Эмиссия опасных ингредиентов осадков нейтрализации гальванических производств
|
ВВЕДЕНИЕ 7
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1. Понятие гальванических шламов, их утилизация и переработка 10
1.2. Практические аспекты утилизации шламов гальванического производства
утилизации шламов гальванического производства 17
1.3. Понятие адсорбции 26
1.3.1. Адсорбция ионов 26
1.3.2. Активация сорбентов 29
1.3.3. Регенерация сорбентов 30
1.4. Использование гальванических шламов как сорбенты 32
1.5. Образование гальванического шлама на Заводе Двигателей ПАО
«КАМАЗ» 38
2. Методы и аппаратура 44
2.1. Атомно-эмиссионная спектроскопия 44
2.1.1. Принцип метода 44
2.1.2. Атомно-эмиссионный спектрометр Agilent 720^ES 45
2.1.3. Обработка результатов измерений 46
2.1.4. Оформление результатов измерений 47
2.2. Кондуктометрия 47
2.3. Анализатор влажности AND ML-50 50
2.4. Портативный рН-метр/нитратометр АНИОН 7000 53
2.5. Лабораторные электронные весы Shinko HJR-17 KSCE 53
2.6. Перемешивающее устройство ЛАБ-ПУ-02 54
2.7. Микроволновая система пробоподготовки МС-6 54
2.8. Шкаф сушильный вакуумный ШСВ 3,5.3,5.6/2,5 55
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 57
3.1. Результаты измерения УЭП, относительной минерализации и pH
декантатов водных суспензий ГШ 57
3.2. Минерализация декантатов суспензий СГШ и ФСГШ по стадиям 59
3.3. Удельная деминерализация СГШ и ФСГШ по стадиям (ступенчатая
деминерализация) 60
3.4. Нарастающая деминерализация декантатов суспензий СГШ и ФСГШ по
стадиям 62
3.5. Эффективность деминерализации по нарастающей 63
3.6. Результаты количественного химического анализа водных вытяжек образцов гальванического шлама методом атомно-эмиссионной спектроскопии
64
4. Охрана труда и техника безопасности 76
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1. Понятие гальванических шламов, их утилизация и переработка 10
1.2. Практические аспекты утилизации шламов гальванического производства
утилизации шламов гальванического производства 17
1.3. Понятие адсорбции 26
1.3.1. Адсорбция ионов 26
1.3.2. Активация сорбентов 29
1.3.3. Регенерация сорбентов 30
1.4. Использование гальванических шламов как сорбенты 32
1.5. Образование гальванического шлама на Заводе Двигателей ПАО
«КАМАЗ» 38
2. Методы и аппаратура 44
2.1. Атомно-эмиссионная спектроскопия 44
2.1.1. Принцип метода 44
2.1.2. Атомно-эмиссионный спектрометр Agilent 720^ES 45
2.1.3. Обработка результатов измерений 46
2.1.4. Оформление результатов измерений 47
2.2. Кондуктометрия 47
2.3. Анализатор влажности AND ML-50 50
2.4. Портативный рН-метр/нитратометр АНИОН 7000 53
2.5. Лабораторные электронные весы Shinko HJR-17 KSCE 53
2.6. Перемешивающее устройство ЛАБ-ПУ-02 54
2.7. Микроволновая система пробоподготовки МС-6 54
2.8. Шкаф сушильный вакуумный ШСВ 3,5.3,5.6/2,5 55
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 57
3.1. Результаты измерения УЭП, относительной минерализации и pH
декантатов водных суспензий ГШ 57
3.2. Минерализация декантатов суспензий СГШ и ФСГШ по стадиям 59
3.3. Удельная деминерализация СГШ и ФСГШ по стадиям (ступенчатая
деминерализация) 60
3.4. Нарастающая деминерализация декантатов суспензий СГШ и ФСГШ по
стадиям 62
3.5. Эффективность деминерализации по нарастающей 63
3.6. Результаты количественного химического анализа водных вытяжек образцов гальванического шлама методом атомно-эмиссионной спектроскопии
64
4. Охрана труда и техника безопасности 76
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ 82
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 84
В России накоплено более 30 миллиардов тонн отходов, и их число продолжает расти, усиливая негативное воздействие на окружающую среду. На необходимость решения данной проблемы 1 декабря 2016 года указал глава Российской Федерации в ежегодном Послании Федеральному Собранию. В рамках реорганизации системы глава государства дал ряд поручений федеральным и региональным органам власти Российской Федерации по организации регулирования обращения с отходами.
Исполнение данных поручений должно включать в себя разработку, перевод в электронные модели и корректировку в соответствии с требованиями законодательства территориальных схем обращения с отходами, доработку единой государственной информационной системы учета отходов, предусматривающую интеграцию электронных моделей территориальных схем обращения с отходами, создание региональных систем учета. В 2017 году Правительство РФ впервые создали отрасль по переработке отходов.
Одним из наиболее крупных предприятий промышленной отрасли (машиностроение), является градообразующее предприятие ПАО «КАМАЗ», расположенное в городе Набережные Челны. Данный вид шлама образуется в гальваническом цеху на одном из подразделений ПАО «КАМАЗ» - Заводе Двигателей, при нанесении фосфатных покрытий на металлы.
Актуальность работы выражается следующими пунктами:
1. Темпы роста использования промышленных отходов в РФ ниже темпов их образования.
2. В РФ токсичные шламы гальванических производств образуются в количестве миллиона тонн ежегодно.
3. Г альванические шламы следует рассматривать как ценные вторичные ресурсы, которым в процессе переработки можно придать определенные полезные свойства.
4. Изготовление товарной продукции из гальваношламов возможно в результате удаления опасных и вредных ингредиентов или перевода их в нерастворимые формы, что требует исследование эмиссии загрязняющих ингредиентов водную фазу.
5. Разработка способов обезвреживания гальванических шламов по причине их многокомпонентности и непостоянства состава является наукоемким и длительным процессом.
6. Технология переработки и обезвреживания гальванических шламов должна быть технически не сложной и экономически выгодной.
Цель работы заключается в определении объемов эмиссии в водную фазу вредных ингредиентов неферритизированного и ферритизированного гальванических шламов для обоснования необходимости их переработки и использования при изготовлении полезных продуктов.
В работе ставятся следующие задачи:
1) Определение влажности гальванического шлама.
2) Обезвоживание влажного гальванического шлама.
3) Определение pH, УЭП и минерализации водной вытяжки влажного и сухого ГШ после ферритизации.
4) Изучение эмиссии ионов тяжелых металлов влажного и сухого ГШ в водную фазу.
5) Изучение эмиссии катионов и анионов влажного и сухого ГШ в водную фазу.
6) Определение условий переработки ГШ способом ферритизации.
7) Проведение ферритизации ГШ и получение образцов ферритизированного ГШ.
8) Определение pH, УЭП и минерализации ферритизированного ГШ после ферритизации
9) Изучение эмиссии ионов тяжелых металлов ферритизированного ГШ в водную фазу.
10) Изучение эмиссии катионов и анионов ферритизированного ГШ в водную фазу.
11)
11) Изучение сравнительной деминерализации ферритизированного и неферритизированного СГШ.
12) Разработка рекомендаций по применению ферритизированного ГШ.
Исполнение данных поручений должно включать в себя разработку, перевод в электронные модели и корректировку в соответствии с требованиями законодательства территориальных схем обращения с отходами, доработку единой государственной информационной системы учета отходов, предусматривающую интеграцию электронных моделей территориальных схем обращения с отходами, создание региональных систем учета. В 2017 году Правительство РФ впервые создали отрасль по переработке отходов.
Одним из наиболее крупных предприятий промышленной отрасли (машиностроение), является градообразующее предприятие ПАО «КАМАЗ», расположенное в городе Набережные Челны. Данный вид шлама образуется в гальваническом цеху на одном из подразделений ПАО «КАМАЗ» - Заводе Двигателей, при нанесении фосфатных покрытий на металлы.
Актуальность работы выражается следующими пунктами:
1. Темпы роста использования промышленных отходов в РФ ниже темпов их образования.
2. В РФ токсичные шламы гальванических производств образуются в количестве миллиона тонн ежегодно.
3. Г альванические шламы следует рассматривать как ценные вторичные ресурсы, которым в процессе переработки можно придать определенные полезные свойства.
4. Изготовление товарной продукции из гальваношламов возможно в результате удаления опасных и вредных ингредиентов или перевода их в нерастворимые формы, что требует исследование эмиссии загрязняющих ингредиентов водную фазу.
5. Разработка способов обезвреживания гальванических шламов по причине их многокомпонентности и непостоянства состава является наукоемким и длительным процессом.
6. Технология переработки и обезвреживания гальванических шламов должна быть технически не сложной и экономически выгодной.
Цель работы заключается в определении объемов эмиссии в водную фазу вредных ингредиентов неферритизированного и ферритизированного гальванических шламов для обоснования необходимости их переработки и использования при изготовлении полезных продуктов.
В работе ставятся следующие задачи:
1) Определение влажности гальванического шлама.
2) Обезвоживание влажного гальванического шлама.
3) Определение pH, УЭП и минерализации водной вытяжки влажного и сухого ГШ после ферритизации.
4) Изучение эмиссии ионов тяжелых металлов влажного и сухого ГШ в водную фазу.
5) Изучение эмиссии катионов и анионов влажного и сухого ГШ в водную фазу.
6) Определение условий переработки ГШ способом ферритизации.
7) Проведение ферритизации ГШ и получение образцов ферритизированного ГШ.
8) Определение pH, УЭП и минерализации ферритизированного ГШ после ферритизации
9) Изучение эмиссии ионов тяжелых металлов ферритизированного ГШ в водную фазу.
10) Изучение эмиссии катионов и анионов ферритизированного ГШ в водную фазу.
11)
11) Изучение сравнительной деминерализации ферритизированного и неферритизированного СГШ.
12) Разработка рекомендаций по применению ферритизированного ГШ.
Установлено, что влажность такого ГШ после станции нейтрализации известью составляет 80%.
Получены для исследования образцы сухого ГШ, ферритизированного ГШ из свежего ГШ и залежавшегося ГШ (более 7 месяцев), водные вытяжки из влажного и сухого ГШ, ферритизировонного ГШ из свежего ГШ с эквивалентным и удвоенным количеством щелочи и залежавшегося ГШ.
Исследованы на предмет эмиссии в водную фазу электролитов, катионов и анионов, ИТМ из перечисленных видов неферритизированного и ферритизированного ГШ.
При проведении ферритизации со свежим ГШ суммарное массовое содержание ИТМ в результате ферритизации уменьшается почти в 3000 раз. Индекс загрязнения воды при этом понижается в 250 раз. Продукт ферритизации из свежего ГШ (ФГШнов) не загрязняет водные среды различного водопользования.
Залежавший ГШ не подвергается ферритизации так, как это происходит со свежим ГШ. ФГШстар является продуктом, загрязняющим водную среду даже в большей степени, чем неферритизированный ГШ стар.
Обезвреживанию методом гидротермальной ферритизации подвергается свежеотобранный ГШ со сроком хранения не более 2-х месяцев.
ГШ с увеличивающим сроком хранения ферритизации подвергается в
меньшей степени, а со сроком хранения более 6 месяцев почти не подвергается, что выражается в увеличении эмиссии загрязняющих веществ в водную фазу.
Опасность исходного ГШ со временем медленно повышается, а образованного из него продукта методом ферритизации возрастает со временем быстрее.
Организация производства по обезвреживанию ГШ и использованию продукта его ферритизации должна учитывать не только условия обработки суспезии ГШ, но и время образования ГШ.
Частичная деминерализация ГШ возможна встряхиванием суспензии без использования химических реактивов.
Получены для исследования образцы сухого ГШ, ферритизированного ГШ из свежего ГШ и залежавшегося ГШ (более 7 месяцев), водные вытяжки из влажного и сухого ГШ, ферритизировонного ГШ из свежего ГШ с эквивалентным и удвоенным количеством щелочи и залежавшегося ГШ.
Исследованы на предмет эмиссии в водную фазу электролитов, катионов и анионов, ИТМ из перечисленных видов неферритизированного и ферритизированного ГШ.
При проведении ферритизации со свежим ГШ суммарное массовое содержание ИТМ в результате ферритизации уменьшается почти в 3000 раз. Индекс загрязнения воды при этом понижается в 250 раз. Продукт ферритизации из свежего ГШ (ФГШнов) не загрязняет водные среды различного водопользования.
Залежавший ГШ не подвергается ферритизации так, как это происходит со свежим ГШ. ФГШстар является продуктом, загрязняющим водную среду даже в большей степени, чем неферритизированный ГШ стар.
Обезвреживанию методом гидротермальной ферритизации подвергается свежеотобранный ГШ со сроком хранения не более 2-х месяцев.
ГШ с увеличивающим сроком хранения ферритизации подвергается в
меньшей степени, а со сроком хранения более 6 месяцев почти не подвергается, что выражается в увеличении эмиссии загрязняющих веществ в водную фазу.
Опасность исходного ГШ со временем медленно повышается, а образованного из него продукта методом ферритизации возрастает со временем быстрее.
Организация производства по обезвреживанию ГШ и использованию продукта его ферритизации должна учитывать не только условия обработки суспезии ГШ, но и время образования ГШ.
Частичная деминерализация ГШ возможна встряхиванием суспензии без использования химических реактивов.