Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние проблемы утилизации и обезвреживания гальваношламов (обзор литературы) . 9
1.1 Состав и свойства осадков гальванических сточных вод... 9
1.2 Извлечение ценных компонентов из гальванических шламов ... 13
1.3 Утилизация шламов гальванических производств... 17
1.4 Методы обезвреживания гальванических шламов... 26
Глава 2. Объекты и методы проведения исследований (экспериментальная часть)... 31
2.1 Объекты исследований и методики определения их основных свойств... 31
2.2 Схема и описание работы лабораторной установки. Методики определения основных параметров процесса ферритизации ... 34
2.3 Методики определения вымываемости тяжелых металлов из ферритизированных гальваношламов... 39
2.4 Методики исследования процессов очистки сточных вод с применением ферритизированного гальваношлама... 40
Глава 3. Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение... 41
3.1 Основные направления физико-химических процессов образования ферритов при ферритизации гальваношламов ... 41
3.2 Ферритизация модельных однокомпонентных шламов... 44
3.3 Ферритизация модельных многокомпонентных шламов... 52
3.4 Исследование процесса ферритизации производственных шламов... 57
3.5 Ферритизация шламов, длительное время находящихся на хранении... 66
3.6 Исследование экологической опасности ферритизированных шламов и возможности их захоронения в открытом грунте ... 69
3.7 Исследование возможности использования ферритизированных шламов в процессах очистки гальванических сточных вод... 73
Глава 4. Разработка технологии обезвреживания шламов гальванических производств методом ферритизации ... 80
Выводы... 88
Перечень условных обозначений, единиц и символов... 90
Литература... 91
Приложения.. 110
- Извлечение ценных компонентов из гальванических шламов
- Схема и описание работы лабораторной установки. Методики определения основных параметров процесса ферритизации
- Основные направления физико-химических процессов образования ферритов при ферритизации гальваношламов
- Исследование экологической опасности ферритизированных шламов и возможности их захоронения в открытом грунте
Введение к работе
Одной из наиболее актуальных экологических проблем промышленных предприятий, имеющих в своем технологическом цикле гальванические процессы, является проблема ликвидации гальванических шламов (ГШ) — осадков, образующихся при очистке гальванических сточных вод (СВ) реагентным, электрокоагуляционным и другими методами. ГШ представляют собой смесь труднорастворимых гидроксидов, карбонатов, частично сульфидов тяжелых металлов (ТМ), соединений кальция и железа. Вследствие токсичности ионов тяжелых металлов (ИТМ), содержащихся в шламах (Си, Ni, Zn, Cr, Pb, Cd), и их заметной растворимости в атмосферных осадках, ГШ относятся к III классу опасности [1]. В соответствии с СанПиН 3183-84 [2] для захоронения гальваношламов необходимы специальные полигоны, исключающие вынос ИТМ в окружающую среду. Поскольку в России ежегодно образуются миллионы тонн ГШ [3], а указанных полигонов не хватает, возможность размещения данных отходов на своей территории у подавляющего большинства предприятий полностью исчерпана. Острота данной проблемы обусловлена отсутствием рентабельных способов переработки смешанных гальваношламов и экологически безопасных методов их утилизации [4-6].
Наиболее целесообразным выходом из сложившейся ситуации является создание технологий обезвреживания ГШ, позволяющих снизить их растворимость в атмосферных осадках, и тем самым уменьшить их экологическую опасность для окружающей среды. Размещение таких отходов можно осуществлять на открытых площадках (полигонах твердых бытовых отходов (ТБО), выработанных карьерах) не прибегая к строительству специальных полигонов токсичных промышленных отходов. При этом остается возможность дальнейшего использования ценных компонентов ГШ.
В последние годы появились сведения о возможности снижения экологической опасности шламов методом низкотемпературной ферритизации [1,5,7,8].
Однако в имеющихся публикациях по ферритизации ГШ отсутствуют конкретные показатели процесса, позволяющие реализовать его на практике. В связи с этим настоящая работа посвящена исследованию и оптимизации основных параметров процесса ферритизации, определению экологической безопасности получаемых ферритизированных шламов, поиску путей их дальнейшего использования.
Цель исследований — исследовать процесс ферритизации шламов гальванических производств и установить оптимальные условия получения малотоксичных продуктов для окружающей среды.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
Определить и оптимизировать основные параметры процесса ферритизации на модельных и реальных гальванических шламах, содержащих ионы тяжелых металлов, выявить зависимость указанных параметров от состава исходных осадков. Исследовать выщелачиваемость катионов металлов из шламов в водной и слабокислой средах.
Исследовать возможность ферритизации производственных шламов, длительное время (два года и более) находящихся на хранении.
Исследовать интенсивность и динамику вымываемости тяжелых металлов из ферритизированных шламов, установить класс опасности данных отходов для окружающей среды.
Изучить возможность применения ферритизированных шламов для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Разработать технологию обезвреживания гальванических шламов методом ферритизации.
Исследования проводились в соответствии с тематическим планом научно-исследовательской работы №600101 «Исследования научных основ и прикладных задач безопасности и экологичности технобиосистем» Ульяновского государственного технического университета, тематическим планом научно-исследовательских работ Ульяновского государственного университета по на-
-6-правлению: «Комплексные металлосодержащие соединения с редокс-лиган-дами» и являлись составной частью научно-исследовательских работ Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. Научная новизна:
Установлены и оптимизированы основные параметры процесса ферритизации производственных гальваношламов, содержащих ионы меди, никеля, цинка, хрома, свинца и кадмия. Выявлена зависимость указанных параметров от состава исходных шламов.
Впервые предложен способ обработки гальваношламов, длительное время находящихся на хранении, позволяющий восстанавливать их химическую активность и обезвреживать данные отходы методом ферритизации.
Определена интенсивность и динамика вымываемости ионов тяжелых металлов из ферритизированных шламов.
Установлена возможность использования ферритизированных шламов для очистки гальванических сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Впервые, применительно к условиям конкретного предприятия, разработана и внедрена технология ферритизации гальваношламов, позволяющая получать практически нетоксичные отходы.
На защиту выносятся:
условия обезвреживания гальванических шламов методом ферритизации с целью снижения их экологической опасности;
возможность кислотной активации производственных шламов, длительное время находящихся на хранении, с дальнейшим их обезвреживанием методом ферритизации;
сравнительные показатели экологической опасности исходных и ферритизированных шламов;
возможность использования ферритизированных шламов в процессах очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов.
Практическая значимость работы. Разработанная технология феррити-зации шламов гальванических производств внедрена на ОАО «Утес» (г. Ульяновск). Результаты работы используются в учебном процессе Ульяновского государственного технического университета при чтении лекционного курса и проведении лабораторного практикума по дисциплине «Основы промышленной экологии» для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды».
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на ежегодных научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава УлГУ (2002) и УлГТУ (2003); на Международной научно-практической конференции «ПРОТЭК' 2001» (Москва, 2001); на V Международной научно-практической конференции «Экономика природопользования и природоохраны» (Пенза, 2002); на конференции «New Approaches in Coordination and Organo Metallic Chemistry. Look from 21-th Century» (H. Новгород, 2002); на заседаниях Ульяновского научного центра «Ноосферные знания и технологии» (Ульяновск, 2002); на V Всероссийской научно-технической конференции «Современные проблемы математики и естествознания» (Н.Новгород, 2003); на IV Международной научно-практической конференции «Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2003); на V Международной научно-практической конференции «Экономика, экология и общество России в 21-м столетии» (С.-Петербург, 2003); на VII Международных научных чтениях «Белые ночи-2003» (С.-Петербург, 2003); на XVII Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003); на Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы экологии и охраны природы. Пути их решения» (Ульяновск, 2003).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 130 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов и перечня условных обозначений, включает— 16 рисунков, 21 таблицу и приложения. Список литературы включает 177 наименований, в том числе 50 иностранных авторов.
Извлечение ценных компонентов из гальванических шламов
Извлечение цветных металлов из ГШ осуществляется путем перевода не-растворимого в воде осадка в растворенное состояние с последующим выделе-нием металлов различными физико-химическими и химическими методами. Разработанные на сегодняшний день технологии переработки ГШ основывают-ся на трех видах выщелачивания: кислотном, окисляющем и аммиачном.
В работах [22-25] рекомендуется использовать в качестве реагента кислот-ного выщелачивания серную кислоту. Во-первых, H2SO4 является дешевым реагентом и при необходимости может быть извлечена перегонкой. Во-вторых, теплота, выделяющаяся при добавлении к гидроксидным осадкам серной ки-слоты, повышает скорость выщелачивания без предварительного подогрева. В-третьих, для последующего селективного выделения металлов, как правило, требуется кислая среда. Но основное преимущество H2SO4 состоит в том, что применение сернокислотного выщелачивания обеспечивает наиболее полное выделение ТМ. По данным [26] при добавлении к осадку, содержащему (в %): Zn – 0,68; Fe – 0,01; Cr(Ш) – 0,85; Mn – 0,028; Cu – 0,3; Cd – 0,005; Ni – 0,71; Ca – 9,5 15%-ной серной кислоты при соотношении масс твердой фазы осадка и выщелачивающей жидкости (Т:Ж) равном 1:3 через 30мин в раствор переходит до 95% катионов металлов. Исследования, проведенные в США [27], показали, что после добавления к осадку, состоящему из гидроксидов Cd, Cr, Cu, Fe, Ni, Zn и гипса, концентрированной серной кислоты до рН 1,5 через 90мин в рас-твор переходят 99,3…99,7% металлов.
После осуществления кислотного выщелачивания ТМ из шлама, образует-ся вторичный осадок, состоящий в основном из гипса. Он не является безвред-ным, так как при воздействии на него воды концентрации тяжелых металлов в элюате могут достигать 2…8 мг/л [28]. После обработки осадка известью в со-отношении 10:1 он становится практически безвредным. Авторами [26,29] ус-тановлено, что обезвреженный осадок с влажностью 65% можно использовать в качестве присадки в производстве строительных материалов – железобетон-ных плит, балок, кирпича, а также в производстве некоторых теплоизоляцион-ных материалов.
Селективное извлечение металлов и их соединений из растворов, получае-мых при кислотном выщелачивании ГШ, может осуществляться экстракцией [30,31], сорбцией [26,32], химическим осаждением при разных значениях рН [33,34], ступенчатым электролизом при разных потенциалах [35,36] и цемента-цией на алюминии и железе [37,38].
Разработанные на сегодняшний день технологии извлечения металлов из сложных по составу смешанных шламов имеют целый ряд недостатков: высо-кие эксплуатационные затраты, многостадийность и сложность аппаратурного оформления процессов, применение токсичных органических реагентов. Кроме того, организация таких процессов требует больших капитальных вложений.
Промышленный опыт многих зарубежных стран по извлечению металлов из ГШ путем его растворения в серной кислоте и последующих операций суль-фидного осаждения, электролиза и экстракции металлов из раствора показал экономическую нецелесообразность разработанных технологий [39]. Окисляющее выщелачивание применяют главным образом для извлечения из осадков хрома в виде хромат-ионов. Процесс рентабелен при высоком про-центном содержании в осадках Cr(OH)3. В качестве окислителей применяют га-зообразный хлор, гипохлорит натрия, пероксид водорода.
Процесс выделения хрома из ГШ с применением Cl2 заключается в том, что суспензию осадка при соотношении Т:Ж = 1:1ё1:4 и температуре 60…85С подвергают хлорированию в слабощелочной среде путем барботажа газообраз-ного хлора [40]. Раствор, содержащий ионы Cr(VI), отделяют от осадка фильт-рацией. Концентрация хрома в полученном растворе составляет 19…20г/л, что соответствует выходу хрома около 95%. Полученный раствор хромата можно возвращать в технологические ванны. Основными недостатками окисляющего выщелачивания с применением хлора являются возможность отравления хло-ром обслуживающего персонала при его утечке и увеличение содержания хло-рид-ионов в растворе.
Указанных недостатков лишена технология окисления ГШ пероксидом во-дорода. Процесс заключается в добавлении к осадку щелочи и водного раствора H2O2 [41]. При этом образуется хроматсодержащий раствор, который затем, для получения H2CrO4, пропускается через кислую катионообменную смолу в Н-форме.
Выщелачивание хрома из гальваношламов может осуществляться путем прокаливания осадков в присутствии соединений щелочных металлов [42]. Процесс включает механическое обезвоживание, сушку, прокаливание с на-трийсодержащими реагентами, отмывку соединения Na2CrO4.
Аммиачное выщелачивание основано на свойстве аммиака образовывать с металлами (Cu, Ni, Zn, Cd) водорастворимые комплексы, из которых металлы могут быть извлечены различными способами.
Авторами [43] разработан процесс аммиачного выщелачивания металлов из гальваношламов. Обезвоженный осадок выщелачивается амиачно-карбонатным (NH3 + СO2) раствором, благодаря чему Сu, Ni и Zn переходят в раствор в виде амминокомплексов. Оставшиеся металлы растворяются разбав-ленной H2SO4 и переходят в сульфаты. Железо и хром на обеих стадиях выще-лачивания остаются в нерастворенном остатке. Медь и никель экстрагируют подходящими для этой цели реагентами из смешанного раствора, причем цинк остается в рафинате. Извлечение аммиака и осаждение карбоната цинка проис-ходит в процессе отгонки аммиака при нагревании. После отфильтровывания карбоната цинка и абсорбции аммиака фильтрат снова возвращают на выщела-чивание.
Схема и описание работы лабораторной установки. Методики определения основных параметров процесса ферритизации
В качестве объектов исследований использовались гальваношламы ОАО «Утес», ОАО «Гидроаппарат», ЗАО «Контактор», ФГУП НПО «Марс» г.Ульяновск и ОАО «Электроавтомат» г. Алатырь, а также модельные одно- и многокомпонентные ГШ (Cu-, Ni-, Zn-, Cr-содержащие). Выбор металлов для приготовления модельных шламов обусловлен необходимостью выявления ус-ловий образования ферритов основных и амфотерных металлов.
Модельные шламы получали путем нейтрализации модельных сточных вод 5%-ной суспензией гашеной извести (известковое молоко). В качестве мо-дельных стоков использовали растворы солей хрома (III), цинка, никеля и меди с заданной концентрацией, содержащие анионы SO42–, Cl–, NO3–, PO43–. Одно-компонентные шламы использовались для выявления принципиальной возмож-ности и оптимальных условий образования ферритов индивидуальных метал-лов. Эксперименты на многокомпонентных ГШ проводились с целью выявле-ния оптимальных условий их обезвреживания и последующего использования полученных данных для ферритизации производственных шламов.
Отбор образцов производственных ГШ производили из илоуплотнителей станций нейтрализации гальваностоков. Шламы помещали в пластиковую тару и хранили в сухом, прохладном месте с хорошей вентиляцией, вдали от источ-ников нагрева, согласно ГОСТ 17.4.4.02-91. Предварительно до проведения процесса ферритизации ГШ, определяли их основные показатели: 4. рН, влажность, плотность и концентрацию твердой фазы в суспензии ГШ. В связи с отсутствием утвержденных методик анализа гальваношламов, использовали методические указания и ГОСТы по определению тяжелых ме-таллов в почвах. Во всех экспериментах определение валовых форм тяжелых металлов в шламах, а также анализы водных и кислотных вытяжек на содержа-ние ТМ, проводили атомно-абсорбционным методом [141] с использованием атомно-абсорбционного спектрофотометра С-115-М1 . Для химического разложения проб ГШ при определении валового содер-жания тяжелых металлов 10г воздушно-сухого шлама помещали в коническую колбу вместимостью 250мл и приливали 50мл разбавленной (1:1) HNO3 конц. Вращательным движением колбы осторожно перемешивали содержимое. Далее колбу закрывали часовым стеклом, помещали на электрическую плитку, доводили до кипения и кипятили 10мин. Затем к пробе по каплям при-ливали 10мл 30%-ной перекиси водорода при перемешивании и вновь помещали на электроплитку. Смесь доводили до кипения и кипятили еще 10мин. После охлаждения до комнатной температуры осадок отфильтровывали через фильтр «синяя лента» в мерную колбу объемом 100мл. Фильтр с осадком помещали в стакан, в котором остался шлам. В стакан приливали 40мл 1М азотной кислоты, помещали его на плитку, нагревали и кипятили 30 мин. После охлаждения до комнатной температуры жидкость в стакане от-фильтровывали в ту же мерную колбу. Осадок на фильтре промывали горячей 1М азотной кислотой и после охлаждения доводили объем фильтрата в мерной колбе до метки дистиллированной водой. Одновременно проводили холостой анализ, включающий все вышеназванные операции, за исключением химиче-ского разложения ГШ. Валовое содержание металла в исследуемой пробе рассчитывали по фор-муле (2.1) где: СМе – содержание валовой формы металла в шламе, мг/кг; Сх – концентрация металла в вытяжке, мкг/мл; Vобщ – объем вытяжки вместе с нерастворимым остатком, мл; mос – масса воздушно-сухой пробы шлама, взятой для приготовления вы-тяжки, г. Приготовление вытяжек для определения растворимости токсичных ком-понентов шлама в воде проводили по ГОСТ 26423-85. Для приготовления кислотных вытяжек, имитирующих кислотные атмо-сферные осадки, в дистиллированную воду вводили расчетные количества азотной и серной кислот в массовом соотношении 1:3, так как именно в таком соотношении эти кислоты обычно содержатся в дождевой воде [142]. Значение рН кислотных вытяжек составляло 3,5, поскольку рН наиболее кислых осадков не превышает 3,5…4,0. Анализы шлама на содержание валовых форм ТМ, а также на их раствори-мость в воде и кислых средах, проводились из 3-4 партий. Результаты анализов обрабатывались с помощью программы Microsoft Excel с вычислением средне-го арифметического значения ( ), его отклонения (d=x– ), стандартного от-клонения (S= ) и доверительного интервала или ошибки среднего значения ( ± ea или ± SЧta, К / n) [143]. Значение заданной доверительной веро-ятности (a) принималось равным 0,95 (данная величина принята в аналитиче-ской химии при статистической обработке экспериментальных данных). Зна-чение коэффициента Стьюдента ta, К = 3,18 (для a = 0,95; n – общего числа оп-ределений равного 4 и К = n - 1 – числа степеней свободы равного 3).
Основные направления физико-химических процессов образования ферритов при ферритизации гальваношламов
Щелочность и содержание тяжелых металлов в фильтратах и промывной воде после обезвоживания и промывки всех пяти ферритизированных шламов превышает допустимые нормативы сброса сточных вод на городские очистные сооружения. Исходя из этого, образующиеся после обезвоживания и промывки ФГШ фильтрат и промывную воду следует возвращать на стадию очистки гальваностоков.
Результаты вышеописанных исследований опубликованы в работах [156-161].Следующим этапом работы было изучение возможности ферритизации шламов, длительное время (два года и более) находящихся на хранении, так как на многих предприятиях, кроме проблемы утилизации свежеобразующихся ГШ, остро стоит проблема ликвидации уже накопленных «старых» шламов.
Экспериментальные исследования процесса ферритизации «старых» шла-мов проводились на производственных ГШ ОАО «Утес» (СГШ №1) и ОАО «Электроавтомат» (СГШ №2). Данные по валовому содержанию ТМ в указан-ных осадках и их влажности представлены в таблице 3.16. Валовое содержание тяжелых металлов в «старых» шламах ОАО «Утес» и ОАО «Электроавтомат» практически не отличается от содержания ТМ в свеже-образованных шламах этих предприятий (ГШ №1 и ГШ №5, табл. 3.10). Исходя из этого, процесс ферритизации СГШ №1 и СГШ №2 проводили при оптималь-ных параметрах, установленных на свежеобразованных осадках.
Анализ водных вытяжек из полученных ФГШ показал, что содержание ио-нов тяжелых металлов в них значительно превышает ПДК для воды хозяйст-венно-питьевого назначения. Увеличение времени процесса, температуры и расхода соли железа (II) практически не отразились на степени обезвреживания гальваношламов.
Таким образом, проведенные эксперименты позволили установить, что без активации поверхности «старых» шламов образование ферритов ТМ практиче-ски не происходит. Это объясняется тем, что старение гидроксидных осадков сопровождается изменением их структуры (удаляется свободная и коллоидно-связанная вода, происходит уплотнение осадка), что приводит к уменьшению их химической активности. В связи с этим, требуется предварительная обра-ботка поверхности шлама реагентом, способным восстановить активность гид-роксидов металлов, содержащихся в ГШ. В качестве такого реагента была вы-брана серная кислота, как наиболее дешевая, доступная и обладающая доста-точной активностью. Экспериментально установлено, что оптимальное значе-ние рН раствора для репульпации «старых» шламов составляет 3,8…4,0, время процесса – 15…20 мин [160-162].
Сравнительные исследования процесса ферритизации «старых» гальва-ношламов с применением и без применения кислотной активации (табл. 3.17) показали возможность обезвреживания указанных отходов методом ферритиза-ции. Причем, условия обезвреживания свежеобразующихся шламов оказались оптимальными и для «старых» активированных ГШ. Кроме того, было выясне-но, что для восстановления активности гидроксидов тяжелых металлов воз-можно применение отработанных травильных растворов, содержащих серную кислоту и ионы Fe2+. Это значительно удешевляет процесс обезвреживания «старых» шламов, сокращает расход соли железа (II) и позволяет попутно ути-лизировать токсичные отходы.
Основной задачей химического обезвреживания ГШ методом ферритиза-ции является получение малотоксичных отходов и их дальнейшее захоронение на открытых площадках (полигонах ТБО, выработанных карьерах), не прибегая к строительству специальных полигонов для захоронения токсичных промыш-ленных отходов. Экспериментальные данные о растворимости ТМ, содержа-щихся в ФГШ, в воде и кислых средах позволили определить класс опасности ферритизированных шламов, а также установить их меньшую экологическую опасность по сравнению с исходными шламами. Однако полученные результа-ты не позволяют с достаточной точностью прогнозировать поведение ТМ в ферритизированных шламах при их захоронении в открытый грунт, так как при этом невозможно в полной мере учесть сложные физико-химические процессы, протекающие при контакте атмосферных осадков с ФГШ. Более надежные дан-ные для решения вопроса захоронения ферритизированных шламов в открытый грунт можно получить путем исследования ФГШ на вымываемость в лабора-торных условиях.
Исследования интенсивности вымывания тяжелых металлов из ферритизи-рованных шламов проводились по методике ВНИИ ВОДГЕО, изложенной в п. 2.3. Результаты исследований представлены в таблице 3.18.
Экспериментально установлено, что вымываемость тяжелых металлов из ферритизированных шламов лежит в пределах их ПДК в воде хозяйственно-питьевого назначения. Самые высокие концентрации ИТМ по всем пяти шла-мам обнаруживаются в фильтрате после их обезвоживания. Содержание ТМ в первом элюате по сравнению с их концентрацией в фильтрате значительно сокращается (соотношение С0/С1 = 1,38…3,78), однако величина Lt, показывающая массу вымываемого вещества в мг/кг сухого осад-ка, в некоторых ФГШ еще превышает ПДК подвижных форм металлов в почве.
Исследование экологической опасности ферритизированных шламов и возможности их захоронения в открытом грунте
Полученные результаты экспериментальных исследований процесса фер-ритизации шламов гальванических производств позволяют предложить сле-дующую технологическую схему обезвреживания ГШ (рис. 15) [176,177].
Процесс ферритизации гальванического шлама может осуществляться в двух вариантах: 1. Переработка свежеобразующихся шламов с влажностью »95%; 2. Переработка «старых» шламов, находящихся на длительном хранении, с влажностью 75…80%. Вариант 1. Суспензия гальваношлама с влажностью »95% из илоуплотни-теля станции нейтрализации гальваностоков (при открытой задвижке З1) по трубопроводу поступает в реактор ферритизации 1. Уровень заполнения реак-тора контролируют по уровнемерному стеклу 3. После загрузки необходимого объема суспензии ГШ в реактор при отры-том вентиле В7 подают сетевой пар и осуществляют нагрев смеси при переме-шивании пропеллерной мешалкой 2 до температуры 40…45С (контроль тем-пературы осуществляют по термометру 5). Затем из емкостей 6 и 7, при откры-тых вентилях В4 и В5, соответственно, через дозаторы 8 и 9 в суспензию после-довательно вводят необходимые объемы растворов сульфата двухвалентного железа и едкого натра. Раствор щелочи подают до рН 9,5…10,0, контролируя значение рН реакционной смеси с помощью рН-метра 4. После введения реа-гентов смесь нагревают при перемешивании до температуры 70…75С. При достижении указанной температуры в реакционную смесь при откры-том вентиле В6 подают сжатый воздух и проводят барботаж со скоростью воз-духа в реакторе равной 0,01м/с в течение 30…35 мин (расход воздуха контро-лируется с помощью ротаметра 10). По истечении времени барботажа суспензию ферритизированного шлама с помощью илового насоса 11 (при открытой задвижке З2) подают на вакуум-фильтр 12 для обезвоживания и промывки. Промывку ФГШ осуществляют на барабане фильтра с помощью промывного устройства 13. Значение рН промы-того шлама не должно превышать 8,5. Образующийся фильтрат и промывную воду возвращают на стадию очистки гальванических сточных вод. Промытый и обезвоженный ФГШ снимается с полотна фильтра ножом 14 и собирается в тару для временного хранения. Из партии ферритизированного шлама, приготовленного к вывозу на захоронение, отбирается средняя проба для определения в нем валового содержания тяжелых металлов и их раствори-мости в воде. После этого по стандартной методике [15] рассчитывают класс опасности полученного шлама. Если ФГШ относится к отходам IV или V клас-са опасности, то, после накопления достаточного для полной загрузки авто-транспорта количества шлама, он вывозится на захоронение на полигон ТБО. Если же ФГШ является отходом III класса опасности, его подвергают повтор-ной ферритизации по такой же схеме, как и исходный ГШ из контейнеров с влажностью 75…80%. Вариант 2. Гальванический шлам, находящийся на хранении, или неконди-ционный ФГШ загружают в реактор ферритизации 1. Затем, при отрытом вен-тиле В1, в реактор подают воду для приготовления суспензии шлама с влажно-стью »95%. После приготовления суспензии в нее вводят требуемое количество концентрированной серной кислоты до рН 3,8…4,0 и производят тщательное перемешивание смеси мешалкой 2 в течение 20 мин. Далее процесс ферритиза-ции проводят по вышеизложенной схеме (вариант 1). Таким образом, технологический процесс ферритизации гальванического шлама представляет совокупность последовательных операций: 1. Загрузка суспензии шлама влажностью »95% в реактор (или приготовле-ние суспензии из «старого» ГШ, имеющего влажность 75…80%); 2. Ферритизация шлама (дозированная подача в реактор растворов сульфата двухвалентного железа и едкого натра, нагрев смеси при перемешивании до температуры 70…75С, барботаж смеси); 3. Промывка и обезвоживание ферритизированного шлама; 4. Контроль степени обезвреживания шлама; 5. Затаривание и вывоз ферритизированного шлама на полигон ТБО. Реализация разработанного процесса ферритизации гальваношлама наибо-лее целесообразна в привязке к действующей станции нейтрализации гальвани-ческих производств. При этом, в технологический цикл очистки гальваностоков добавляется всего одна операция – ферритизация ГШ после его сгущения в уп-лотнителях перед обезвоживанием на вакуум-фильтре (рис. 16). Это позволит переводить гальваношлам в малотоксичные отходы и осуществлять его захоро-нение на отрытых площадках, не прибегая к строительству специальных поли-гонов токсичных промышленных отходов. К достоинствам разработанного процесса ферритизации гальваношламов можно отнести: - высокую эффективность процесса, позволяющую уменьшить вымывае-мость ионов тяжелых металлов из шлама в десятки раз в водной и в сотни раз в кислой средах; - хорошие технологические показатели: невысокая температура процесса, использование недорогих и общедоступных реагентов и энергоносителей, высокая производительность; - улучшенные технологические свойства получаемого продукта – феррити-зированного гальваношлама, по сравнению с гидроксидным осадком, кото-рый легко обезвоживается и имеет бльшую плотность; - возможность реализации технологического процесса на площадях дейст-вующей станции нейтрализации гальванических сточных вод с использо-ванием штатного оборудования и персонала.
