Твердые отходы машиностроительных предприятий. Методы утилизации

Металлургия.

В результате взаимодействия золы топлива, компонентов пустой породы и флюсов образуются металлургические шлаки. В зависимости от состава различают основные, в которых преобладают оксиды кальция и магния; кислые, отличающиеся повышенным содержанием оксидов кремния и алюминия, и нейтральные – доменные шлаки. Шлаки содержат богатый спектр химических соединений, поэтому являются ценным сырьем для получения строительных материалов и изделий, являющихся более качественными и дешевыми, чем получаемые из природного сырья.

Основным способом переработки шлаков в настоящее время является их грануляция.

Сталеплавильные шлаки содержат железо, MnO, различные оксиды и сульфиды. Около половины перерабатываемой массы этих шлаков идет на изготовление щебня, около трети используется в качестве оборотного продукта, примерно пятая часть перерабатывается в удобрения для сельского хозяйства. При переработке этих шлаков с помощью электромагнитных сепараторов из них извлекается металл.

Согласно химическому составу шлаки цветной металлургии могут быть условно объединены в три группы:

1.                  шлаки никелевых заводов и часть шлаков медных заводов, отличающихся малым содержанием цветных металлов и железа.

2.                  медные шлаки, отличающиеся значительным содержанием железа, малым содержанием меди и наличием ≤5% Zn и Pb.

3.                  оловянные, свинцовые и часть медных шлаков, отличающихся значительным содержанием Zn, Pb и Sn.

Технологическая схема переработки шлаков выбирается в зависимости от их состава и физико-химических свойств и может включать как гидрометаллургические, так и пирометаллургические способы извлечения металлов. При пирометаллургическом способе осуществляют восстановление металлов из их безводных соединений в условиях высоких температур. Гидрометаллургический метод связан с восстановлением металлов из водных растворов их соединений различными методами.

 

Энергетические установки.

Основными компонентами, выбрасываемыми в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках, являются CO2 и H2O, продукты неполного сгорания топлива– оксид углерода, сажа, углеводороды, несгоревшие частицы твердого топлива, зола, шлаки и прочие механические примеси. По объему образования и составу твердые отходы сжигания топлив-золы и шлаки – близки к металлургическим шлакам. На 80-90% химический состав золошлаковых отходов представлен оксидами Si, Al, Fe, Ca и Mg,  помимо этого в них присутствуют соединения Ti, V, Ge, Ga, S, а также несгоревшие частицы топлив. Золы сланцев и торфа содержат значительные количества CaO и используются для известкования кислых почв вследствие содержания значительных количеств К и Р, а также микроэлементов, необходимых ряду с/х культур, они применяются практически без какой-либо  дополнительной обработки в качестве удобрений. Некоторые виды золошлаковых отходов используют в качестве агентов очистки промстоков.

Золы углей и нефтей содержат многие металлы. Максимальные концентрации Sr, V, Zn, Ge в золе углей могут достигать 10 кг/т. В золе нефтей содержание V2O5 в отдельных случаях достигает по массе 65%. Зола торфа содержит значительные количества U, Co, Cu, Ni, Zn, V, Pb.

Экологическое совершенствование теплоэнергетики идет по различным взаимодополняющим направлениям.

–                       улавливание, обезвреживание и целевая переработка газообразных выбросов, использование твердых отходов в других производствах и минимизация водопотребления.

–                       "улучшение" топлива путем предварительного удаления из него вредных примесей или переработки твердого горючего на жидкие продукты.

–                       использование принципиально отличных от реакции горения источников энергии.

В машиностроении используются:

-                      литейная

-                      сварочная

-                      прокатная

-                      кузнечно-прессовая

-                      электрохимическая

-                      механическая

обработка металлов

 

Наиболее крупные источники пылегазовыделения – вагранки, электродуговые и индукционные печи в литейном производстве. Выбросы электродуговых печей: Fe2O3, Mn2O5, Al2O3, SiO2, CaO, MgO и хлориды, оксиды Cr и Р.

Вагранки: SiO2, CaO, Al2O3, Mg, Fe(2)O3, широкий спектр дисперсности  пыли – 1-150  мкм (основа  60% - свыше 60 мкм).

Прокатно-кузнечное производство. Основа отходов - окалина, составляет 2-4% от массы материала. Большое выделение пыли, туманов кислот, масел.

 

Сварка. Для удаления оксидной пленки с поверхности металла используют сварочные флюсы в которые входят: SiO2, B2O3, TiO3.

Для удаления вредных веществ используют различные химические реакции.

(удаление Р – его окисление).

 

Шлаки цветной металлургии. * Шлаки никелевых заводов и часть шлаков медных заводов ( отличающиеся малым содержанием цветных металлов и Fe ) – ПЕРЕРАБОТКА  * Медные шлаки, с значительным содержанием железа, малым содержанием меди и наличием =< Zn  и Pb. – Выгодно перерабатывать  с комплексным извлечением Fe, Zn и Pb  +  утилизация силикатной части. * Оловянные, свинцовые и часть медных шлаков со значительным содержанием Zn, Pb, Sr – выгодно извлечение, даже без комплексной переработки. *

Гидрометаллургический способ – восстановление металлов из водных растворов их соединений различными методами.

Пирометрический метод – восстановление  металлов из их  безводных соединений в условии высокой температуры.

 

Наличие в рабочей жидкости продуктов анодного растворения (шламов) приводит к ухудшению качества поверхности, снижению точности обработки и производительности процесса. Шлам обычно состоит из оксидов или гидроксидов Ме, нераствор. в электролите и образующих суспензии или коллоидный раствор. Также возможно извлеч. из шламов осн. дорогостоящих элем. Ni, Co, Mo, W, Cr в виде чистых элем. или их солей.

Суть пирометаллургического способа связана с восст. Ме при высоких t. Процессы восстан. Ме из водных растворов их солей различн. методами относят к гидрометаллургии.

Одно из направлений использования шламов – их использ. в кач-ве катализаторов для нефтехимич. производства. Для снижения экол. последствий влияния ионов тяж. Ме, содерж. в шламе, можно связать ионы металлов в нераствор. соединения термической обработкой. Далее получить композиты с глиной и использовать их в строит. индустрии, в производстве керамики, красителей и стекла.