Повышение технико-технологической эффективности очистки шахтных вод угольных предприятий за счет обеспечения антикоррозионной защиты конструкций и оборудования очистных сооружений

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость новой

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

© A.A. Харионовский, H.H. Гусев, 2013
УДК 622. 51:628. 33/. 35
А. А. Харионовский, Н.Н. Гусев
ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ ШАХТНЫХ ВОД УГОЛЬНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ ЗА СЧЕТ ОБЕСПЕЧЕНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОЙ ЗАЩИТЫ КОНСТРУКЦИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Проведен анализ отечественной и зарубежной практики в области обеспечения коррозионной стойкости конструкций и оборудования гидротехнических сооружений.
Ключевые слова: водные ресурсы, техногенная нагрузка, подземные воды, очистные сооружения, коррозия.
Снижение техногенной нагрузки на водные ресурсы является актуальной задачей для про-мышленно развитых регионов страны. Сравнительная оценка воздействия различных видов промышленного производства на водные объекты показала, что особенно сильное влияние, как на поверхностные, так и на подземные воды, оказывают горнодобывающие предприятия, в частности угольные шахты и разрезы. Одним из последствий такого влияния становится загрязнение и засорение водных объектов в результате сброса шахтных и карьерных вод. Существующая на настоящий момент неблагоприятная ситуация с их очисткой обусловлена, главным образом, низкой эффективностью работы очистных сооружений. Как показала практика, около 90% действующих на угледобывающих предприятиях водоочистных комплексов не обеспечивают нормативную очистку стоков. В результате из более
о
чем 500 млн. м ежегодно окачиваемых и сбрасываемых шахтами и разрезами в окружающую среду попутных вод, около 82,5%о по своим ка-
чественным показателям не соответствуют существующим нормативным требованиям в области охраны и рационального использования водных ресурсов. Результатом неудовлетворительной работы очистных сооружений стало поступление со сточными водами в водные объекты 18 950 т взвешенных веществ, 526 373 т минеральных солей, 2412 т органических соединений, 361 т железа, 76 т нефтепродуктов, 0,4 т фенолов, 3,8 т СПАВ. Проведенный анализ работы очистных сооружений выявил следующие основные причины ее недостаточной эффективности:
— применение устаревших технологий, неэффективных способов очистки и типов очистных сооружений-
— незнание и недостаточный учет при проектировании очистных сооружений технологических свойств шахтных вод, сезонных колебаний притоков шахтных и карьерных вод, их химического состава и степени загрязнения-
— неудовлетворительное техническое состояние и низкий уровень эксплуатации очистных сооружений.
Как показала практика, на настоящий момент около 80% действующих на угольных шахтах водоочистных сооружений находятся в неудовлетворительном техническом состоянии, а срок службы до капитального ремонта используемого на них технологического оборудования значительно ниже нормативного и составляет от 2 до 8 лет. Анализ случаев преждевременного выхода из строя конструкций и оборудования показал, что объективной причиной тому в большинстве случаев является коррозия, интенсивное образование которой обусловлено несоответствием условий эксплуатации водоочистных сооружений, основным конструкционным материалом которых является углеродистая сталь и железобетон, степени коррозионной активности шахтных вод. Антикоррозионная защита таких сооружений либо вовсе отсутствует, либо не обладает требуемыми защитными свойствами. В результате преждевременный выход из строя технологического оборудования и конструкций приводит к нарушению рабочего режима водоочистки и значительным экономическим потерям, связанным с их ремонтом и заменой. Практика показала, что высокая эффективность и надежность очистки шахтных вод не может быть достигнута без обеспечения антикоррозионной защиты очистных сооружений. Следует отметить, что методы и средства защиты от коррозии водоочистных сооружений и оборудования при их изготовлении (на стадии строительства очистных сооружений) в настоящее время достаточно разработаны и широко используются. Однако для сооружений находящихся в эксплуатации или подлежащих консервации такие методы зачастую не применимы. Отсутствуют
или слабо разработаны средства защиты от коррозии оборудования работающего в условиях интенсивного коррозионно-эрозионного износа. Таким образом, одним из направлений повышения технико-технологической эффективности очистки шахтных вод является разработка мер по обеспечению антикоррозионной защиты конструкций и оборудования в условиях строительства, эксплуатации, а также при подготовке к консервации очистных сооружений.
Проведенная оценка агрессивности шахтных вод и технологических сред процесса водоочистки показала, что основным фактором, обусловливающим агрессивность шахтных вод по отношению к металлу и бетону, является их химический состав. Кроме того, существенное влияние оказывают эксплуатационные факторы: скорость потока воды, абразивное воздействие взвесей, переменное смачивание, колебание температуры, качество оборудования, наличие окалин на металле, воздействие бактерий.
Агрессивность шахтных вод по отношению к металлу обуславливается:
— для кислых вод — низким значением рН, наличием ионов закисно-го и окисного железа, сульфатов, хлоридов, растворенного кислорода-
— для нейтральных пресных и солоноватых шахтных вод — общей минерализацией, сульфатами, хлоридами, карбонатами, общей жесткостью, содержанием углекислоты, растворенного кислорода.
Агрессивность шахтных вод по отношению к бетону выражается в трех основных видах коррозии. Коррозия первого вида характеризуется выщелачиванием растворимых компонентов бетона. Показателем агрессивно-
сти среды здесь является бикарбо-натная щелочность. Коррозия второго вида характеризуется протеканием обменных реакций между компонентами цементного камня и химическими веществами (кислотами и солями), содержащимися в шахтной воде. Показатели агрессивности среды — рН, содержание свободной углекислоты и магнезиальных солей. Коррозия третьего вида включает процессы, при развитии которых в порах бетона происходят накопление и кристаллизация малорастворимых продуктов реакции с увеличением объема твердой фазы или веществ, способных при фазовых переходах увеличивать объем твердой фазы в порах бетона. Показателем агрессивности среды являются содержание сульфатов, а также суммы сульфатов и хлоридов при наличии испаряющих поверхностей. В шахтных водах бетонные поверхности конструкций и сооружений подвергаются одновременно всем трем видам коррозии с преобладанием в пресных водах коррозии первого вида, в кислых водах коррозии второго вида, в водах с высоким содержанием сульфатов — коррозии третьего вида.
Анализ отечественной и зарубежной практики в области обеспечения коррозионной стойкости конструкций и оборудования гидротехнических сооружений выявил следующие основные способы защиты от коррозии:
Зашита покрытиями. Эффект достигается за счет формирования защитного слоя на поверхности конструкционного материала путем нанесения лакокрасочных и комбинированных металлизационно-лакокрасочных покрытий на основе виниловых, ал-кидных, эпоксидных, цинксиликатных материалов и металлического алюми-
ния. Наиболее распространенным материалом покрытия является бакелитовый лак. Данный способ надежно защищает от коррозии, однако имеет ряд существенных недостатков: потребность в больших эксплуатационных затратах- необходимость тщательной очистки поверхности материала конструкций и оборудования перед нанесением покрытия- сложность нанесения покрытия (для надежной защиты от коррозии требуется наносить 4−6 — слойное покрытие общей толщиной 150−200 мк) — возможность нарушения эластичности и отслоение покрытия в процессе эксплуатации- сложность восстановления покрытия после его частичного разрушения.
Катодная зашита. Принцип защиты состоит в переводе поверхности конструкционного материала, соприкасающегося с водной средой, за счет сообщения дополнительной энергии от внешнего источника постоянного тока, в состояние, при котором коррозия уменьшается или прекращается вовсе. Установка катодной защиты включает источник постоянного тока, анодные устройства, соединительные кабели. Эффективность защиты зависит от минерализации исходной воды. Поэтому, в воде с малой минерализацией (С& lt-150 мг/л) следует применять катодную защиту в сочетании с возобновляемыми покрытиями- в воде средней минерализации (150 мг/л & lt- С & lt- 800 мг/л) — в сочетании с первоначально нанесенным покрытием без последующего возобновления на весь период эксплуатации системы защиты- в воде с высокой минерализацией (800 мг/л & lt- С & lt- 1000 мг/л) допустимо использовать катодную защиту на неокрашенных конструкциях.
Ингибирование коррозии. Принцип действия состоит в инициации
образования защитной пленки на поверхности конструкционного материала за счет обработки воды ингибитором. Наиболее распространены следующие ингибиторы: силикат натрия, хроматы, фосфаты и бихрома-ты. К преимуществам данного способа относятся надежность защиты при правильно выбранной концентрации ингибитора, а также простота эксплуатации. Недостаток заключаются в необходимости постоянного дозирования ингибитора в воду.
Обеспечение коррозионной стойкости конструкций и оборудования сооружений для очистки шахтных вод предусматривает использование одного или совокупности указанных способов. При этом для выбора оптимального варианта защиты от коррозии важно провести анализ коррозионного состояния оборудования, определить степень агрессивности среды по отношению к металлу и железобетону, а также условия эксплуатации оборудования.
Учитывая, что шахтные воды большинства угледобывающих предприятий имеют высокую и повышенную активность по отношению к углеродистой стали и проявляют высокую агрессивность по отношению к желе-
1. Гусев Н. Н. К вопросу использования шахтных вод в качестве источника водоснабжения в углепромышленных районах. 20 лет кафедре экономика природопользования. Юбилейный выпуск научных трудов, — МПГУ, 2007.
2. Разработка способов и средств защиты от коррозии сооружений и оборудования очистных сооружений. Отчет о научно-исследовательской работе, — ВНИИОСуголь, 1992.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ —
зобетону, для изготовления конструкций и оборудования очистных сооружений необходимо использовать материалы повышенной коррозионной стойкости, добавки, повышающие защитную способность материала, а также различные технологические приемы, снижающие его проницаемость.
Несмотря на высокую значимость, многие вопросы антикоррозионной защиты по-прежнему остаются не разрешенными. Так, для оборудования, находящегося в эксплуатации, существующие методы и средства защиты от коррозии являются крайне не эффективными. Отсутствуют способы нанесения защитных покрытий в условиях открытого пространства или в неприспособленных помещениях, при наличии влаги и ржавчины на поверхности изделия. Это определяет необходимость проведения дальнейших исследований в области разработки новых технологий, материалов и методов ведения работ с использованием модификаторов и преобразователей ржавчины, отвердителей для условий повышенной влажности и пониженной температуры воздуха, тиксотропных составов для получения однослойных покрытий.
— СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Рекомендации по защите от коррозии и обрастания оборудования и металлических конструкций гидросооружений ГЭС. ВНИИГ, 1982.
4. Щадов В. М., Агапов А. Е., Каплунов Ю. В., Навитний А. М. Научно-технические разработки по охране водных ресурсов и очистке сточных вод в угольной промышленности. — М., 2003. ЕШ
Харионовский A.A. — доктор технических наук, профессор, МНИИЭКО ТЭК, Гусев H.H. — Московский государственный горный университет, ud@msmu. ru

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой