шихты проводилась в платиновом тигле, т.к. платина химически не реагирует с расплавленными фосфатными стеклами. Но, при проведении около 50 плавок, было отмечено начало физического разрушения платинового тигля по границам зерен металла в виде мелких трещин. Поэтому, в виду малой доступности в лаборатории тиглей из драгоценной платины, отказались от их использования при изготовлении фосфатных стекол. В дальнейших лабораторных исследованиях, несмотря на число циклов до разрушения, использованы наиболее доступные и более устойчивые по отношению к фарфоровым, тигли из глинозема (корундовые, алундовые), а также из тигли из графита с тугоплавкими примесями.
Отработав технологию изготовления промышленных образцов ФК, рассмотрим необходимое оборудование для изготовления ФК. Остановимся на оборудовании подробнее в следующем разделе.
Вывод
водоснабжение фосфатный промышленный
По результатам проведенных исследований были сделаны следующие выводы: 1) Разработан алгоритм расчета шихты;
2) Проведен расчет шихты;
3) Выплавлены промышленные образцы различных составов;
4) Выбраны образцы ФК «Астра» составов I, II, III, наиболее пригодные для дальнейшего использования;
5) Выбраны оптимальный режим нагрева, выдержки и охлаждения;
6) Выбраны наилучшие составы для дальнейшего производства;
7) Выполнены химический анализ готовой продукции и сопоставление его результатов с расчетными данными;
8) Исследована зависимость влияния компонента Х4 на растворимость фосфатной композиции;
9) Разработан проект ТИ ТУ 2148-001-30998705 на процесс производства фосфатной композиции «Астра»;
10) ТИ разработана для сотрудников ООО «КОМПАС-МГТУ» в должностях: варщик стекла и составщик шихты.
Список литературы
1 СМК-О-ПВД-01-06. Система менеджмента качества. Положение по виду деятельности. Порядок проведения практики студентов университета [Текст]. - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2006. - 16 с.
2 Б.А. Никифоров, З.И. Костина, Г.С. Слобожанкин, С.А. Крылова, В.Ф. Костин, И.В. Понурко. Композиция для защиты от коррозии и солеотложений систем водоснабжения и водоотведения [Текст]. - Патент РФ №2303084. Опубл. БИПМ №20, 2007, с. 439-440.
3 СМК-О-СМГТУ-42-09. Стандарт организации. Курсовой проект (работа): структура, содержание, общие правила выполнения и оформления [Текст]. - Магнитогорск: ФГБОУ ВПО «МГТУ», 2009. - 31 с.
4 Гулоян Ю.А. Технология стекла и стеклоизделий: учебник / Ю.А. Гулоян. - Владимир: Транзит-Икс, 2003. - 479 с.
5 ГОСТ ИСО/МЭК 17025-2009 Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий [Текст]. - Введ. 2011-04-04. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 2009. - 28 с.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
