Технология переработки шламов гальванических производств и утилизации соединений тяжелых металлов

• Автор: Токач, Юлия Егоровна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 154 с. : ил.

1. Литературный обзор.

1.1. Загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами

1.2. Отходы, образующиеся в гальванических производствах

1.2.1. Сточные воды гальванического производства

1.2.2. Образование и свойства галышношламов

1.3. Основные методы очистки стоков гальванических производств.

1.3.1. Механические методы.

1.3.2. Реагентные методы очистки.

1.3.3. Электрохимические методы

1.3.3.1 .Электрокоагуляционный метод.

1.3.3.2. Метод электролиза.

1.3.4. Сорбционные методы
1.4. Флотационный процесс. Его сущность и особенности
1.5. Назначение и классификация флотационных реагентов.
1.6. Ионная флотация.
1.7. Электрофлотация.
1.8. Обезвоживание гальванических шламов.
1.9. Утилизация гальванических шламов
1 Регенерация металлов из гальванических шламов
1 Механическая активация.
Выводы к главе.
Цель и задачи исследований.
2. Объекты и методы исследований.
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Образование и химический состав сточных вод и гальванического шлама ЗАО СОАТЭ.
2.1.2. Ксантогенат калия бутиловый.
2.1.3. Сульфонол.
2.1.4. Хлорид натрия.
2.1.5. Гидроксид натрия
2.2. Методики эксперимента.
2.2.1. Количественный анализ ионов металлов
2.2.1.1. Фотоколоримстричсский метод.
2.2.1.2. Методика анализа ионов меди.
2.2.1.3. Методика анализа ионов никеля.
2.2.1.4. Методика анализа ионов железа.
2.2.1.5. Методика определения ионов цинка
2.2.2. Методика определении водной вытяжки
2.2.3. Определение влажности.
2.2.4. Методика проведения качественного рентгеиофазового анализа
2.2.5. Определение гранулометрии веществ.
2.2.6. Определение насыпной плотности
2.2.7. Методика определения содержания растворимых форм металлов атомноабсорбционным методом.
2.2.8. Методика проведения экспериментов по элсктрофлотациоипому извлечению ионов металлов из растворов.
2.2.9. Определение класса опасности отходов гальванических шламов
3. Основные закономерности перевода труднорастворимых солей тяжелых металлов в водорастворимые соединения
3.1. Получение водорастворимых солей металлов методом хлорирующего обжига.
3.1.1. Определение количества С1 для хлорирующего обжига
3.1.2. Влияние температуры хлорирующего обжига на степень извлечения металлов в раствор.
3.1.3. Определение зависимости эффективности извлечения металлов в раствор от времени обжига
3.2. Исследование процесса выщелачивания.
3.2.1. Влияние выщелачиваемой среды на эффективность извлечения металлов в раствор.
3.3. Влияние степени измельчения шлама на эффективность извлечения металлов в раствор.
3.4. Исследование влияния процессов механохимической активации па эффективность извлечения меюллов в раствор.
Выводы к главе.
4. Основные закономерности извлечения тяжелых металлов из растворов
4.1. Извлечение металлов из слабоконцентрироваиных растворов методом ионной флотации
4.2. Комплексное извлечение ионов металлов из концентрированных растворов методом электрофлотации
4.2.1. Влияние плотности тока на электрофлотациопиое извлечение
4.3. Особенности селективного извлечения тяжелых металлов из растворов.
4.3.1 .Селективное извлечение ионов металлов из комплексных растворов
4.4. Определение класса опасности гальванических шламов
Выводы к главе.
5.Математическое описание эксперимента.
5.1. Методика аппроксимации экспериментальных кривых аналитическими выражениями
5.2. Математическое описание процесса флотации частиц металла из раствора .
6. Разработка технологии переработки гальванических шламов
6.1. Разработка технологической схемы и описание технологического процесса
Выводы к главе
7. Экономические показатели.
7.1. Плата за негативное воздействие на окружающую среду.
7.2. Базовые нормативы платы за негативное воздействие на окружающую среду.
7.3. Определение величины предотвращенного экологического ущерба окружающей природной среде от снижения класса опасности шламов гальванического производства.
Общие выводы
Список используемой литературы


В связи с изложенным выше, гальванические цехи оборудованы отдельными промышленными канализационными системами для стока кислотнощелочных, цианидсодержащих, хромсодержащих электролитов и отработанных растворов. В некоторых случаях бывает целесообразным не производить сброс отработанных растворов в канализационную сеть, а использовать эти растворы для подкисла шя и подщелачивапия 1,. Гальванические цщамы представляют собой пастообразную массу от тмносерого до тмнокоричневого цвета, плотностью 1,1, гсм3 и влажностью от до в пересчете на несвязанную влагу , 3,,9. В значительных количествах в гальванических шламах содержатся тяжлые металлы. Характерный фракционнодисперсный состав гальванического шлама приведн в табл. Содержание тяжелых металлов в гальванических шламах приведено в табл. Таблица 1. Таблица 1. Си
Сгобщ. Ре общ. Мелкодисперсные частицы состоят в основном из минеральной составляющей. Органические соединения практически отсутствуют 0,2 мгкг. Согласно литературным данным , гальванические шламы характеризуются сложностью и нестабильностью состава, химический состав обезвоженного шлама приведн в табл. Одна тонна гальваношлама может содержать в кг хрома общ. I никеля 2,,3 марганца 1,,2. Таблица 1. Соединение Массовое содержание,
А1А 2
РеО ,. ТЮ2 . ЫЮ 0,,
ХпО . МйО 1. К,О 0. Кта,0 0,1
Гальванический шлам образуется при переработке жидких отходов сточных и промывных вод, отработанных технологических растворов и электролитов, а также концентратов, образующихся при использовании некоторых методов очистки, таких как ионообменный, электродиализный, обратноосмотический и ультрафил ьтрационпый, сорбционный и экстракционный, метод выпаривания, а также диафрагменный электролиз. Первым источником является реагентный метод очистки сточных вод, суть которого состоит в переводе ионов тяжлых металлов в малорастворимые и слабодиссоциирующие соединения гидроксиды или основные карбонаты при нейтрализации сточных вод с помощью различных щелочных реагентов едким натром, оксидом кальция негашная известь, гидроксидом кальция гашная известь, карбонатом натрия кальцинированная сода, карбонатом кальция известняк, мел, мрамор, карбонатом магния магнезит, смесыо карбонатов магния и кальция доломит. Второй источник. Неравномерное растворение анодов, так называемое шламление анодов. Данное явление обусловлено неоднородной структурой анода, что присуще, главным образом, литым анодам. Образующийся при неравномерном растворении таких анодов и оседающий на дно ванн анодный шлам представляет собой тврдые частицы анодного материала медь, кадмий, никель, цинк и др При хромировании с применением свинцовых анодов возможно образование шлама, состоящего из отслоившейся от анодов плнки диоксида свинца. Кроме того, анодный шлам может образовываться при механической чистке анодов, что характерно для процесса хромирования. Третьим источником является чистка ванн. Под чисткой ванн подразумевают очистку электролитов от нерасгворнпых и растворнных примесей. Нерастворимые соединения, образующиеся при очистке электролитов от растворнных примесей сульфатов, карбонатов, ионов железа, цинка, меди, кадмия, свинца, олова и никеля, в запрашиваемых процессах представляют собой сульфат и карбонат бария, гидроксид железа III, гидроксид или карбонат цинка, сульфиды меди, кадмия, свинца, олова и никеля. Из всех методов очистки гальванических сточных вод только реагентный, электрокоагуляционный, гальванокоагуляционный, электрофлотационный методы и метод прямого электролиза приводят к образованию твердых шламов. Целесообразность выбора того или иного метода и схемы очистки промышленных стоков зависит от состава и объема стока, концентрации загрязнений и технологических требований к очищенным сточным водам, необходимости регенерации, утилизации и повторного использования стоков и ценных компонентов, требуемых материальных и энергетических ресурсов, экономических показателей и соответствия определенному уровню экологических требований. Обычно механическая очистка предшествует физикохимическим методам очистки. Она обеспечивает выделение крупнодисперсных взвешенных частиц минерального и органического происхождения .