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: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=29375 (дата обращения: 16.04.2024).