Помощь студентам в учебе
Переработка гальванического шлама машиностроительного производства
|
Введение 5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. Сточные воды машиностроительных производств. 8
1.2. Гальванические сточные воды и гальваношламы 11
1.3. Методы очистки гальванических сточных вод 13
1.4. Обезвоживание гальванических шламов 27
1.5. Методы утилизации гальванических шламов 29
1.6. Образование гальванического шлама на Заводе Двигателей ПАО
«КАМАЗ» 31
Выводы по главе 1 36
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 37
2.1. Подготовка водной и амонийно-ацетатной вытяжек ГШ 37
2.2. Определение фракционного состава 37
2.3. Определение рН методом потенциометрии 38
2.4. Определение УЭП и минерализации методом кондуктометрии 40
2.5. Определение токсичности водной вытяжки шлама 42
2.6. Проведение процесса ферритизации 46
2.7 Определение содержания фосфат-ионов методом хроматографии 47
2.8. Обнаружение и количественное определение содержания тяжелых
металлов в вытяжках гальваношлама 48
2.9. Определение сорбционных свойств ферритизированного шлама 51
2.10. Применение программных продуктов 51
Выводы по главе 2 51
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 53
3.1. Фракционный состав гальваношлама 53
3.2. Удельная электропроводность, минерализация, рН и содержание фосфат-
ионов в водной вытяжке ГШ 53
3.3. Коэффициенты концентрации макро-ионов вводной вытяжке ГШ 56
3.4. Содержание ТМ в водной вытяжке и в вытяжке ацетатно-аммонийным
буфером 61
3.5. Коэффициенты концентрации ионов тяжелого металла в вытяжках шлама 62
3.6. Сравнение неферретизированного и ферритизированного ГШ 66
3.7. Производственная схема химической стабилизации шлама
фосфатирования посредством ферритизации 70
Выводы по главе 3 71
4. Использование ферритизированного ГШ в качестве сорбента 72
Выводы по главе 4 74
Общие выводы и результаты работы 75
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 77
Перечень условных сокращений 83
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. Сточные воды машиностроительных производств. 8
1.2. Гальванические сточные воды и гальваношламы 11
1.3. Методы очистки гальванических сточных вод 13
1.4. Обезвоживание гальванических шламов 27
1.5. Методы утилизации гальванических шламов 29
1.6. Образование гальванического шлама на Заводе Двигателей ПАО
«КАМАЗ» 31
Выводы по главе 1 36
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 37
2.1. Подготовка водной и амонийно-ацетатной вытяжек ГШ 37
2.2. Определение фракционного состава 37
2.3. Определение рН методом потенциометрии 38
2.4. Определение УЭП и минерализации методом кондуктометрии 40
2.5. Определение токсичности водной вытяжки шлама 42
2.6. Проведение процесса ферритизации 46
2.7 Определение содержания фосфат-ионов методом хроматографии 47
2.8. Обнаружение и количественное определение содержания тяжелых
металлов в вытяжках гальваношлама 48
2.9. Определение сорбционных свойств ферритизированного шлама 51
2.10. Применение программных продуктов 51
Выводы по главе 2 51
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 53
3.1. Фракционный состав гальваношлама 53
3.2. Удельная электропроводность, минерализация, рН и содержание фосфат-
ионов в водной вытяжке ГШ 53
3.3. Коэффициенты концентрации макро-ионов вводной вытяжке ГШ 56
3.4. Содержание ТМ в водной вытяжке и в вытяжке ацетатно-аммонийным
буфером 61
3.5. Коэффициенты концентрации ионов тяжелого металла в вытяжках шлама 62
3.6. Сравнение неферретизированного и ферритизированного ГШ 66
3.7. Производственная схема химической стабилизации шлама
фосфатирования посредством ферритизации 70
Выводы по главе 3 71
4. Использование ферритизированного ГШ в качестве сорбента 72
Выводы по главе 4 74
Общие выводы и результаты работы 75
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 77
Перечень условных сокращений 83
Из 7 млрд. т отходов, что ежегодно образуется в России, в настоящее время используется 28%. На полигонах, свалках, хранилищах и отвалах скопилось более 80 млрд. т твердых отходов. При этом тяжелые металлы в от-ходах по уровню опасности занимают первое место. Среди экологически опасных отходов особая значимость отводится шламам гальванических производств, отходы II или III классов опасности. Проблема обезвреживания и переработки таких опасных отходов, как шламы гальванических производств, не теряет своей остроты на протяжении многих десятилетий. Цех гальванопроизводства нередко включает участки фосфатирования. Фосфатирование — это обработка металла растворами фосфорнокислых солей, в результате чего на поверхности появляется защитная пленка. Процесс фосфатирования всегда сопровождается шламообразованием. Переработка шламов фосфатирования всегда сопряжена с дополнительными трудностями в силу многокомпонентности состава и опасности для окружающей среды. Фосфатная обработка металлической поверхности многоступенчатая и предусматривает применение ряда химических агентов и композиций. Это приводит к многочисленным сложностям в системе управления обращением с отходами фосфатирования деталей в машиностроении. Рациональным решением утилизации шламов фосафатирования должна быть их комплексная пере-работка с получением продуктов с полезными свойствами. В ближайшем будущем вторичное сырье в производстве материалов может стать одним из основных ресурсов.
Предложениям по переработке шламов должны предшествовать исследования по составу, прежде всего, подвижных форм загрязняющих компонентов, которые в первую очередь должны обезвреживаться посредством перевода в нерастворимую в воде форму для исключения миграции в водную фазу и почвенный покров.
Актуальность работы обусловлена высокой опасностью для окружаю-щей среды шламов фосфатирования гальванического производства предприятия автомобилестроения, наибольшей сложностью их переработки среди прочих гальванических шламов, трудностью извлечения металлов из фосфатных шламов.
Настоящая работа также актуализируется благодаря наличию на территории г. Набережные Челны крупного машиностроительного производства ПАО «КАМАЗ», а также тем, что Республика Татарстан является пилотным регионом в РФ по совершенствованию системы утилизации отходов.
Объектом исследования являются шламы фосфатирования гальванического производства Завода Двигателей ПАО «КАМАЗ».
Предмет исследования - эмиссия ионов тяжелых металлов из твердого шлама в водную фазу и поглощение из водной фазы ионов тяжелых металлов ферритизированным шламом.
Цель работы заключается в обосновании необходимости переработки шламов фосфатирования гальванопроизводства предприятия автомобиле-строения в продукты ферритизации с полезными свойствами.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Получение образцов ферритизированного шлама в лабораторных условиях.
2. Получение водных и аммонийно-ацетатных вытяжек неферритизированного и ферритизированного шламов фосфатирования.
3. Определение общих характеристик вытяжек: рН, УЭП, минерализация, содержание фосфатов и нефтепродуктов.
4. Определение содержания ионов тяжелых металлов в вытяжках шламов методом атомно-эмиссионной спектроскопии с осевой схемой наблюдения плазмы.
5. Статистическая обработка результатов анализа с использованием па-кета Excel с построением таблиц, графиков и диаграмм.
6. Подготовка краткой схемы производственной установки по ферритизации шлама фосфатирования.
7. Изучение адсорбции тяжелых металлов из воды посредством ферритизированного гальваношлама
В работе применены современные методы пробоподготовки и количественного химического анализа: потенциометрия, кондуктометрия, хроматография, атомно-эмиссионная спектроскопия.
Предложениям по переработке шламов должны предшествовать исследования по составу, прежде всего, подвижных форм загрязняющих компонентов, которые в первую очередь должны обезвреживаться посредством перевода в нерастворимую в воде форму для исключения миграции в водную фазу и почвенный покров.
Актуальность работы обусловлена высокой опасностью для окружаю-щей среды шламов фосфатирования гальванического производства предприятия автомобилестроения, наибольшей сложностью их переработки среди прочих гальванических шламов, трудностью извлечения металлов из фосфатных шламов.
Настоящая работа также актуализируется благодаря наличию на территории г. Набережные Челны крупного машиностроительного производства ПАО «КАМАЗ», а также тем, что Республика Татарстан является пилотным регионом в РФ по совершенствованию системы утилизации отходов.
Объектом исследования являются шламы фосфатирования гальванического производства Завода Двигателей ПАО «КАМАЗ».
Предмет исследования - эмиссия ионов тяжелых металлов из твердого шлама в водную фазу и поглощение из водной фазы ионов тяжелых металлов ферритизированным шламом.
Цель работы заключается в обосновании необходимости переработки шламов фосфатирования гальванопроизводства предприятия автомобиле-строения в продукты ферритизации с полезными свойствами.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. Получение образцов ферритизированного шлама в лабораторных условиях.
2. Получение водных и аммонийно-ацетатных вытяжек неферритизированного и ферритизированного шламов фосфатирования.
3. Определение общих характеристик вытяжек: рН, УЭП, минерализация, содержание фосфатов и нефтепродуктов.
4. Определение содержания ионов тяжелых металлов в вытяжках шламов методом атомно-эмиссионной спектроскопии с осевой схемой наблюдения плазмы.
5. Статистическая обработка результатов анализа с использованием па-кета Excel с построением таблиц, графиков и диаграмм.
6. Подготовка краткой схемы производственной установки по ферритизации шлама фосфатирования.
7. Изучение адсорбции тяжелых металлов из воды посредством ферритизированного гальваношлама
В работе применены современные методы пробоподготовки и количественного химического анализа: потенциометрия, кондуктометрия, хроматография, атомно-эмиссионная спектроскопия.
1. Изучен техпроцесс гальванического производства на заводе машиностроительного производства автомобильной техники.
2. Получены образцы шлама фосфатирования с производства, которые использованы для проведения лабораторной ферритизации и образования водной и аммонийно-ацетатной вытяжек из неферритизированного и ферритизированного шламов.
3. Получены данные об общих показателях водной и аммонийно- ацетатной вытяжек ферритизированного и неферритизированного шламов (рН, УЭП, минерализация, содержание фосфатов).
4. По результатам атомно-эмиссионной спектроскопии получены данные по содержанию тяжелых металлов и ряда других элементов в водной и аммонийно-ацетатной вытяжках ферритизированного и неферритизированного шламов.
5. Определены ряды приоритетности элементов в вытяжках шламов, установлена высокая загрязненность вытяжек неферритизированного шлама фосфатирования тяжелыми металлами - молибденом, медью, цинком, никелем и железом.
6. Проведена ферритизация шлама фосфатирования в лабораторных условиях.
7. Установлено резкое уменьшение содержания приоритетных металлов в шламе при ферритизацтии - молибдена, меди, хрома, никеля, кобальта и в некоторой степени - цинка, и как следствие снижение класса опасности шлама.
8. Предложена производственная схема химической стабилизации шлама фосфатирования посредством ферритизации.
9. Установлено проявление сорбционных свойств по отношению к тяжелым металлам у неактивированного шлама фосфатирования. Предложены пути использования ферритизированного шлама фосфатирова¬ния.
10. Результаты работы предлагаются использовать для подготовки бизнес- плана по организации производства по переработке шламов фосфатирования, образующихся на машиностроительном производстве.
Реализация проекта по организации производства по переработке шламов фосфатирования, образующихся на машиностроительном производстве приведет к:
- уменьшению объемов не переработанных опасных отходов в товарные продукты и как следствие к снижению негативного воздействия на объекты окружающей среды;
- получению продуктов с полезными свойствами из отходов, применение которых означает экономию первичных природных ресурсов, а следовательно, снижение негативного воздействия на объекты окружающей среды;
- получению новых недорогих сорбентов тяжелых металлов из отходов, как альтернативе производства сорбентов из первичного сырья;
- развитию технологии переработки отходов и становлению новой отрасли национальной экономики - отрасли переработки отходов.
2. Получены образцы шлама фосфатирования с производства, которые использованы для проведения лабораторной ферритизации и образования водной и аммонийно-ацетатной вытяжек из неферритизированного и ферритизированного шламов.
3. Получены данные об общих показателях водной и аммонийно- ацетатной вытяжек ферритизированного и неферритизированного шламов (рН, УЭП, минерализация, содержание фосфатов).
4. По результатам атомно-эмиссионной спектроскопии получены данные по содержанию тяжелых металлов и ряда других элементов в водной и аммонийно-ацетатной вытяжках ферритизированного и неферритизированного шламов.
5. Определены ряды приоритетности элементов в вытяжках шламов, установлена высокая загрязненность вытяжек неферритизированного шлама фосфатирования тяжелыми металлами - молибденом, медью, цинком, никелем и железом.
6. Проведена ферритизация шлама фосфатирования в лабораторных условиях.
7. Установлено резкое уменьшение содержания приоритетных металлов в шламе при ферритизацтии - молибдена, меди, хрома, никеля, кобальта и в некоторой степени - цинка, и как следствие снижение класса опасности шлама.
8. Предложена производственная схема химической стабилизации шлама фосфатирования посредством ферритизации.
9. Установлено проявление сорбционных свойств по отношению к тяжелым металлам у неактивированного шлама фосфатирования. Предложены пути использования ферритизированного шлама фосфатирова¬ния.
10. Результаты работы предлагаются использовать для подготовки бизнес- плана по организации производства по переработке шламов фосфатирования, образующихся на машиностроительном производстве.
Реализация проекта по организации производства по переработке шламов фосфатирования, образующихся на машиностроительном производстве приведет к:
- уменьшению объемов не переработанных опасных отходов в товарные продукты и как следствие к снижению негативного воздействия на объекты окружающей среды;
- получению продуктов с полезными свойствами из отходов, применение которых означает экономию первичных природных ресурсов, а следовательно, снижение негативного воздействия на объекты окружающей среды;
- получению новых недорогих сорбентов тяжелых металлов из отходов, как альтернативе производства сорбентов из первичного сырья;
- развитию технологии переработки отходов и становлению новой отрасли национальной экономики - отрасли переработки отходов.