Отчет по научно-исследовательской практике

Научно-исследовательская практика для магистрантов нацелена на обеспечение взаимосвязи между теоретическими знаниями, полученными при усвоении университетской образовательной программы в рамках специальности «Экологическая безопасность», и практической деятельностью по применению этих знаний в ходе научно-исследовательской работы.

1 Индивидуальный план магистранта 32 Общая характеристика выполнения программы 73 Анализ проведённых исследований 83.1 Классификация пеков 83.2 Каменноугольный пек 103.3 Нефтяной пек 124 Анализ затруднений при выполнении заданий 235 Анализ сформированности умений по профилю подготовки магистранта 246. Предложения по совершенствованию организации и руководству практикой 257 Список литературы 26

Титульный лист по научно-исследовательской практике.doc

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.