Отчет по научно-исследовательской практике

Технологический процесс  производства электродной продукции  предусматривает переработку среднетемпературного каменноугольного пека при температурах: подготовка и хранение пека - до 180°С, смешивание электродных масс - 125 - 140°С, прессование остывшей до 85-105 °С массы - при температуре калибра мундштука 140-165 °С. При обжиге изделий температура в теле заготовки достигает 850-900 °С. Таким образом в процессе переработки каменноугольного среднетемпературного пека происходит не только выделение уже имеющегося БП, но и его синтез.

Несовершенство и изношенность оборудования цехов электродных  заводов способствуют увеличению содержания вредных выбросов. Одним путей снижения вредных выбросов может быть усовершенствование и полная герметизация оборудования [71]. Другой путь - устранение самого источника загрязнения - каменноугольного пека.

В России при изготовлении углеграфитовых изделий применяется только среднетемпературный каменноугольный пек (марки А и Б) ГОСТ 10200-83 и до настоящего времени он в большей мере удовлетворяет требованиям, предъявляемым к связующему. Использование некоторых технологических приемов на стадии получения каменноугольного пека может изменить его канцерогенность. В пеке, используемом для брикетирования угольных шихт перед коксованием, содержание БП растет вследствие отгона легких фракций, не содержащих БП, и синтеза его при высоких температурах [72]. Термоокисленный пек, при тех же качественных характеристиках, содержит в 6 раз меньше БП, чем мягкий пек, полученный по обычной технологии [73].

Исследования показали снижение содержания ПАУ в пеке, подверженном воздействию γ- излучения или озонирования [74] и при изменении температурного режима переработки [75]. Пластифицированный пек характеризуется также меньшей токсичностью, но из-за большого содержания пластификатора (поглотительное масло), он легче всасывается через кожные покровы и, по данным [76], оказывает неблагоприятное общетоксическое действие на организм животных.

Не смотря на то, что  технологические приемы снижения канцерогенности  каменноугольного пека известны [74,75], промышленного использования они не нашли. Канцерогенность каменноугольных пеков остается высокой, следовательно, высока и онкоопасность, использующих его производств. Поэтому остается актуальной задача поиска заменителей каменноугольного пека, характеризующихся меньшей канцерогенностью или полным ее отсутствием. Оптимальным вариантом снижения онкоопасности электродного производства, по мнению многих исследователей, может быть замена каменноугольного пека - связующего на пек нефтяной природы.

Нефтяной пек является продуктом высокотемпературной  переработки углеводородов, и также как и каменноугольный, содержит в своем составе ПАУ [50,77,78], однако концентрации вредных веществ в воздухе нефтеперерабатывающих предприятиях не превышают предельно допустимые [52,54].

Сравнительная оценка канцерогенных  свойств каменноугольных и нефтяных пеков [76,78], показывает значительно меньшую канцерогенную активность нефтяных пеков, В работе [79] установлено, что нефтяной пиролизный пек на 99,4 % состоит из смолистых веществ, это приблизительно на 11 и 23 % абс, больше, чем для среднетемпературного (СТП) и повышенной температуры размягчения (ППТР) каменноугольных пеков соответственно. Эксперименты на белых мышах показали, что злокачественные новообразования кожи составили при использовании: каменноугольного пека 87-96 %; нефтяного пиролизного пека -63 %; нефтяного крекингового среднетемпературного пека - 6 [76].

В пользу замены каменноугольного пека - связующего на пек нефтяной природы  свидетельствуют данные по выделению  из него смолистых веществ в процессе термообработки. В отходящих газах при разгонке пеков до температуры 180 °С выделение смолистых веществ и БП составило соответственно: из нефтяного пека — 173,0 мг/м3 и 0,95 мкг/м3; из пеков каменноугольных: СТП - 1649,0 мг/м3 и 28,3 мкг/м3; ППТР- 5538,0 мг/м3 и 250 мкг/м3[57].

Анодная масса, приготовленная на нефтяных пеках, при обжиге выделяет БП в десятки раз меньше, чем рядовая [80]. Результатами работ [81,82] показано, что применение нефтяного связующего позволило снизить содержание БП в цехах электролиза более чем в 60 раз.

По данным [83] количество смолистых веществ, выделяющихся при обжиге коксопековых композиций из нефтяного крекингового пека, в 2,5-3 раза ниже всравнении с каменноугольным пеком, а выход БП ниже в 30 раз.

Таким образом, использование  нефтяного пека в качестве связующего материала в производстве электродной продукции позволит обеспечить реальное снижение загрязнения воздуха рабочей зоны и сокращения выбросов вредных веществ в окружающую среду.

Литературная информация не позволяет выявить преимущества какого либо вида нефтяного пека. Согласно работе [84] канцерогенные свойства пеков сосредоточены в составе γ и β - фракций, а более высокое содержание БП характерно для пиролизного пека [76]. Взаимосвязь между содержанием БП и показателями качества пека не установлена.

Не подтверждена зависимость  выхода смолистых веществ и БП от температуры размягчения пеков [80] при исследовании анодной массы на основе 8 каменноугольных пеков с температурой размягчения от 69,5 до 147,0 °С. В то же время показано, что с повышением температуры размягчения пека общее количество летучих продуктов, выделившихся при коксовании электродных масс, уменьшается, обогащаясь смолистой частью.

Различия в содержании БП обнаружены в процессе обжига только для масс из разных пеков: у нефтяного  пека БП выделяется в 10 раз меньше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Анализ затруднений при выполнении  заданий

При прохождении практики были выявлены следующие затруднения:

• Отсутствие специализированной литературы по тематике магистерской диссертации;
• Большая часть доступной специализированной литературы  морально устарела;
• Отстутствие полнотекствого доступа к иностранной литературе;
• Информация по выбранной тематике от промышленных производителей и потребителей защищена коммерческой тайной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Анализ сформированности умений  по профилю подготовки магистранта

Исходя из поставленных цели и задач научно-исследовательской  практики, магистрант должен овладеть умениями: 

- формулировать научную  проблематику;

-формулировать и решать задачи, возникающие в ходе научно-исследовательской и педагогической деятельности и требующие углубленных профессиональных знаний;

-выбирать необходимые  методы исследования, модифицировать  существующие и разрабатывать  новые методы исходя из задач  конкретного исследования;

- обосновывать выбранное  научное направление, адекватно  подбирать средства и методы  для решения поставленных задач  в научном исследовании;

- владеть методами  организации и проведения научно-исследовательской  работы;

- пользоваться различными методиками проведения научных исследований;

- владеть способами  обработки получаемых эмпирических  данных и их интерпретацией;

- делать обоснованные  заключения по результатам проводимых  исследований, в том числе в  виде научных докладов и публикаций;

- реферировать и рецензировать  научные публикации;

- формулировать и решать  задачи, возникающие в ходе написания  научной статьи или аналитического  обзора;

- анализировать и систематизировать  собранный материал;

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что в ходе прохождения практики вышеперечисленные умения были освоены в полном объеме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Предложения по совершенствованию  организации и руководству практикой

Для обеспечения наиболее продуктивной работы в ходе научно-исследовательской практики рекомендуется определиться с темой будущей магистерской диссертации заранее.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7 Список литературы

 

1. Долматов Л.В. и др. // ХТТМ. 1988. - № 1. - с. 4-6.
2. Левинтер М.Е. Глубокая переработка нефти: Учебное пособие для вузов. М.: Химия, 1992. - 224с.
3. Варфоломеев Д.Ф. и др. Перспективы производства и применения НСД при получении металлургического кокса из шихт с повышенным содержанием слабоспекающихся и неспекающихся углей. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. с. 40 (Тематический обзор).
4. Супрунов В.В. Получение спекающих материалов из тяжелых остатков нефтей: Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск, 1969г. - 28 с.
5. A.c. 239204 СССР24 Патент 59-179586 Япония.
6. Кафтан Ю.С. и др. // Кокс и химия. 1986. - №3. - с. 26-31.
7. Патент 1087077А СССР от 15.04.84 Бюл. № 14
8. Хайрудинов И. Р. и др. Применение нефтяной спекающей добавки в производстве кокса: Кокс и химия. 1988. № 9. - с. 11-12.
9. Улановский М.Л. и др. Использование спекающих добавок в шихте для коксования. М.: Черметинформация, 1987. - Вып. 2. - 24 с.
10. Поконова Ю.В. и др. Использование нефтяных остатков. С.-П.: Синтез, 1992.-292 с.
11. Гимаев Р.Н. Теоретические основы производства технического углерода из нефтяного сырья. Дис. докт. техн. наук. Уфа: Уфимский нефтяной институт, 1976. - 400 с.
12. Otani S., Yokoyama А. Характерный химический состав пековых материалов, пригодных для производства MP-углеродных воло-KOH//Bull.Chem.Soc.Japan. 1969. - 42. - p. 1417-1424.
13. Сюняев З.И. Нефтяной углерод. М.: Химия, 1980. - 272 с.
14. Привалов B.E., Степененко M.A. Каменноугольный пек. Получение, переработка, применение. М.: Металлургия, 1981. - 208 с.
15. Сюняев З.И. Производство, облагораживание и применение нефтяного кокса. М.: Химия, 1973. - 296с.
16. Гофтман М.В. Прикладная химия твердого топлива. М.: Гос. науч.-техн. изд-во по черной и цветной металлургии, 1963. 597с.
17. Юркевич Я., Росиньский С. Углехимия. М.: Металлургия, 1973.360 с.
18. Kodama M., Fujiura Т., Ikawa E. et.al. Characterization of mesocarbon mickrobeads obtained with emulsion method// Carbon, 1991. -29, №1. p. 43.49.
19. Брон Я.А. Переработка каменноугольной смолы. М.: Металлургия, 1963.-272 с.
20. Литвиненко М. С. Химические продукты коксования. Киев: Техника, 1974.-220 с.
21. Korai Y., Nakamura М., Mochida I. et. al. Mesophase pitch obtained from metilnaphtalene using HF/BF //Carbon, 1991. 29, № 4/5. - p. 561 .567.
22. Патент 4529499 США. Метод для производства мезофазного пека
23. Гоголева Т.Я., Шустиков В.И. Химия и технология переработки каменноугольной смолы. М.: Металлургия, 1981. - 208 с.
24. В.П., Штейнберг Э.А., Должанская Ю.Б. Ассортимент и требования к качеству каменноугольного пека// Кокс и химия. 1991. - №1. - с. 33.36.
25. Хайрудинов И. Р., Гимаев Р.Н., Гаскаров Н.С. Опыт производства и применения нефтяных пеков М. - ЦНИИТЭнефтехим, 1994. - выпуск. 2-44 с. (Тематический обзор)
26. Ольферт А. И. и др. Спекающие свойства мезогенных нефтяных продуктов в зависимости от их стадии мезоморфизма : Кокс и химия. 1988. № 6. с . 12-16.
27. Хайрудинов И. Р. и др. Производство нефтяной спекающей добавки новое направление глубокой переработки сернистых остатков: сб. трудов БашНИИНП, 1988, №, с 116-123.
28. Хайрудинов И.Р., Долматов Л.В., Гаскаров Н.С. Пути получения пека из нефтяного сырья. -М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1991. -48с.
29. Sarowha S.L.J., Singh J.D. Structural parameters of asphaltene fraction of Gujarut crude mix using FT-NMR spectrometry. Indian J. Technol-1984. -v.22 - № 6- p.239-240.
30. Tago Sumio, Imai Isamu, Sato Katsuyuki. "Сэкию гаккайси, Sekiyu gakkaishi. J. Jap. Petrol Inst". 1984. - v. 27. -№4. -p.341-347.
31. J. Machnikowski Сравнение строения и свойств угольных и нефтяных пеков// VIII Symposium przemysly Electrodowego, Raciborz, 1989. С. 147.
32. П.Туренко Ф.П., Шевченко И.Д., Баранский А.Д. Статистические методы исследования строения угольного вещества. Определение химического состава отечественных электродных пеков спектрально-статистическим методом// Химия твердого топлива, 1979 № 1.- с.119
33. Чалик С.М. Изучение пеков не каменноугольного происхождения в качестве связующего для производства анодной массы: Автореф. дисс. канд. техн. наук-Ленинград, 1968-26с.
34. Бейлина Н.Ю. Структурные преобразования пеков при взаимодействии с углеродными наполнителями: Автореф. дисс. докт. техн. наук. М. 2000-24 с.
35. Ильина М.Н. Исследование и разработка технологии производства нефтяных пропитывающих материалов для электродных изделий на основе пиролизных смол: Автореф. дисс. канд. техн. наук Свердловск, 1972.- 33с.
36. Унгер Ф.Г., Красногорская Н.Н., Андреева JI.H. Роль парамагнитных молекул в межмолекулярных взаимодействиях нефтяных дисперсных систем.- Препринт.- Томский филиал СО АН СССР, 1987.- 45с.
37. Битумные материалы. Асфальты, смолы, пеки./Под ред. Дж. Хойберга / Пер. с англ.- М.: Химия, 1974 247с.
38. Brooks J., Taylor/ The formation of grafitizing Carbons from the liquid phase. -"Carbon", 1965, v.3, № 2, p. 185-193.
39. Сюняев З.И. Физико-химическая механика нефтяных дисперсных систем/ Учебное пособие.- М.: МИНХ и ГП, 1981.- 91 с.
40. Федосеев С.Д. Углерод, межслоевые соединения и композиты на его основе-М.: Аспект Пресс, 1997.-718с.
41. Ахметов С. А. Технология глубокой переработки нефти и газа. -Уфа: Гилем, 2002.-е. 672.
42. Варфоломеев Д.Ф. и др. Перспективы производства и применения НСД при получении металлургического кокса из шихт с повышенным содержанием слабоспекающихся и неспекающихся углей. М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1990. с. 40 (Тематический обзор).
43. Косой Г.Х./ О бластомогенной опасности некоторых отходов коксохимии// Гигиена и санитария.-1983.-№ 11.-С.86-87.
44. Капитульский В.Б./ Гигиена труда в основных цехах современного коксохимического производства// Гигиена труда и профессиональные заболевания. -1984.-№ 7-С.6-9.
45. Подгайко Г.А./ О профилактике загрязнений производственной среды канцерогенными углеводородами при подготовке сталеразливочных изложниц// Гигиена труда и профессиональные заболевания.-1983.-№ 4-С.26-30.
46. Соколов А.Д., Константинов В.Г., Подгайко Г.А. и др./ О канцерогенной опасности работы в электродных цехах алюминиевых заводов// В кн. Вопросы гигиены труда в электродной промышленности- Омск- 1976-Т.62.-С.55-56.
47. Смирнов Г.Н. / Исследование содержания 3,4 бензпирена в почве и растительности в районе аэродрома.// Вопросы онкологии-1970 № 16 - С. 33.
48. Косой Г.Х. К изучению канцерогенной опасности каменноугольной смолы// Гигиена и санитария.-1986.-№ З.-С.77-78.
49. Гладкова Е.В., Абдырахманова А.А. Функциональное состояние дыхательной системы у рабочих производства графитовых изделий // Гигиена труда и профессиональные заболевания.-1984.-№ 8.-С.31-34.
50. Литвинов Н.Н. Гигиеническая классификация канцерогенных воздействий//Гигиена и санитария-1985-№ 6 — С. 10-13.
51. Шабад Л.М. О циркуляции канцерогенов в окружающей среде М.-1973.
52. Гигиеническая оценка условий труда в производстве графитовых изделий/ Дымова Е.Г., Беликов А.Б., Муравьева Г.В. и др.// Гигиена труда и профессиональные заболевания-1988.-№ 7 С.19-21.
53. Янышева Н.Я., Андриенко Л.Г. и др. О канцерогенных свойствах выбросов коксовых печей // Гигиена и санитария.-1964.-№ 5.-С.7-9.
54. Дикун П.П., Ливеровский А.А., Шмулецкая Э.И. и др. Образование 3,4 бензпирена в результате пиролиза древесины при 300 400°С.// Вопросы онкологии.-1967.-№3, т.З - С.80.
55. Шатков О.П. Снижение содержания смолистых веществ в атмосфере// Цветная металлургия.-1989.-№8- С.50-52
56. Сергиенко С.Р. Высокомолекулярные соединения нефти М.: Химия.-1964.-541с.
57. Снижение содержания бенз(а)пирена в каменноугольном связующем Лебедев В.В., Бранин О.Б., Дюканов А.Г. и др.// Кокс и химия.-1988.-№ 8.-С.36-38.
58. Сухорукова Е.А. и др. О возможности снижения содержания бенз(а)-пирена в каменноугольных пеках // Кокс и химия 1984.-№ 7.- С.36-38.
59. Комплексная оценка пеков каменноугольного и нефтяного происхождения и некоторых путей снижения их канцерогенной активности/ Константинов В.Г., Соколов А.Д., Кузьминых А.И. и др.// В сб. науч. трудов Московского НИИ гигиены 1981.-№3.-С.73-77.
60. Казанин В.И., Казанина С.С. Экспериментальные данные по канцерогенным свойствам нефтяного волокнообразующего пека// Гигиена труда и профессиональные заболевания-1984 -№8 С.55-57.
61. Light Metals, 1978, vol. 1. Proceeding of session 107 th AIME Annual Meeting Denver Colorado. 355 p.
62. Бруевич Т.С. Профессиональные дерматозы у рабочих нефтеперерабатывающих производств и их профилактика: Автореф дисс. докт. мед. Наук -М.- 1974.
63. Соколов А.Д., Козлова С.И.// Вопросы гигиены труда в электродной промышленности- Челябинск.-1981.-Т.5 С. 53-57.
64. Влияние исходного сырья на образование и выделение бензпирена в процессе обжига анодной массы/ Ласукова Л.П., Чалик С.М., Жуйкова Л.В. и др.// Цветная металлургия 1979.-№3.-С.26-28.
65. Соколов А.Д. Актуальные вопросы гигиены труда в производстве анодной массы для электролиза алюминия.: Автореф. дисс. канд. мед. наук, Свердловск-1975- 29с.
66. Ласукова Л.П., Жуйкова Л.В., Кузьминых А.И. и др. Определение содержания бенз(а)пирена в связующих материалах, используемых при произво<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style=" font-si