Способ переработки шламов гальванических производств

Утилизация и переработка гальванического шлама

Руководители крупных производств сегодня всерьез задумываются о влиянии шлаков и отходов на окружающую среду. С целью поддержания экологического баланса разрабатываются способы безопасной утилизации токсических соединений.

Гальваношлам относится к четвертому классу отходов с наибольшим уровнем опасности и загрязнения (IV), поэтому влияние гальванического мусора на природу будет существенным.

Что такое гальваношламы или гальванические отходы?

Гальванический шлам возникает на электрохимических производствах при нанесении металлизированных покрытий (гальваника). На финальной стадии процесса возникают растворимые и нерастворимые осадки, обладающие разной степенью опасности для экологии.

Данный технологический подход применяется в следующих отраслях:

• машиностроении при проведении пассивирования или эмалирования;
• полиграфии в момент создания клише для печати.

Промышленные предприятия сталкиваются с необходимостью очистки технической воды от шламовых остатков, образующихся в процессе производства. Вывозить на полигоны такие отходы нежелательно, потому что соединения вступают в реакцию со слабокислой атмосферной средой. В результате вероятность загрязнения экологии повышается.

Состав

Гальваношламы по физическим свойствам схожи с плотной пастой (пульпой). Содержат ионы следующих веществ:

Где образуются гальванические шламы?

Гальваношлам образуется на производствах, деятельность которых связана с тяжелыми металлами. Формируется гальванический шлам при:

• осаждение стоков с помощью реагентов;
• шламлении анодов;
• очищении емкостей, заполненных электролитическим составом.

Способы утилизации гальваношламов

Утилизация гальваношламов развивается в двух направлениях:

1. Восстановление первоначальных свойств сырья. Эта технология находится в стадии разработки.
2. Минерализация шламов, селективное извлечение цветных металлов (с помощью раствора серной кислоты).

Переработка гальваношламов в компонент резиновых смесей

Один из способов переработки гальванического шлама – добавление в резиновые смеси. Проводился эксперимент, где шламовые гидроксидные фосфатированные цинковые, кальциевые, магниевые смеси подвергали термообработке, измельчали до порошкообразного состояния и добавляли в синтетический каучук. В ходе исследования было обнаружено, что образованные стеараты активировали и ускоряли вулканизацию 1,4-цисполиизопрена.

Достигнуты следующие результаты:

• прочность резиновой смеси повышалась;
• возрастала пластичность;
• увеличивалась выносливость материала.

Переработка гальваношлама в промотор адгезии битума

Дробление строительных минералов с добавлением шламовых соединений способствует повышению поверхностной активности камня. Данный метод особенно эффективен при работе с кварцсодержащими составами.

В результате вновь образованные кварцевые грани связывают свободные электроны шламовых веществ. Возникающие в ходе химической реакции связи отличаются устойчивостью, что важно при нейтрализации отходов.

Помимо основного эффекта происходит усиление поверхностной активности минеральной основы. Это способствует улучшению взаимного проникновения молекул битумных смесей.

Утилизация необезвоженных и обезвоженных гальваношламов

Шлам существует в необезвоженном и обезвоженном (сухом) состоянии. Технологии утилизации для разных видов отличаются:

Необезвоженные реагенты	Обезвоженный шлам
Утилизация включает следующие этапы:

1. Сбор, накопление, сепарация и флотация для получения раствора без взвешенных элементов.

2. Жидкая составляющая идет на создание органического топлива с предварительной нейтрализацией активных составляющих. Также жидкий шлам добавляют в строительные смеси на основе цемента и битума для улучшения физических показателей

3. Твердые элементы шлама сжигают. Для утилизации используют фильтрацию, сепарацию, коагуляцию, отжим, прессование, нагрев.

Сухие компоненты подвергают физико-химическому воздействию – термообжиг, полное сжигание.

Утилизация циансодержащих отходов

Утилизация гальванических остаток, содержащих цианид, обладает рядом особенностей:

1. Переработка обязана проводиться на предприятии, где вещество было получено.
2. Не допускается малейшая утечка циансодержащих шламов по причине повышенной токсичности и опасности для окружающей среды.
3. Контроль уровня pH при утилизации для оценки изменения содержания водорода. Является важным показателем за счет применения хлорсодержащих растворов.

Руководители предприятий, работающих со столь опасными соединениями, заключают договоры со сторонними организациями. Лицензированные организации оборудованы специальными агрегатами, чтобы перерабатывать циансодержащий шлам без вреда для окружающей среды.

После переработки образуется вторичное сырье, используемое для изготовления:

• стекла;
• керамической плитки;
• бетонных и цементных изделий;
• асфальта.

Стекло с добавлением продуктов переработки может быть разного оттенка. Керамическая плитка, созданная с применением вторичного сырья, отличается повышенной прочностью и изностойкостью.

Проблемы утилизации гальванических отходов

Основная проблема гальванического шлама – хранение полученных соединений. Первоначально предприятия очищали сточные воды от примесей тяжелых металлов, выделяя сухие остатки. Их утилизировали методом захоронения на полигонах бытовых отходов за чертой города.

Экологические организации стали обращать внимание, что частота кислотных дождей на территориях захоронения гальванического мусора выше, чем других областях. В земле шлам растворяется осадками, проникает в почву, подземные воды. В результате природа загрязнятся тяжелыми металлами, что отрицательно влияет на человека, флору и фауну.

Затем гальванические шламы было решено помещать в котлованы, стены и дно препятствуют распространению опасных соединений в окружающую среду.

Развитие производства привело к тому, что количество потенциальных мест для захоронения сокращается. Земля вокруг хранилищ не приспособлена для ведения сельского хозяйства.

Сегодня на первый план выходят способы вторичной переработки с получением сырья, доступного для применения в строительстве.

Использование гальваношламов

Гальваношламы используются в различных строительных и декоративных направлениях:

1. Стекло.
   С помощью хромсодержащего шлама успешно окрашивают стекло, цветовая гамма обширна.
2. Керамическая плитка.
   При добавлении гальваношлама повышается прочность и устойчивость к внешним воздействиям.
3. Резиновые изделия для автомобилей.
   Покрышки и шины с добавлением гальванического шлама отличаются выносливостью и пластичностью.

Утилизация бурового шлама: захоронение, переработка, центрифугирование

Состав и виды шламов, влияние на окружающую среду, способы утилизации

Переработка и хранение красного шлама: последствия и опасности

Утилизация покрышек: переработка резиновых старых автопокрышек

Отходы от ремонтных и строительных работ

Что такое промышленные отходы, методы ликвидации и захоронения

Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки

Утилизация СОЖ, фреонов, тормозной жидкости, эмульсий

Способы и оборудование для переработки, утилизации металла

Очистка сточных вод предприятий: методы и оценка эффективности

Переработка и утилизация драгметаллов: обработка лома оборудования с драгоценными металлами

Утилизация и переработка радиоактивных отходов

Источник

Переработка отходов гальванических производств

При производстве машиностроительной продукции многие предприятия для повышения коррозионной стойкости и улучшения внешнего вида металлических деталей наносят на них гальваниче­ские покрытия. В гальваническом производстве образуются сточ­ные воды, которые содержат такие металлы, как хром, никель, свинец, медь, кадмий, цинк, олово и др. Длительное их поступле­ние в организм с водой или пищей даже в незначительных дозах приводит к нарушению функционирования центральной нервной системы, внутренних органов, эндокринной и других жизненно важных систем организма.

Значительная часть предприятий с гальваническим производст­вом не имеет очистных сооружений и сбрасывает промышленные стоки в городскую канализацию. Многие предприятия, хотя и про­изводят очистку сточных вод, полной нейтрализации токсичных компонентов не добиваются и также сбрасывают в канализацию большое количество вредных веществ.

Сточные воды гальванических производств подразделяют на от­работанные и промывные. Отработанные сточные воды образуются при смене технологических растворов на свежие, промывные — при промывке деталей с нанесенным покрытием. Характерной особен­ностью всех сточных вод гальванических производств является низкая концентрация кислот и высокая концентрация ионов ме­таллов.

Методы очистки сточных вод гальванических производств под­разделяются на химические, электрохимические и физические. Система очистки сточных вод может быть проточной и замкнутой. При проточной системе очистки сточные воды после нейтрализа­ции сбрасываются в канализацию. Замкнутые системы очистки ис­пользуют в технологическом цикле очищенные сточные воды. Ко­нечно, замкнутая система требует от предприятия более глубокой очистки сточных вод, но ее использование исключает сброс токсич­ных веществ в городскую канализацию, поэтому она более про­грессивна и предпочтительна.

Наиболее перспективны безреагентные способы очистки гальва­нических сточных вод, например электрокоагуляционный. Пре­имущества таких методов по сравнению с технологиями, использу­ющими химические вещества для осаждения мелкодисперсных шламов, заключаются в сокращении продолжительности процесса и производственных площадей, непрерывности процесса и повыше­нии качества очищенной воды.

При отстаивании сточных вод гальванических производств в шламонакопителях образуются шламы, которые представляют со­бой коллоидные системы, состоящие из мелкодисперсных нераство­римых частиц, находящихся во взвешенном состоянии в воде. Их состав и количество колеблются в широком интервале в зависимо­сти от типа производства.

При очистке сточных вод гальванического производства мето­дом коагуляции образующиеся шламы содержат в пересчете на су­хое вещество, %: 30-70 железа, 5-10 хрома, 2-5 никеля, 1-3 кальция, 1- 2 магния и другие элементы.

Во многих случаях шламы сбрасываются в шламонакопители, отвалы и пруды, загрязняя как воздушный бассейн, так и подзем­ные и поверхностные воды.

При их захоронении в шламонакопителях помимо ущерба, на­носимого окружающей среде, одновременно теряется большое ко­личество ценного сырья. Повторное использование извлеченных из шламов материалов, наоборот, позволяет в ощутимых количествах экономить природные ресурсы и снизить нагрузку на окружающую среду.

При утилизации шламов гальванических производств применя­ют следующие методы: химические, физико-химические, термиче­ские и их комбинации. Важнейшей операцией при утилизации этих шламов является обезвоживание, поскольку содержание воды в них достигает 99%. Для обезвоживания шламов применяют фильтрование, центрифугирование, для чего используют камерные и ленточные прессы, а также фильтрующие центрифуги. Заключи­тельную стадию обезвоживания проводят на фильтр-прессах при давлении до 1,5 МПа. После фильтрования содержание сухого ве­щества может составлять 30 — 70% (масс.). Дальнейшее удаление влаги до содержания не более 10% (масс.) проводят с помощью сушки в барабанных и других сушилках. Полученный сухой поро­шок является ценным сырьем для получения товарной продукции.

Огневая обработка позволяет полностью обезвредить шламы и получить безвредные продукты горения и зольные остатки, состоя­щие из оксидов металлов. Наряду с прямым сжиганием термиче­ские методы часто являются составной частью комплексных техно­логий обезвреживания и утилизации шламов. В этих технологиях термическая обработка либо предшествует, либо следует за физи­ко-химическим или химическим процессом выделения ценных ма­териалов из шламов.

Для обжига гальванических шламов применяют барабанные печи с противоточной системой термической обработки. Для этих же целей используют циклонные печи с верхним выводом газов, прокаливание в которых обеспечивает полное обезвреживание шлама за счет сгорания токсичных органических веществ и улав­ливание ценных минеральных продуктов. Дозирование шлама в циклонную печь осуществляется двухвалковым шнеком. При пере­работке шламов используют газообразное топливо для разогрева реактора.

Малые габариты циклонных реакторов обусловливают незначи­тельные потери тепла в окружающую среду. В сочетании с низким коэффициентом расхода воздуха это позволяет осуществлять сжи­гание обводненных шламов при повышенных температурах с жид­ким шлакоудалением, что недостижимо в барабанных и шахтных печах. Кроме того, циклонные реакторы обладают повышенной се — парационной эффективностью, вследствие чего выделяющиеся газы содержат меньше пыли, что облегчает их обработку перед выбро­сом в атмосферу.

Работоспособность огневых реакторов, полнота выжигания ор­ганических веществ из шлама зависят от температуры процесса го­рения. При этом наиболее целесообразно образующиеся при горе­нии шлаки удалять в жидком состоянии, при котором обеспечива­ется высокая полнота окисления выделяющихся продуктов. При твердом шлакоудалении, т. е. когда температура процесса недоста­точна для расплавления шлака, не происходит полного выжигания веществ из шлама.

При огневой переработке гальванических шламов температура отходящих газов составляет для различных процессов от 900 до 1600 °С, коэффициент расхода воздуха — от 0,35 до 1,2. Удельная объемная нагрузка реактора составляет около 600 кг/ч шлама на 1 м реактора.

Обезвоженные гальванические шламы используют в промыш­ленности строительных материалов. Для устранения экологической опасности отходов гальванических производств используют метод химической фиксации токсичных соединений, находящихся в шла­ме. Фиксация производится путем ферритизации, силикатизации, отверждения с использованием вяжущих материалов и спекания твердой фазы.

Например, хромсодержащие шламы после сушки используют в производстве декоративного стекла в качестве красителей. В зави­симости от состава шлама можно получить стекла следующих цве­тов: зеленого, синего, коричневого, черного и их оттенков.

Использование до 10% порошка, полученного в результате сушки шлама, в составе глазури керамических облицовочных пли­ток позволяет увеличить их глянец. Варку стекла для получения таких плиток производят при 1410 — 1460 °С в слабовосстанови­тельной или окислительной среде.

Добавка 3% порошка в смесь для изготовления строительной керамики позволяет повысить ее прочностные свойства. Обжигают керамику в туннельной печи при 980 °С.

При изготовлении кирпичей в глину добавляют 3-5% обезво­женных шламов с влажностью 60 — 80%, что позволяет улучшить технологические свойства композиции. Использование обезвожен­ного порошка при изготовлении керамической черепицы повышает ее прочностные свойства.

Гидроксидные шламы гальванических производств добавляют в количестве до 5% в асфальт, бетон, гипсовые смеси. Незначитель­ное распыление частиц асфальта в процессе эксплуатации дорож­ного покрытия не вносит существенных изменений в химический состав грунта и дренажных вод.

Железосодержащие шламы после сушки используют для полу­чения керамзита, а также для производства высококачественных ферросплавов. При получении ферросплавов обезвоженный шлам при содержании влаги до 10% смешивают с окалиной, золой, угольной пылью и другими компонентами, затем прессуют в виде брикетов, которые используют вместе с коксом и флюсами для получения ферросплавов методом восстановительной плавки.

Весьма перспективны гидрометаллургические методы перера­ботки гальванических шламов, так как они позволяют селективно извлечь практически все цветные металлы. Влажность используе­мых в этих процессах шламов не должна превышать 10%, а масса отдельных кусков не должна быть более 1 кг. Хорошим способом выщелачивания цветных металлов, например меди, цинка и др., является экстракция на ионообменных смолах в органическом экс — трагенте с последующей реэкстракцией меди из раствора серной кислотой и дальнейшим электролитическим осаждением меди. Из­влечение других металлов возможно с помощью других экстраген — тов. Однако при разработке таких технологий следует помнить, что в шламах различные металлы несовместимы между собой, так, цинк является ядом для никеля, свинец — для цинка и никеля и т. п. Последнее обстоятельство приводит к тому, что во многих случаях регенерация металлов из шламов гальванического произ­водства не производится.

Источник