Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,909

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КАРЬЕРНЫХ ВЫРАБОТОК

Демьянова В.С. Щепетова В.А. Янин В.С. Чумакова О.А.
Рассмотрены современные методы утилизации гальванических отходов, выполнена оценка возможности использования отходов гальванического производства для заполнения карьеров.
гальванические отходы
карьеры
технологии производства
материалы
загрязняющие вещества
Рекультивация отработанных карьеров / К.Л. Чертес, Д.Е. Быков, Н.Н. Ендураева, О.В. Тупицина // Экология и промышленность России. - 2002. - № 11. - С. 18-22.
Чертес К. Л. Единый полигон для размещении отходов [Текст] / Д.Е. Быков, Н.Н. Ендураева, О.В. Тупицина // Экология и промышленность России. - 2002. - № 9. - С. 4-9.
Соломин И.А., Олейник С.П., Харитонов С.Е. Использование строительных отходов при рекультивации карьеров Московской области // Промышленное и гражданское строительство. - 2007. - №9.
Семенов В.В. Снижение экологической опасности шламов гальванических производств методом ферритизации: дис. ... канд. техн. наук. - Ульяновск, 2004. - 130 с.
http://www.ioteh. ru (дата обращения: 15.10.2011).
Химическая энциклопедия. - Т5. - М.: Изд-во Большая Российская энциклопедия, 1998. - 783 с.

Анализ литературных источников свидетельствует, что в качестве рекультивационных материалов карьерных выработок могут быть использованы промышленные отходы, огромное количество которых накоплено в отстойниках на территориях предприятий. Вместе с тем значительное количество образуемых отходов характеризуется высоким классом опасности. Такие отходы требуют выполнения особых условий при размещении их в окружающей среде [1, 2, 3]. Особую озабоченность вызывают отходы гальванического производства, так называемые гальванические шламы (ГШ), образуемые в результате очистки гальванических сточных вод (СВ) и части отработанных электролитов. Количество ГШ зависит от профиля предприятия, загрузки гальванического производства, применяемых технологий и ряда других причин. Наиболее значительны гальванические шламы, образуемые на машиностроительных заводах и предприятиях приборостроения. В частности на ОАО «Радиозавод» (г. Пенза) ежегодно образуется свыше 30 т гальванических шламов, содержащих около 1 т тяжелых металлов (Сu, Fе, Ni, Сr). Гальванические шламы представляют собой смесь труднорастворимых гидроксидов, карбонатов, частично сульфидов тяжелых металлов (ТМ), соединений кальция и железа. Вследствие токсичности тяжелых металлов, содержащихся в шламах (Сu, Ni, Сr, Zi, Рb), и их заметной растворимости в атмосферных осадках, ГШ относятся к III классу опасности.

Поскольку масштабы образования ГШ велики, возможность размещения данных отходов на территории подавляющего большинства предприятий полностью исчерпана. В соответствии с СанПин 3183‒84 для захоронения ГШ необходимы специальные полигоны, исключающие вынос ионов тяжелых металлов в окружающую среду. Наиболее целесообразным выходом из сложившейся ситуации является разработка технологий обезвреживания ГШ, позволяющая уменьшить растворимость отходов в атмосферных осадках, переводить указанные отходы из III в IV и V класс опасности и производить их захоронение на открытых площадках (полигонах ТБО, выработанных карьерах и пр.). Проблема утилизации и захоронения ГШ остра еще по одной причине - шламонакопители многих предприятий, расположенные на свалках и полигонах, либо полностью заполнены, либо близки к исчерпанию своих ресурсов и находятся в технически неудовлетворительном состоянии. Именно в такой ситуации находится и ОАО «Радиозавод», шламонакопитель которого, расположенный на городской свалке, емкостью 500 м3, фактически близок к переполнению. Кроме того, размещение гальванических отходов в шламонакопителях характеризуется отсроченными экологическими рисками.

Одним из современных методов утилизации отходов гальванического производства является процесс ферритизации, обеспечивающий снижение экологической опасности для окружающей среды. Сущность процесса ферритизации заключается в образовании на поверхности частиц гидроксидов тяжелых металлов слоя смешанных оксидов ионов тяжелых металлов и железа - ферритов с общей формулой MeO·Fe2O3 [4, 5]. Эти соединения обладают кристаллической решеткой типа шпинелей и практически не растворимы в воде, растворах щелочей и слабокислых средах, но и достаточно концентрированных растворах минеральных кислот и щелочей [6].

Получение ферритов по стандартной технологии производится путем спекания смеси оксидов, карбонатов или совместно упаренных растворов нитратов и сульфатов, а также совместно осажденных гидрооксидов, карбонатов или оксалатов. Спекание производится при температуре 900‒1500 °С с получением ферримагнетиков с необходимыми магнитными свойствами. Гальванические шламы по своему составу варьируются в значительно более широких пределах и получение ферритов с заданными магнитными свойствами несколько затруднено. Однако при их ферритизации образование химически стойких, практически не растворимых в природных водах ферритов позволяет перевести как свежие, так и давно хранящиеся в шламонакопителях ГШ в устойчивые малоподвижные физико-химические формы. Такое решение возможно в связи с нестехиометрическим характером ферритов, так как соотношение между МеО и Fе2О3 в них варьируется в значительном интервале концентраций.

В свежеосажденных осадках гальванических стоков процесс ферритизации можно проводить частично на поверхности гидроксидов при сравнительно невысоких температурах порядка 50-80 °С.

Процесс ферритизации осадков состоит из двух стадий:

- образование смешанных гидрооксидов (при добавлении раствора соли Fe(II))

3-n Fe 2+ + nMe 2+ + 6OH- → MenFe 3-n(OH)6

- образование ферритов (при последующем окислении кислородом воздуха)

MenFe 3-n (OH)6 + O2 → MenFe 3-n O4 + 2H2O + 2OH-

Технологический процесс включает следующие операции:

- приготовление растворов реагентов;

- прием, дозировка, предварительный нагрев и подача суспензии ОСВ в реакторы;

- ферритизация осадка;

- прием и подача на обезвоживание суспензии ферритизированного осадка (ФО);

- контроль степени обезвоживания ФО;

- обезвоживание ФО;

- затаривание и вывоз ФО.

Реализация процесса ферритизации осадка сточных вод на ОАО «Радиозавод» - наиболее целесообразна в привязке к проектируемому комплексу очистки стоков. При этом в технологический цикл очистки стоков добавляется лишь одна операция - ферритизация шлама после его сгущения в уплотнителе перед обезвоживанием на пресс-фильтре. Это позволит переводить шлам в малотоксичные отходы и осуществлять его захоронение на открытых площадках, не прибегая к строительству специальных полигонов токсичных промышленных отходов и услугам специализированных организаций, принимающих токсичные отходы у предприятий.

К достоинствам процесса ферритизации относятся:

- высокая эффективность процесса, позволяющая значительно уменьшить вымываемость ионов тяжелых металлов из шлама, что позволяет перевести ГШ в отходы 4 класса экологической опасности и размещать в карьерных выработках;

- требуемые технологические показатели, использование недорогих и общедоступных реагентов и энергоносителей, высокая производительность;

- улучшенные технологические свойства получаемого продукта - ФО, по сравнению с гидроксидным осадком, так как легко обезвоживается и имеет большую плотность;

- возможность реализации технологического процесса на площадях действующей станции нейтрализации гальванических сточных вод с использованием штатного оборудования и персонала;

- возможность автоматизации процесса ферритизации;

- отсутствие выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду (выделяющиеся пары и аэрозоли очищаются в общезаводской вентиляционной системе, фильтрат и промывная вода возвращаются на стадию реагентной обработки стоков).


Библиографическая ссылка

Демьянова В.С., Щепетова В.А., Янин В.С., Чумакова О.А. О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОТХОДОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КАРЬЕРНЫХ ВЫРАБОТОК // Современные наукоемкие технологии. – 2011. – № 6. – С. 39-40;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=29375 (дата обращения: 18.01.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074