Введение к работе
Актуальность проблемы. В последние годы ввиду возросшего уровня строительства наблюдается дефицит строительных и отелочных материалов и как следствие, рост цен на сырье для их производства. Ускоренное развитие химической промышленности и расширение областей применения отделочных материалов ставит перед лакокрасочной промышленностью множество разнообразных технических задач, для решения которых необходимо не только улучшать качество, но и снижать себестоимость производимой продукции. В настоящее время лакокрасочные композиции - основное средство защиты и отделки объектов, предметов и изделий разного назначения. На их долю приходится около 80 % противокоррозионной защиты конструкций и изделий, свыше 90 % поверхностей зданий и строительных конструкций. Поэтому исследования, направленные на разработку лакокрасочных композиций с использованием дешевого сырья, в частности отходов различных производств, несомненно, является важной научно-технической задачей.
Кроме того, в настоящее время наиболее актуальна проблема утилизации отходов химического комплекса. Образующиеся на предприятиях отходы в основном вывозятся на санкционированные места складирования или обезвреживаются с образованием менее токсичных веществ. Выделение индивидуальных компонентов из отходов является дорогостоящим процессом и чаще всего экономически невыгодно Так, образующиеся на Волгоградском ОАО «Химпром» отходы производства сополимеров винилхлорида, диоксида титана и хлорной извести вывозятся на полигоны, а кубовые остатки производства винилхлорида проходят стадию термического обезвреживания на предприятии с образованием дымовых и попутных газов, которые в дальнейшем выбрасываются в атмосферу. Поэтому, несмотря на большое количество исследований в
области экологически чистого производства, проблема утилизации и переработки промышленных отходов остается актуальной до сих пор
Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на разработку технологии получения и исследование свойств лакокрасочных композиций на основе отходов химического комплекса.
Цель работы заключается в разработке составов и исследовании свойств лакокрасочных композиций на основе отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести.
Задачи исследования Для достижения указанной цели необходимо решение следующих основных задач
Теоретически обосновать возможность использования отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести в качестве исходных компонентов для производства лакокрасочных композиций,
Рассмотреть закономерности процесса получения и составления рецептур лакокрасочных композиций
Исследовать кинетические зависимости процесса растворения отходов производства сополимеров винилхлорида в очищенных кубовых остатках производства винилхлорида;
Разработать лакокрасочные композиции на основе отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести и исследовать влияние их состава на реологические, физико-механические и эксплуатационные свойства композиций;
Разработать технологическую схему производства лакокрасочных композиций на основе отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести,
Провести опытно-производственную проверку результатов исследований и определить технико-экономическую эффективность предложенных решений
Научная новизна работы состоит в том, что:
Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести в качестве исходных компонентов для производства лакокрасочных композиций;
Составлена расчетная модель определения времени растворения отходов производства сополимеров в очищенных кубовых остатках винилхлорида. На основании разработанной модели рассчитаны и экспериментально подтверждены кинетические зависимости процесса растворения отходов при различной начальной концентрации отходов сополимеров, температуре процесса и гидродинамических условиях в аппарате,
Установлены закономерности влияния пленкообразователей, пигментов, наполнителей и растворителей, на технологические свойства лакокрасочных композиций Выявлено, что лакокрасочные композиции на основе отхода производства сополимера винилхлорида с винилацетатом обладают высокой эластичностью и белизной, а введение в состав пленкообразователя отхода производства сополимера винилхлорида с винилиденхлоридом повышает адгезию покрытия и содержание сухого остатка в композиции.
На основании полученных зависимостей влияния количества пигмента — отхода производства диоксида титана на укрывистость, влагопоглощаемость и вязкость лакокрасочных композиций установлено оптимальное его количество. Выявлено, что введение в композицию наполнителя — отхода производства хлорной извести позволяет улучшить стойкость к статическому воздействию жидкостей и уменьшить расслаивание лакокрасочных композиций.
Установлены закономерности влияния растворителей на реологические свойства лакокрасочных композиций. Выявлено, что
растворы отходов сополимеров винилхлорида в очищенных кубовых остатках производства винилхлорида по сравнению с другими растворителями обладают наименьшей вязкостью и наибольшим содержанием сухого остатка
Достоверность научных положений и результатов и выводов по
работе обоснована проведением необходимого объема экспериментов,
использованием современных методик исследования, подтверждается
удовлетворительным совпадением аналитических и экспериментальных
результатов, а также практическими результатами внедрения
разработанных составов лакокрасочных композиций.
Практическое значение работы заключается в следующем
Разработаны оптимальные составы и технологическая схема производства лакокрасочных композиций на основе отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести, позволяющие использовать полученные композиции на поверхностях различной природы - металлической, бетонной, стеклянной, асфальтобетонной.
Определены основные технологические и эксплуатационные свойства разработанных лакокрасочных композиций. При этом образованные покрытия обладают высокими адгезионными свойствами, эластичностью, стойкостью к воздействию воды, солей, минерального масла, бензина, низкой влагопоглощаемостью
Разработано программное обеспечение расчета времени производства лакокрасочных композиций в зависимости от условий проведения процесса - температуры, загрузки компонентов, гидродинамического режима в аппарате, размера частиц отходов.
Реализация результатов работы. На основе разработанных составов лакокрасочных композиций из отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести была наработана опытная
партия лакокрасочной композшщи и проведены ее технические испытания на Волгоградском ОАО «Химпром». Были окрашены поверхности различной природы - стеклянной, металлической, бетонной, асфальтобетонной. Общая площадь участка окрашивания составила 3200 м2. Результаты технических испытаний и материалы исследований использованы в качестве рекомендаций для разработки природоохранных мероприятий по утилизации отходов на ВОАО «Химпром». Получен патент на изобретение «Эмаль» (№2291174) На защиту выносятся:
Комплекс теоретических положений, экспериментальных исследований и установленных зависимостей, определяющих эффективность использования отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести для производства лакокрасочных композиций;
Расчетная математическая модель и экспериментально подтвержденные закономерности процесса растворения отходов сополимеров в очищенных кубовых остатках винилхлорида при различных параметрах процесса;
Исследование и анализ закономерностей влияния качественного и количественного состава исходных компонентов лакокрасочных композиций на их технологические свойства;
Опытно-производственное внедрение разработанных лакокрасочных композиций на основе отходов производства диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести,
Обоснование технико-экономической целесообразности производства лакокрасочных композиций на основе отходов диоксида титана, сополимеров винилхлорида и хлорной извести.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях ВолгГАСУ 2005-
2006 г.г, научно-технических конференциях ВолгГТУ 2004, 2005, 2006 гг., V Международной научно-практической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности» (г. Пенза, 2005г), Международной научно - практической конференции «Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и оборудовании» (г Одесса, 2005г.); Шестой ежегодной промышленной конференции с международным участием и блиц выставке «Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях» (п. Славское, Карпаты, 2006г), 2-й международной научно-практической конференции «Глобальный научный потенциал» (г Тамбов, 2006г.)
Материалы диссертационной работы использованы в курсе лекций по правилам обращения с отходами производства и потребления, разработанного для инженерно - технического персонала ВОАО «Химпром».
Публикации По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ, в том числе 5 в центральной печати и патент РФ, имеющий статус действующего.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов, списка использованной литературы и приложений. Общий объем работы 159 страниц, в том числе основной текст на 130 стр, содержащий 22 рис., 20 таблиц, список литературы из 115 наименований и 4 приложения на 19 стр.
