ИК-спектроскопический анализ загрязненности гидравлической жидкости гидрофицированных горных машин

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ

ИК-СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ ГОРНЫХ МАШИН

Абдуазизов Набижон Азаматович

доцент кафедры «Горная электромеханика» Навоийского государственного горного института,

Узбекистан, г. Навои

Алиев Тогаймурод Баратович

старший преподаватель кафедры «Химическая технология» Навоийского государственного горного института,

Узбекистан, г. Навои

Жураев Акбар Шавкатович

ассистент кафедры «Горная электромеханика» Навоийского государственного горного института,

Узбекистан, г. Навои

Кенжаев Зариф Ширин угли

магистрант кафедры «Горная электромеханика» Навоийского государственного горного института,

Узбекистан, г. Навои

SPECTROSCOPIC METHOD FOR ANALYZING THE CONTAMINATION OF HYDRAULIC FLUID IN HYDRAULIC MINING MACHINES

Nabijon Abduazizov

Associate Professor, Department of Mining Electromechanics, Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Togaymurod Aliyev

Senior lecturer, Department of chemical technology, Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Akbar Jurayev

Assistant, Department of Mining and Electromechanical Engineering, Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

Zarif Kenjayev

master student, Department of Mining and Electromechanical Engineering, Navoi State Mining Institute,

Uzbekistan, Navoi

АННОТАЦИЯ

В последнее время основной проблемой при работе гидрофицированных горных машин является загрязнение гидравлических жидкостей различными мельчайшими пылевыми примесями горных пород. В результате чего происходит быстрое изнашивание деталей таких машин. Статья посвящена очистке загрязненных жидкостей с уточнением состава загрязненных примесей. Проведено изучение некоторых физических характеристик (растворимости в органических растворителях, плотности, вязкости). Вязкость исследованных образцов после их перегонки уменьшалась в сравнении с исходными.

ABSTRACT

Recently, the main problem for hydroficated mining machines is the contamination of hydraulic fluids with various impurities of rock formations. Purification of polluted liquids and refined composition of polluted means is relevant.

Библиографическое описание: ИК-спектроскопический анализ загрязненности гидравлической жидкости гидрофицированных горных машин // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. Абдуазизов Н.А. [и др.]. 2019. № 8(65). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7743

Studied some physical characteristics (solubility in organic solvents, density, viscosity). Hydraulic fluids do not dissolve in water, o-xylene, butanol and gasoline moderately dissolve. The viscosity of the studied samples decreases relative to the initial, due to the formation of colloidal solutions.

Ключевые слова. Гидравлические жидкости, ИК-спектры, вязкость, плотность, растворитель, гидрофици-рованная горная машина, перегонка, бутанол, циклогексан.

Keywords. Hydraulic fluids, IR spectra, viscosity, density, solvent, hydraulic mining machines, distillation, butanol, cyclohexane.

В последнее время основной проблемой для гид-рофицированных горных машин является загрязненность гидравлических жидкостей различными пылевыми частицами горных пород. После проникновения в гидравлические жидкости, пылевые частицы начинают перетираться и становятся очень мелкими. В результате, твердые пылевые частички истираются и измельчаются в гидравлическом режиме, что в свою очередь приводит к преждевременному изнашиванию деталей и снижению их амортизационного срока службы. Очистка отработанных гидравлических жидкостей от загрязняющих пылевых примесей и уточнение их состава является основной целью проводимых исследований. Для решения данной проблемы, были исследованы отработанные

и загрязненные гидравлические жидкости из гидро-фицированных горных машин. Для решения поставленной цели были намечены следующие задачи:

• определение вязкости отработанных гидравлических жидкостей;

• отделение загрязняющих примесей методом перегонки отработанных жидкостей;

• изучение ИК-спектров отработанных гидравлических жидкостей (твердого осадка и жидкой фазы);

Для исследований были использованы гидравлические жидкости марки Те11ш - 46, Те11ш - 68, СЫ1оп - 46, СЫ1оп - 46 в сравнении с их исходными вариантами. Изучена растворимость исходных и отработанных гидравлических жидкостей в различных органических растворителях (табл. 1).

Таблица 1.

Характер растворимости отработанных гидравлических жидкостей в различных органических реагентах

№ Марка гид-равли-ческих жидкостей Растворители Плотность, г/мл. Время t, сек Вязкость n

Вода Бутанол Циклогексан Орта ксилол Бензин

1 Исход.гидравл. жидкостей НР МР МР НР *Р 0,880 20,5 18,04

2 Chilon-46 *НР *МР МР НР Р 0,869 15,5 13,46

3 Chilon-68 НР МР МР НР НР 0,874 16,2 14,16

4 Chilon-68 (перегон) НР МР МР НР Р 0,827 12,5 10,34

5 Tellus-46 НР МР МР НР Р 0,863 13,1 11,31

6 Tellus-68 НР МР МР НР МР 0,865 18,0 15,57

7 Tellus-46 НР МР МР НР Р 0,752 5,6 4,21

* НР-не растворяется, МР-мало растворяется , Р-растворяется.

Степень вязкости жидкостей измеряли на вискозиметре ВЗ - 246 и стеклянном вискозиметре ВПЖ -2.

ИК-спектры исследуемых образцов изучали на инфракрасном спектрофотометре JR Tracer - 100 Shi-madzu в диапазоне волн от 4000 - 400 см-1.

Исходные гидравлические жидкости перед применением обычно имеют золотисто-желтую окраску, после отработки они принимают темно-коричневую или коричневую окраску, обусловленную наличием мелко перетертых пылевых частичек. Например, после отработки гидравлические жидкости марки Tellus-46, Chilon-46 приобретают характерные темно-коричневые окраски, а жидкость Chilon-68 темно-серой. Для отделения загрязняющих примесей

от гидравлической жидкости были применены различные методы, в том числе с использованием органических растворителей. Определено значение кинематической вязкости, плотности и некоторых физических характеристик гидравлических жидкостей [1;4].

Как видно из данных таблицы 1 гидравлические жидкости не растворяются в основных органических растворителях, за исключением бензина, в котором растворяются почти все жидкости, за исключением СЫ1оп-68. Жидкость Те11ш-68 оказалась малорастворимой в этом растворителе.

Плотности гидравлических жидкостей менялись в интервале от 0,827 г/мл до 0,869 г/мл. В контроль-

ном варианте с исходной жидкостью плотность составляла 0,880 г/мл. Вязкость отработанных жидкостей также уменьшалась в сравнении с исходным вариантом. По-видимому, данное обстоятельство может быть объяснено наличием истертых пылевых частичек, которые вместе с жидкостью привели к образованию устойчивых коллоидных растворов.

В ИК-спектре исходной гидравлической жидкости отмечены полосы поглощения в области 2910 см-1, относящиеся к функциональной СН-группе, а для группы -СН2, -СООН появляются более интенсивные полосы в области 2854 см-1, мало-интенсивные полосы при 2364-2345 см-1 относятся к ЯС^Я1. Слабые полосы поглощения отмечены в интервале 1720см-1-1543см -1, которые можно отнести к а- или -в ненасыщенным кетонам. Более интенсивные полосы поглощения также появляются в области

1462 см-1, которые соответствуют функциональным группам - СНзС-или (СН3)2 С-группам, полосы поглощения которых при 1377 см-1 характерны для валентных колебаний С-О (-СОО- группы) и деформационных колебаний -ОН (=С-ОН группы) групп. Полосы поглощения 725 см-1 можно отнести к -С=С- группам [1;3].

В ИК-спектрах гидравлических жидкостей марки Chilon-68 и Tellus-68, а также их образцов после перегонки наблюдаются соответствующие полосы поглощения как в исходной гидравлической жидкости. Сравнения ИК-спектров показывает, что в отличие от исходных в спектре отработанных гидравлических жидкостей наблюдаются полосы поглощения в области 964 см -1 , 4594 см-1, относящиеся к РО4-3,НРО4-2,Н2РО4-и силикатам.

Таблица 2.

ИК-спектроскопия отработанных гидравлических жидкостей

№ Chilon-68 перегонный Chilon-68 осадок Tellus-68 перегонный Tellus-68 осадок Исходный Гидровлич. жид. Отнесение полос Вал. кол. -ОН, -СООН

1 2910 см-1 2910 см-1 2994-2910 см-1 2910 см-1 2910 см-1 -СН

2 2828 см-1 2814 см-1 2854 см-1 2854 см-1 2854 см-1 -СН2 -СООН

3 2372-2343 см-1 2372-2345 см-1 - 2364-2345 см-1 RC=R1

4 1720-1508 см-1 1720-1543 см-1 1732-1712 см-1 - 1720-1543 см-1 >C=CH2

5 1462-1377 см-1 1462-1377 см-1 1462-1377 см-1 1462-1377 см-1 1462-1377 см-1 CH3C, -COO-(CH3)2C- C-OH

6 1000 см-1 1115-1000 см-1 1210-964 см-1 1083 см-1 1000 см-1 алкили

7 721 см-1 725 см-1 - - 725 см-1 -CH=C-

8 617 см-1 548 см-1 594 см-1 594-547 см-1 621-480 см-1 PO4-, HPO4

1. Chilon 68-перегонный

2. Chilon 68 - осадок

3. Исходный вариант

I .---.I.'- '-.j-j-- JTT

Рисунок 1. Инфракрасные спектры гидравлических жидкостей

Исходя из данных ИК-спектра (таблица 2, рис 1) можно заключить, что используемая исходная гидравлическая жидкость является синтетическим органическим соединением, которое содержит функциональные группы карбоксила (-СОО-), гидроксила (ОН), углеродные цепочки с двойными и тройными

связями (-С=С-). Основными загрязнителями могут быть силикатные и фосфоритные пылевые частички горных пород, которые при длительном использовании гидравлических жидкостей в гидрофицирован-ных машинах взаимодействует с катионами металлов Бе3+, Си2+, Са2+ и т.д.

Рисунок 2. Инфракрасные спектры гидравлической жидкости Tellus 68

В результате трения гидравлических устройств с пылевыми частичками, отделяются металлические частицы деталей, которые вместе измельчаются и истираются, приводя впоследствии к образованию коллоидных растворов силикатов и фосфатов с гидравлическими жидкостями.

В ИК-спектрах гидравлических жидкостей отмечены также полосы поглощения для функциональ-

ных групп ЯС=Я:, что свидетельствует наличии в отработанных жидкостях сажи, окислов азота и углерода, сульфатов, гликолей, а также воды.

Таким образом, резюмируя вышесказанное, можно заключить, что перегонка отработанных жидкостей может представлять интерес для последующей их регенерации и повторном их использовании. Необходимо установить оптимальные температуры перегонки, которые не приведут к снижению вязкости.

Список литературы:

1. Посыпайко В.И., Козырева Н.А., Логачева Ю.П. Химические методы анализа. Москва «Высшая школа», 1989 г.

2. Накамато К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. Издательство «Мир» Москва 1966 г.

3. Беллами Л. Инфракрасные спектры молекул. Иностранный литература. Москва, 1967 г.

4. Дулицкая Р.А., Фельдман Р.Н. Практикум по физической и коллоидной химии, Москва, «Высшая школа» 1978 г, стр. 250-270.