Отмывка водорастворимых частей шлама. Химический и минералогический состав шламового поля ГУП «ТАЛКО» | Статья в сборнике международной научной конференции

Библиографическое описание:

Низов В. А., Назаров З. С., Каюмов А. М. Отмывка водорастворимых частей шлама. Химический и минералогический состав шламового поля ГУП «ТАЛКО» [Текст] // Технические науки: традиции и инновации: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Казань, март 2018 г.). — Казань: Молодой ученый, 2018. — С. 99-103. — URL https://moluch.ru/conf/tech/archive/287/12009/ (дата обращения: 25.06.2018).



Совершенствование существующих и новых наукоемких технологий способствует решению актуальной проблемы — переработке промышленных отходов производства алюминия и местного алюмофторсодержащего сырья, и снижению наносимого ущерба окружающей среде твердыми и газообразными отходами производства.

При этом важнейшими становятся вопросы создания безотходных производств на базе новых технологий, утилизации отходов производства, рационального ресурс обеспечения при росте дефицита природных ресурсов, эффективного их использования, в первую очередь путем вовлечения в производство вторичных ресурсов, образующихся в самом производстве.

Известно, что на территории ГУП «ТАЛКО» складированы сотни тысяч тонн отходов, содержащих: углерод, глинозем, криолит, фториды, сульфат и карбонат натрия, а шламовые поля завода занимают значительные полезные площади и загрязняют окружающую среду региона.

Ключевые слова: отмывка переработка шламовых отходов, глинозем-содержащее сырье

Шлам электролизного производства является одним из основных углерод, фтор глинозёмсодержащих отходов производства алюминия. В настоящее время на Таджикском алюминиевом компания накоплены, по приблизительным оценкам, сотни тысяч тонн шламов, которые складируются на шламовых полях и загрязняют окружающую среду в регионе.

Для того чтобы разработать действенные и экологически эффективные технологические схемы переработки шламов, необходимо было выяснить зависимость состава и характеристики образцов шламов от местонахождения в шламовом поле, от времени года "(степени освобождения!), от сроков хранения в отходах.

С этой целью нами была поставлена задача исследования топографического, послойного, химического и минералогического составов шламового поля Таджикского алюминиевого компания. Для этого был исследован химический и минералогический состав 4 проб, Типичный компонентный состав твердой фазы шламовых полей определен на основе образцов отобранных в 2016 году

Топографический анализ состава шламового поля проводился на основе забора 5 проб из 30 точек шламового поля на глубине от 20 до 50 см. Результаты средних химических и минералогических составов приведены в таблице 1.

Как следует из данных таблицы 1, содержание углерода и водорастворимая часть изменяются соответственно от 11,8 до 31,6 и от 5,1 до 41,5 масс % от веса сухого шлама и эти значения зависят от технологического процесса газоочистки завода и от степени и длительности воздействия атмосферных «осадков на шлам.

Таким образом, результаты проведенных анализов показывают, что использованию этих отходов в качестве возвратных для получения электролизом алюминия препятствует наличие в них углерода, сульфатов и карбонатов. Поэтому для переработки этих отходов требуется специальная технологическая линия, которая должна включать отмывку водорастворимой части и обезуглероживание шлама.

Для реализации выдвинутой гипотезы было предложено использовать восходящий поток с переменным гидродинамическим режимом. Предполагалось отмыть твердую фазу от сульфата натрия и исследовать возможности фракционирования углеродной составляющей. Схема пилотной лабораторной установки на основе пульсационной колонны с насадкой КРИМЗ представлена на Рис.1

Рис. 1. Схема пилотной лабораторной установки на основе пульсационной колонны

1-калона, 2-пулсация, 3-бункер верхние продукта, 4-насос,5-вход шлама,6-бункер ниже продукта, 7,8-серкуляционная труба

Использованы два режима. Первый из них осуществлялся в режиме фракционирования при линейных скоростях восходящего потока в диапазоне 5- 10 м/час Второй режим реализован в присутствии флоокулянта и преследовал цель определить предельно возможную скорость восходящего потока, исключающую значимый выход твердой фазы с верхним сливом колонны. Результаты исследований в первом режиме представлены дифрактограммами продуктов твердой фазы верхнего и нижнего сливов колонны

Рис. 2. Рентгенофазовые исследования шлама

Данные рентгенофазовых исследований позволяют сделать вывод, что значимого обогащения верхнего слива углеродной составляющей не происходит, а удельные нагрузки на рабочее сечение колонны по твердой фазе не представляют возможности реализовать этот процесс в промышленных масштабах.

Второй режим исследований показал, что в качестве флокулянтов могут быть с успехом использованы производные полиакриламида, в частности Престол 6240 широко применяемый в технологиях обработки сточных вод. Достигнутая скорость восходящего потока составила 19,2–20 м/час. Достигнутая величина предельной линейной скорости восходящего потока в режиме флокуляции позволяет иметь значимые удельные нагрузки по твердой фазе в рабочем сечении колонны и одновременно снизит до минимума содержание сульфатов в возвратных продуктах.

Как видно из таблицы 2, выявленные закономерности характерны как для образцов с максимальным содержанием водорастворимой части (41,5 %), так и для образцов с минимальным ее содержанием (5,1 %).

Таблица 1

Химический состав шламового поля, масса%

Наименование компонентов, масс%

А13+

Na+

S042"

СО32-

С

Fe3+

Si4+

На глубине, см

Водорастворимая часть

1

21,2

20,1

14,3

2,43

0,375

34,3

0,3

0,2

20

5,1

2

21,6

23,4

16,3

4,06

2,93

26,8

0,2

0,3

25

13,5

3

11,8

27,7

19,5

13,2

5,57

19,4

0,25

0,4

30

31,6

4

16,7

29,8

12,4

16,69

8,37

13,8

0,15

0,25

40

41,5

5

19,9

26,8

,16,9

4,79

1,87

24,8

0,4

0,2

50

11,7

Минералогический состав шламового поля, масса %

Наименование минералов, масса%

А1203

Na3AlF6

Na2S04

Na2C03

NaF

С

Fe203

Si02

На глубине,

CM

Водорастворимая часть

1

33,6

26,3

3,5

0,3

1,3

34,3

0,39

0,306

20

5,1

2

30,52

28,99

8,1

12,88

1,5

26,8

0,26

0,45

25

13,5

3

13,36

34,68

18,3

11,51

1,6

19,4

0,32

0,61

30

31,6

4

24,06

20,31

23,12

16,60

1,45

13,8

0,19

0,38

40

41,5

5

30,01

31,09

7,9

2,66

1,39

24,8

0,52

0,306

50

11,7

Результаты проведенных испытаний в полупромышленных условиях для определения химического и минералогического составов и продуктов отмывки приведены в таблицах 2, 3

Таблица 2

Химический состав исходного сырья ипродуктов отмывки шлама

Наименование компонентов, масс%

Наименование сырья ипродукции

Не отмытый шлам, масс% (высушенный)

водорастворимая

часть, масс% (высушенная)

Водонерастворимая часть, масс% (высушенная)

1

А1

8,8

-

24,8

2

Na+

30,1

60,1

18,32

3

F

7,3

0,8

13,58

4

so42-

16,69

І

33,4

0,3

5

СОз2" '

1,87

3,6

од

6

С

19,2

-

38,0

7

Fe3+

0,4

-

0,45

8

Si4+

0,2

-

0,3

Таблица 3

Минералогический состав исходного сырья и продуктов отмывки шлама

Наименование компонентов,

масса%

Наименование сырья ипродукции

Не отмытый шлам, масса%

(высушенный)

Водорастворимая часть, масса% (высушенная)

Водонерастворимая часть, масса%

(высушенная)

1

А1203

17,3

-

31,4

2

Na3AlF6

13,5

-

25,0

3

Na2S04

30,2

61,6

0,6

4

Na2C03+NaHC03

11,6

24,1

0,3

5

С

19,2

-

38

6

Fe203

0,6

-

-

7

Si02

0,4

-

0,7

8

NaF

5,3

11,8

0,2

Литература:

  1. Рузиев Д. Р. Физико-химические основы комплексной переработки отходов алюминиевого производства: Автореф. дис. канд. техн. наук.-Душанбе, 1998. -21-с.
  2. Разработка технологии утилизации отходов производства алюминия.-Душанбе, 1994.-.15 с.
  3. Государственная экологическая программа Республики Таджикистана период 1998–2008 гг. Министерство охраны природы.1998. -159 с.
  4. Сафиев X., Мирзоев Б., Мирсаидов У. М. Промышленные отходы -эффективные реагенты при комплексной переработке местного сырья Таджикистана//Первая Международная научно-техн. конф. «Технические системы и социально-правовые принципы экологической безопасности»: Сборник докл. -Ленинград, 1991. -С.125–128.
  5. Запольский А. И., Баран А. А. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки вод. Свойства, получение, применение. Л.: Химия, 1987 -208с.
Основные термины (генерируются автоматически): водорастворимая часть, твердая фаза, шламовое поле, минералогический состав, восходящий поток, масса, наименование компонентов, исходное сырье, пилотная лабораторная установка, химический состав.

Ключевые слова

отмывка переработка шламовых отходов, глинозем-содержащее сырье

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос