В производственных процессах металлургии активно применяются смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ) – стабильные водомасляные эмульсии в смеси с добавками и присадками различного назначения: антикоррозионными, противоизносными, противозадирными и пр. СОЖ используют для смазывания, охлаждения и защиты металла от окисления в процессе его обработки. После использования они теряют свои первоначальные свойства и нуждаются в утилизации. Отработанная эмульсия практически не разлагается естественным путем, поэтому недопустим ее сброс в водоемы и на очистные сооружения без предварительного обезвреживания и очистки.
Перечень специальных технологий именно для обезвреживания и очистки СОЖ крайне ограничен, поэтому существующие подходы к решению данной задачи – это чаще всего попытка применить стандартные методы очистки воды, что в большинстве случаев не приводит к нужному результату или экономически нецелесообразно: выпарные установки требуют крупных капитальных вложений, высоких затрат электроэнергии при эксплуатации, а также могут быть источником выброса парниковых газов в атмосферу, фильтровальная техника нуждается в частой замене фильтроэлементов, а стандартные реагенты зачастую не дают требуемого качества очистки.
На одном из прокатных станов производственного цеха металлургического комбината, о котором пойдет речь в данной статье, ежедневно образуется 40–50 м3 СОЖ, которые необходимо утилизировать. Для целей разделения отработанной СОЖ в данном цеху до проведения испытаний применялась сорбционная технология. Обработка эмульсии минеральным сорбентом обеспечивала качество воды на выходе с содержанием нефтепродуктов выше 60 мг/л, что не позволяет возвращать воду в технологический цикл. При этом после сорбционной обработки СОЖ образуется до 10 % отхода (обводненный, нефтезагрязненный алюмосиликат), который утилизируется путем захоронения.
Задачи, которые стоят перед комбинатом:
1. Снижение объема образующихся отходов, передаваемых в специализированную организацию для окончательной утилизации/захоронения.
2. Снижение остаточной концентрации нефтепродуктов в осветленной (очищенной) воде до значений менее 40 мг/л.
3. Уменьшение негативного воздействия на окружающую среду в сравнении с существующей технологией переработки СОЖ.
Компания НПО «БиоМикроГели» предложила специалистам металлургического комбината использовать для переработки и утилизации отработанных СОЖ комплекс реагентов на основе коагулянта Биомикрогели® BMG-P2. Он эффективно улавливает в воде любые минеральные, растительные масла и нефтепродукты. После разделения водомасляной смеси очищенную воду можно вернуть в технологический цикл и использовать повторно. Образующийся осадок имеет четвертый класс опасности, небольшой объем и легко утилизируется до полностью безвредных компонентов.
Важно и то, что BMG-P2 создан на основе природных полисахаридов – его получают путем комплексной переработки растительного сырья: жома сахарной свеклы и яблочного жмыха. Биоразлагаемый коагулянт BMG-P2 полностью безопасен для окружающей среды и при этом легко разделяет даже самые стойкие эмульсии. В таблице № 1 приведены технические характеристики коагулянта Биомикрогели® BMG-P2-03, примененного на комбинате.
Коагулянт BMG-P2-03 применяется в виде двухпроцентного водного рабочего раствора, связывает (капсулирует) эмульгированные капли масел и нефтепродуктов и образует стабильные нерастворимые соединения. При дальнейшей обработке данных соединений происходит образование осадка, который удаляется из воды путем фильтрования или отстаивания. НПО «БиоМикроГели» предлагает не только поставку коагулянта BMG-P2-03, но и решение данной задачи под ключ, включая: поставку, монтаж и пусконаладку установки для разделения СОЖ и поставку реагентов.
Существует типоразмерный ряд установок для разделения СОЖ в зависимости от производительности (от 100 м3 в месяц до 10 000 м3 в месяц), также есть возможность проектирования установки по техническому заданию с учетом индивидуальных особенностей технологического цикла заказчика. Основными элементами установки являются: станция растворения и дозирования реагента, блок очистки и блок компактирования осадка. Установка оснащена контрольно-измерительными приборами, которые связаны в единую систему автоматического управления, поэтому не требует больших человеческих ресурсов при эксплуатации.
Для испытаний, проводимых непосредственно на производстве, специалисты комбината предоставили образец отработанной эмульсии СОЖ (рис. 1). Качественные характеристики предоставленного образца отработанной эмульсии СОЖ приведены в таблице 2. Исходя из поставленной задачи остаточное содержание нефтепродуктов в осветленной воде не должно превышать 40 мг/л, поэтому была подобрана дозировка коагулянта BMG-P2-03 – 200 мг на литр СОЖ. После добавления BMG-P2-03 произошло мгновенное разложение образца отработанной эмульсии СОЖ с образованием крупных всплывающих хлопьев (рис. 2).
Испытания на металлургическом комбинате проводились при комнатной температуре – коагулянт BMG-P2-03 сохраняет работоспособность при широком диапазоне температуры (от 0 °С до +85 °С). За счет этого предлагаемое НПО «БиоМикроГели» решение экологичнее и экономичнее высокотемпературных технологий утилизации СОЖ, ведь оно не требует дополнительного нагревания эмульсии, как следствие, сокращает затраты на электроэнергию или газ, а также снижает выбросы углеводородов, кислотных и щелочных паров в естественную среду.
Проба осветленной воды была передана в независимую аккредитованную аналитическую лабораторию для подтверждения качества очистки. Полученные результаты анализов переданной пробы приведены в таблице 3.
Аналитический контроль показал, что концентрация нефтепродуктов в осветленной воде в 50 раз ниже требований заказчика. В связи с этим в отчет об испытаниях была внесена рекомендация о снижении дозировки коагулянта при проведении пусконаладочных работ в процессе установки предлагаемого решения на данном комбинате.
Стоимость переработки с применением решения на основе коагулянта Биомикрогели® для описанного случая, даже с учетом дозировок, позволяющих достигать значений по остаточному содержанию нефтепродуктов в 50 раз ниже требований заказчика, составила 1150 руб. на 1 м3 СОЖ (в указанную стоимость переработки входят не только реагенты, но и амортизация установки, работа сотрудников, аренда площади, задействованной под установку, электроэнергия и прочие расходы).
В большинстве случаев экономика от внедрения решения на базе коагулянта BMG-P2-03 кратно выгоднее сдачи отработанных СОЖ на переработку сторонним компаниям: стоимость очистки отработанной эмульсии с применением BMG-P2 варьируется от 350 до 2200 руб. на 1 м3 СОЖ в зависимости от состава эмульсии и производительности установки, предлагаемой в рамках решения, а стоимость ее передачи на утилизацию колеблется в диапазоне от 3500 до 6000 руб. на 1 м3.
В итоге внедрение решения на базе коагулянта BMG-P2-03 позволило решить все поставленные специалистами комбината задачи:
1. Образование плавающего легко обезвоживающегося осадка после обработки отработанной эмульсии СОЖ коагулянтом Биомикрогели® BMG-P2-03 привело к снижению объемов образующихся отходов с 10 % (при использовании технологии сорбционной очистки) до 2 % от исходного объема СОЖ. Таким образом, объем передаваемых на утилизацию отходов с участка обработки СОЖ снизился в 5 раз, что повлекло за собой дополнительный экономический эффект.
2. При требуемом снижении концентрации нефтепродуктов в осветленной воде до значений менее 40 мг/дм3 (сорбционная технология обеспечивала выше 60 мг/дм3) применение коагулянта Биомикрогели® BMG-P2-03 позволило достичь остаточного содержания по нефтепродуктам – 0,74 мг/дм3 , т. е. получилось решить поставленную задачу эффективнее более чем в 50 раз. Выдана рекомендация о снижении дозировки коагулянта при проведении пусконаладочных работ в процессе установки предлагаемого решения на комбинате, что приведет к дополнительной экономии.
3. Образование полностью перерабатываемого осадка (отхода передаваемого на утилизацию) позволило исключить варианты захоронения отходов и в совокупности с пятикратным снижением объемов отходов привело к существенному уменьшению негативного воздействия на окружающую среду и снижению углеродного следа в сравнении с существующей на комбинате технологией сорбционной обработки отработанной эмульсии СОЖ.
«С экологической точки зрения важно, что разделение СОЖ проходит без использования обычно применяемых для этого сорбирующих препаратов. Это снимает вопросы с утилизацией отработанного материала, который в настоящий момент захоранивают, – отметил Андрей Кряжов, старший научный сотрудник НПО «БиоМикроГели». – Кроме того, внедрение в технологический процесс коагулянтов BMG-P2 позволяет уменьшить время переработки СОЖ и одновременно снизить содержание нефтепродуктов в очищенной воде даже ниже требуемых значений. Разработка Биомикрогели® признана лучшей в мире чистой технологией по оценке участников G20 Innovation League. Важно и то, что использование BMG-P2 полностью соответствует сформулированным на глобальном уровне правительствами и бизнесом принципам зеленой повестки и декарбонизации производств».
Сегодня уже ни у кого нет сомнений, что альтернативы ESG переходу (устойчивое развитие коммерческой деятельности, направленное на ответственное отношение к окружающей среде – environment, высокую социальную ответственность – social и высокое качество корпоративного управления – governance) у человечества нет. Взяв курс на радикальное сокращение выбросов парниковых газов, международное сообщество определило ясные вехи на этом пути: к 2030 году количество парниковых газов должно снизиться как минимум вдвое по сравнению с 2010 годом, а к 2050-му достичь нуля.
Бизнес, подталкиваемый к углеродной нейтральности («net zero») с помощью налогов, системы торговли квотами и др., уже не видит для себя иного пути развития. Недаром крупнейшие металлургические корпорации (ThyssenKrupp, BHP, Vale, Rio Tinto, Glencore, Anglo-American и другие) заявили о том, что к 2030 году снизят свою эмиссию СО2 в среднем на 30 %, а к 2050- му достигнут «углеродной нейтральности». Не отстают и нефтяные компании. О планах достичь «net zero» к 2050 году сообщили ENI, BP, Shell, Total и Conoco Philips.
Предлагаемое НПО «БиоМикроГели» эффективное и экологичное решение для утилизации СОЖ – комплекс реагентов на основе коагулянта Биомикрогели® BMG-P2 и установка для их использования – исключает выпаривание, не требует дополнительного нагревания эмульсии и, как следствие, сокращает затраты на электроэнергию или газ, а также снижает выбросы углеводородов в окружающую среду, что позволяет компаниям по всему миру снизить углеродный след и соответствовать глобальной политике ESG.
Кроме металлургических производств решения НПО «БиоМикроГели» позволяют снижать выбросы CO2 во всех сферах охвата (Scope 1, Scope 2, Scope 3) в таких областях применения, как очистка промышленных сточных вод от масел и нефтепродуктов, ликвидация разливов нефти и нефтепродуктов, а также производство растительных масел.
Размещено в номере: Вестник арматуростроителя, Спецвыпуск (69)
