авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 ||

Технология переработки шламов гальванических производств и утилизации соединений тяжелых металлов

-- [ Страница 2 ] --

Снижение соотношения твердой фазы к жидкой менее чем 1:1 нецелесообразно, т.к. в этом случае снижается эффективность активации частиц вследствие снижения их концентрации в жидкой фазе.

Повышение соотношения т:ж более чем 1:0,4 так же снижает эффективность механохимической активации вследствие ослабления эффекта Ребиндера.

Проведение процесса активации в кислой среде при температуре 60900С способствует сокращению времени переработки и повышению эффективности выщелачивания металлов в раствор.

Основные закономерности извлечения тяжелых металлов из растворов. В данном разделе приведены исследования по извлечению металлов из растворов после выщелачивания флотационными методами.

Для исследования процессов ионной флотации использовали модельный раствор сернокислого никеля. Концентрация ионов Ni 2+ составляла 1-10 мг/л.

В качестве собирателей, были использованы натрия алкилбензолсульфонат (сульфонол) общей формулы [CnH2n+1C6H4 SO3Na], а также ксантогенат калия бутиловый C4H9OCSSK. Содержание сульфонола изменяли от 50 до 250 мг/л, ксантогената от 1 до 5 мг на 100 г ионов металлов в растворе.

На рис. 5 показана зависимость эффективности извлечения металлов из растворов от концентрации собирателей. При совместном действии двух собирателей их анионы закрепляются на тех участках поверхности, которые в энергетическом отношении являются для каждого из них оптимальными. Ввиду этого при совместном действии достигается увеличение общей поверхности, занятой реагентами, что естественно, способствует улучшению флотационных показателей.

 Зависимость эффективности-14

Рис.5. Зависимость эффективности извлечения металлов от концентрации собирателя

Общий вид зависимости эффективности извлечения никеля (II) в пенный продукт при различных значениях pH раствора представлен на рисунке 6.

 Зависимость эффективности ионной-15

Рис. 6. Зависимость эффективности ионной флотации ионов Ni2+ от рН процесса

Увеличение концентрации гидроксильных ионов вызывает ионизацию гидратированных молекул. В результате становится возможным взаимодействие между менее гидратированным коллигендом и собирателем.

Снижение эффективности извлечения Ni в сильнокислой области (pH < 2) связано, главным образом, с конкуренцией ионов водорода с извлекаемыми катионами Ni(II). Возрастание извлечения при pH > 6 происходит вследствие образования в растворе гидроксида Ni(II), который флотируется лучше ионов при данной концентрации ПАВ.

Для изучения влияния концентрации ионов Ni в растворе на эффективность ионной флотации готовился модельный раствор, содержащий от 1 до 10 мг/л Ni(II).

Эффективность протекания процесса флотации в зависимости от концентрации раствора представлена на рисунке 7.

В результате исследований выявлено, что для проведения ионной флотации оптимальными являются малые концентрации ионов металлов в растворе – (35) мг-ион/л. Повышение концентрации приводит к снижению эффективности процесса вследствие повышения возможности мицеллообразования. Следовательно, для проведения процесса ионной флотации концентрированные растворы необходимо разбавлять.

 Зависимость эффективности-16

Рис. 7. Зависимость эффективности извлечения ионов Ni от концентрации

Процессы пенной флотации проводили в электрофлотационной установке при плотности тока 70 мА/см2 в течение 20 минут при повышенном pH= 8-10.

Ниже представлены экспериментальные данные подбора оптимальных значений плотности тока для эффективного извлечения металлов (рис.8). Следует отметить, что правильный выбор плотности тока позволяет достичь максимальной эффективноси извлечения за минимальное время. Интенсификация процесса электрофлотации за счет увеличения плотности тока выше оптимального процесса может привести к турбулизации потоков и разрушению флотационной пены.

 Зависимость эффективности-17

Рис. 8. Зависимость эффективности электрофлотационного извлечения металлов от плотности тока

Особенности селективного извлечения тяжелых металлов из растворов. Исследования по селективному извлечению ионов металлов из растворов после выщелачивания проводили путем регулирования условий среды. Разделение ионов проводили путем изменения формы коллигенда посредством изменения pH от 2 до 12. При этом постадийно осаждали определенные группы ионов, проводя затем их селективную флотацию.

Рис.9. Зависимость эффективности извлечения металлов от pH раствора

Из рисунка 9 следует, что по мере увеличения рН металлы по флотационным свойствам располагаются в следующей последовательности: Fe(III), Cu(II), Zn(II), Ni(II).

С целью селективного извлечения металлов необходимо было на первой стадии выделить медь из кислой среды без посторонних примесей при рН = 2 – 3. Для этого использовали способ осаждения меди на железном скрапе.

На рис. 10 представлена схема лабораторной установки осаждения меди во вращающемся барабане.

Рис.10. Схема лабораторной установки осаждения меди во вращающемся барабане

1 - напорная емкость; 2 – регулировочный кран; 3 – барабан; 4 – отстойник; 5 – сборник растворов; 6 – шкив; 7 – редуктор; 8 – электромотор; 9 – ванна.

Эффективность выделения меди таким способом составило 95%.

Извлечение железа производили при рН раствора 4,0 – 5,5, цинка –при рН = 6,5 – 8,5 и флотацию никеля производили при рН = 10,5 – 11.

Полученные осадки высушивали и подвергали прокалке при температуре 650 0С для получения порошков оксидов металлов.

Разработка технологии переработки гальванических шламов.

В данном разделе приведена технологическая схема, которая представлена на рис. 11 и описание технологического процесса. Исходный шлам после камневыделительных вальцев 1 поступает в дезинтегратор мокрого помола 4. После измельчения суспензия поступает в реактор выщелачивания 6, откуда раствор и промывная вода поступает в устройство для осаждения меди 7, а обезвреженный шлам отправляют на полигон. После выделения меди раствор поступает в емкость для корректировки рН 9 и далее в электрофлотационную установку 10.

Определение величины предотвращенного экологического ущерба окружающей природной среде от снижения класса опасности гальванических шламов. Исследуемые отходы относятся к III классу опасности. Плата за размещение отходов производства III класса опасности, согласно «Постановлению Правительства РФ от 12.06.2003г. № 344 составляет 497 руб/т. С учетом коэффициента, учитывающего экологические факторы для Белгородского региона, она составит: 497х2,0=994 руб/т. Снижение размера платы с учетом производительности участка по переработке 704 т/год составит 994*704*0,3=209933 руб/год Предотвращенный экологический ущерб составит 327 руб/усл. т, или 461542 руб/год.

Экономический эффект от недопущения к размещению отходов III-го класса опасности и предотвращенного экологического ущерба составит 209933+461542=671475 руб/год.


ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ


1. Научно и экспериментально обоснованы механизмы процесса перевода соединений тяжелых металлов, входящих в состав шламовых отходов в водорастворимую форму, включающего предварительную механическую активацию шлама с хлористым натрием при соотношении Men+:Cl- =1:1,1 с последующей термообработкой. Максимальная эффективность достигается при температуре 530 - 560°С в течение 90 минут.

2. Установлено влияние температуры выщелачивающего раствора на интенсификацию извлечения металлов в раствор. При повышении температуры раствора до 60°С время выщелачивания сокращается в 2 раза.

3. Выявлено влияние механохимической активации на эффективность извлечения металлов из гальванических шламов без хлорирующего обжига. Максимальная эффективность до 99% достигается мокрым измельчением шлама в виде суспензии с сточной водой при pH 2,5, содержащей аналогичные металлы при соотношении твердой фазы к жидкой (т : ж) = 1:0,6.

4. Определены параметры селективного извлечения металлов из гальванических шламов. Установлено, что эффективность извлечения меди до 95% достигается осаждением на железном скрапе при водородном показателе pH = 22,5, времени контакта скрапа с раствором 3 – 4,5 минут и массе скрапа по отношению к объему раствора 0,40,6 кг/дм3. Максимальная эффективность извлечения железа, цинка и никеля достигается дробным флотированием при pH=5,07,0; 8,09,5; 9,511,5 соответственно. Оптимальная плотность тока при электрофлотационном извлечении металлов из выщелачивающего раствора составляет 70 мА/см2.

Показано, что совместное применение реагентов- собирателей алкилбензолсульфоната натрия и ксантогената калия при электрофлотационном извлечении металлов повышает эффективность процесса в 1,4 раза по сравнению с индивидуальным применением вследствие воздействия реагентов на различные участки поверхности частиц, которые являются для каждого из них оптимальными в энергетическом отношении.

Максимальная эффективность при электрофлотации достигается при концентрации алкилбензолсульфоната натрия в растворе 250 мг/л, ксантогената калия 5 мг на 100 г ионов металлов.

5. Предотвращенный экологический ущерб, который составляет 461542 руб/год и снижение размера платы за хранение опасных отходов в размере 209933 руб/год достигаются за счет перевода отходов из 3-го класса опасности в 4-5-ый классы.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

Публикации в ведущих рецензируемых научно-технических журналах и изданиях, определенных ВАК РФ

  1. Рубанов, Ю. К. Утилизация отходов гальванического производства / Ю. К. Рубанов, Ю. Е Токач // Экология и промышленность России, 2010. – № 11. – С.44 – 45.
  2. Токач, Ю. Е. Технология переработки отходов гальванического производства / Ю. Е. Токач, Ю. К. Рубанов // Известия вузов. Химия и химическая технология. – 2011. – Т 54. – № 2. – С. 125 – 128.

Патенты

3. Пат 2404270 Российская Федерация, МПК C 22B 7/00, C 22 B 1/00, C 22B 3/06, C 22B 15/00. Способ переработки шламов гальванических производств / Рубанов Ю. К., Слюсарь А. А., Токач Ю. Е., Нечаев А. Ф., Адонина Т. В.; заявитель и патентообладатель Белгородский государственный технологический университет им.

В. Г. Шухова. – № 2009109017/02; заявл.11.03.2009; опубл. 20.11.2010. Бюл. № 32.

Отраслевые издания и материалы конференций

4. Рубанов, Ю. К. Извлечение меди и серебра из сточных вод гальванического производства / Ю. К. Рубанов, Ю. Е. Токач, А. Ф. Нечаев, Л. И. Черныш // Экология и жизнь: сб. докл. XV Межд. науч. – прак. конф., Пенза, 20-21 нояб. 2008г. / Пенза, 2008. – С.108 –110.

5. Рубанов, Ю. К. Переработка шламов и сточных вод гальванических производств с извлечением ионов тяжелых металлов / Ю. К. Рубанов, Ю. Е Токач, М. Н. Огнев // Современные наукоемкие технологии. – М.: Академия естествознания. – 2009. – № 3. – С.82 – 83.

6. Рубанов, Ю. К. Современные методы обработки стоков гальванических производств / Ю. К. Рубанов, Ю. Е. Токач, Т. В. Адонина // Наука на рубеже тысячелетий: сб. докл. 5-й Межд. науч. – практ. конф., Тамбов, 26-27 окт. 2008 г. / Тамбов, 2008. – С. 231–235.

7. Токач, Ю. Е. Исследование процесса извлечения цветных металлов из сточных вод гальванического производства / Ю. Е Токач, Ю. К. Рубанов, И. И. Проскурина // Эколого – правовые и экономические аспекты техногенной безопасности регионов: сб. докл. IV Междунар. науч. – практ. конф., Харьков, 28-30 окт. 2009г. / Харьков, 2009. – С. 22 – 24.

8. Rubanov, Yu. K. Intensivierung der gerwinnung von metallen aus abfallen der galvanotechnik / Yu. K. Rubanov, Yu. E. Tokatsch // Международный симпозиум «Euro – Есо – 2009», Германия, Hannover, 3-4 dez. 2009г. / Hannover, 2009. – P. 81 – 83.

9. Rubanov, Yu.K. The galvanic productions waste wayers and sludges processing with the heavy metals ions extraction / Yu. K. Rubanov, Yu. E. Tokach, A. F. Nechaev, M. N. Ognev / Ecological technologies. – European Journal of natural history. – 2009. – № 6. – P. 79 – 81.



























Токач Юлия Егоровна

ТЕХНОЛОГИЯ ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ И УТИЛИЗАЦИИ СОЕДИНЕНИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ


Автореферат

Подписано в печать 01.03.2011.

Формат 6084 1/16 Бумага офсетная. Печать цифровая.

Усл. печ. л. 1,2. Уч.-изд. л. 1,2. Тираж 100 экз. Заказ № ____

Отпечатано в ИД «Политехник»

346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Тел., факс (863-5) 25-53-03



Pages:     | 1 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.