СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОЙ ВОДОМАСЛЯНОЙ ЭМУЛЬСИИ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК C10M175/00 C10N40/20 

Изобретение касается области машиностроения и металлообработки, в частности регенерации отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), которые применяются при операциях металлообработки (сверление, шлифование и т. д. ). Машиностроительные и металлообрабатывающие заводы, расположенные в крупных городах потребляют большие количества водопроводной воды. Так, по приведенным на 1987 год данным, водопотребление предприятий машиностроения составило 12,8 млрд.м³, из них 4,3 млрд.м³ свежей воды из природных источников. Следует отметить, что в системах охлаждения используется до 70% общего расхода воды [1] Около 2 млрд.м³ сточных вод было сброшено в поверхностные водные объекты только за 1987 год [1, с.3]
Как видно из приведенных данных очистка отработанных СОЖ с целью их регенерации на водном возврате имеет большое экологическое значение как для уменьшения вредных выбросов и улучшения снабжения городов питьевой водой за счет уменьшения доли ее потребления машиностроительными предприятиями, так и для улучшения общей экологической среды металлообрабатывающих производств.

Один из способов очистки отработанных СОЖ разложение последних воздействием на них реагентов. Используются различные реагенты, такие как Ca(OH)₂ и сульфат железа [2] раствор NaCl и концентрированной серной кислоты [3] и другие. В наиболее близком аналоге предложенного способа отработанную СОЖ обрабатывают отвальным шлаком [4] Разрушение эмульсии в прототипе происходит за счет образования сильного электролита, так как шлак содержит кроме окислов металлов NaCl (30-40% ) и KCl (50-65%). Водный слой не может быть использован для получения регенерированной СОЖ, поскольку он насыщен после обработки неорганическими солями, которые мешают образованию стойкой эмульсии. Кроме того, как в прототипе, так и в других изобретениях отсутствуют данные о биопоражении масляной и водной фаз разложенной эмульсии, поэтому их дальнейшее использование неясно. Из литературных данных известно, что отработанные СОЖ содержат кроме химически-вредных веществ, входящих в их состав, около 12 видов бактерий, которые размножаются с большой скоростью (удваиваются: аэробные в течение 20-30 мин, анаэробные в течение 4 ч), причем в 1 мл отработанной СОЖ содержится 1 100 млн бактерий [5] В предложенном способе очистки и регенерации СОЖ биопоражение отсутствует после обработки отработанной СОЖ как в водной, так и в масляной фазах.

С целью полной регенерации и восстановления свойств отработанных эмульсий СОЖ, уменьшения потребления питьевой воды предприятиями и сокращения их опасных отходов предлагается очистку отработанных СОЖ проводить обработкой малорастворимым растворителем (этилацетат, бутилацетат, хлороформ) с последующим тщательным разделением масляной и водной фаз, ректификацией растворителя из масляной фазы, фильтрацией масляной фазы. Отогнанный растворитель можно возвращать на рецикл. В отличие от прототипа в предлагаемом способе водный слой может быть снова использован для приготовления регенерированной СОЖ, причем регенерированные СОЖ увеличивали производительность сверлильного станка примерно на 20% по сравнению с новыми, при этом увеличивались стойкость инструмента и качество обработки (см. Акт лабораторных экспресс-испытаний). Масляная фаза тоже может быть использована без какой-либо обработки, т. к. отсутствует биопоражение, например, в качестве пластификатора при получении резиновых смесей из крошки отработанных шин.

Пример 1. В делительную воронку заливают 1 л отработанной СОЖ, отобранной из бака для разложения СОЖ АО "Автодизель", добавляют 100 мл этилацетата и перемешивают переворачиванием делительной воронки до однородной среды. После разделения фаз (слоев), отделяют верхний масляный слой и выливают в колбу. Нижний водно-эмульсионный слой возвращают в делительную воронку, затем доливают 50 мл этилацетата, перемешивают и оставляют до полного расслаивания. Верхний слой добавляют к предыдущему масляному слою в колбу. Нижний водно-эмульсионный слой снова возвращают в делительную воронку, доливают 50 мл этилацетата и все операции повторяют еще раз, при этом водно-эмульсионный слой осветляется. Из объединенных масляных слоев при пониженном давлении отгоняют этилацетат и фильтруют оставшееся в колбе масло от механических примесей с помощью воронки Бюхнера и колбы Бунзена. Отогнанный этилацетат возвращают в рецикл на обработку следующей загрузки отработанных СОЖ. Получают 792 мл водного возврата (из которого после добавления эмульсола образуется регенерированная СОЖ) и 185 мл масла. Следует отметить, что возможно вначале фильтровать масляный слой, а потом отгонять растворитель.

Пример 2. В делительную воронку заливают 1 л отработанной СОЖ, добавляют 100 мл хлороформа и перемешивают до однородной среды. После расслоения нижний масляный слой отделяют и выливают в колбу. В делительную воронку добавляют еще 40 мл хлороформа и снова перемешивают до однородной среды. После расслоения нижний масляный слой отделяют и добавляют к предыдущему в колбу. Добавляют в делительную воронку еще 40 мл хлороформа и все операции повторяют снова. После расслоения тщательно отделяют нижний масляный слой и сливают в колбу. Верхний водно-эмульсионный слой используют для приготовления СОЖ (водные возвраты), а объединенный масляный слой из колбы обрабатывают аналогично примеру 1. Получают 756 мл водного возврата и 242 мл масла.

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1, но в качестве растворителя используют бутилацетат. После обработки 1 л отработанной СОЖ получают 687 мл водного возврата и 322 мл масла.

Следует отметить, что во всех примерах отработанные СОЖ брались из бака для разложения АО "Автодизель" и содержание неэмульгированного масла было различное, но во всех случаях после обработки отсутствовало биопоражение как масляного слоя, так и водных возвратов. Для очистки были использованы отработанные СОЖ марки "Т" (ТУ 6-14-254-79), ЯЗ-1 и ЯЗ-1у (производитель - "Фукс-Янос"), имеющие разные составы.

Предлагаемый способ позволяет полностью очистить и регенерировать отработанные СОЖ и использовать неэмульгированные масла, увеличить производительность и стойкость инструментов, а также качество обработки деталей и, при внедрении в производство, будет способствовать снижению как потребления питьевой воды машиностроительными предприятиями, так и общего количества опасных отходов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение обладает новизной, т.к. не описано в патентной и научно-технической литературе, и изобретательским уровнем, т.к. явным образом не вытекает из уровня технического развития.

Изобретение относится к области очистки смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), применяемых при операциях металлообработки на машиностроительных предприятиях. С целью полной регенерации свойств отработанных СОЖ, сокращения вредных стоков и потребления питьевой воды, а также улучшения общей экологической среды металлообрабатывающих производств, предлагается способ регенерации СОЖ с помощью обработки несмешивающимся с водой растворителем с последующим разделением масляной и водной фаз, фильтрацией масляной фазы, отгонкой растворителя, повторно используемого для последующих циклов очистки. После обработки в обеих фазах отсутствует биопоражение. Водяная фаза применяется как водные возвраты для приготовления СОЖ. Масляная фаза, после отгонки растворителя, используется как регенерированное масло. Согласно проведенным испытаниям СОЖ, приготовленной на водных возвратах в АО "Автодизель" г. Ярославль, увеличивается производительность и стойкость инструментов. Для регенерации использовались отработанные СОЖ марок "Т", "ЯЗ-1" и "ЯЗ-1у".

Способ регенерации отработанной водомасляной эмульсии смазочно-охлаждающей жидкости путем ее обработки химическим реагентом с последующим разделением масляной и водной фаз, отличающийся тем, что в качестве химического реагента используют маслорастворимый растворитель, который затем отгоняют из масляной фазы.