Переработка мусора методом экстракции

Содержание

Методы подготовки и переработки твердых отходов

Переработка мусора методом экстракции

Для утилизации и обезвреживания промышленных отходов наиболее распространенными являются следующие методы подготовки и переработки отходов: измельчение размеров кусков, укрупнение размеров частиц, классификация и сортировка, обогащение, термообработка, выщелачивание, обезвоживание (рис.8.6).

Рис. 8.6. Методы подготовки и переработки твердых отходов

Измельчение отходов. Твердые отходы как органические, так и неорганические можно измельчать до нужного размера раздавливанием, раскалыванием, разламыванием, резанием, распиливанием, истиранием и различными комбинациями этих способов.

В зависимости от свойств и размера кусков исходного материала и конечного продукта применяют различное оборудование, работающее по описанным выше принципам. Основными методами измельчения являются дробление и помол. Иногда, если необходимо измельчать очень крупные отходы, их предварительно режут на мелкие куски, которые в дальнейшем измельчают на стандартном оборудовании.

Дробление широко используют при переработке отходов вскрыши, металлургических шлаков, вышедших из употребления резинотехнических изделий, отходов пластмасс и других отходов. Для дробления используют щековые, конусные, валковые, роторные дробилки различных типов. Размер кусков до дробления может составлять от 1000 до 20 мм, после дробления 250—1 мм.

Помол материалов крупностью 1—5 мм осуществляют мокрым и сухим способами с помощью мельниц различного типа. Размер фракций после измельчения может составлять 0,1—0,001 мм. Помол применяют при переработке топливных и металлургических шлаков, отходов углеобогащения, некоторых производственных шламов, отходов пластмасс, пиритных огарков и других BMP.

Укрупнение размеров частиц используют при подготовке к переплаву дисперсных отходов черных и цветных металлов, при утилизации пластмасс, саж, пылей, пиритных огарков, при переработке в строительные материалы отходов обогащения и других BMP. Укрупнение размеров мелкодисперсных материалов осуществляют методами гранулирования, таблетирования, брикетирования, высокотемпературной агломерации.

Гранулирование осуществляют окатыванием и прессованием в гранулято- рах различных конструкций. Производительность этих аппаратов и характеристики грануляторов зависят от свойств исходных материалов, применяемых связующих, конструктивных факторов.

Таблетирование отходов осуществляют с помощью таблеточных машин различных типов, принцип действия которых основан на прессовании дозируемых материалов в матричные каналы. Таблетки выпускают в виде цилиндров, сфер, дисков, колец и т.п.

Брикетирование применяют с целью придания отходам компактности, уменьшения их объема, улучшения условий транспортировки, хранения. Брикетирование осуществляют с помощью прессов различных конструкций.

Например, брикетирование древесных отходов повышает теплоту сгорания опилок и стружек. Плотные брикеты можно использовать как твердое топливо.

Прессование металлической стружки приводит к снижению потерь металла на угар.

Высокотемпературную агломерацию осуществляют с помощью агломерационных машин и используют при укрупнении дисперсных железосодержащих отходов: окалины, пылей, шламов, пиритных огарков.

Для проведения агломерации на основе таких BMP приготовляют шихту, включающую твердое топливо, концентрат, флюсы, отходы. При горении топлива происходит спекание минеральных компонентов шихты.

Спеченный концентрат дробят до нужных размеров, просеивают, мелкие фракции возвращают на агломерацию.

Классификацию и сортировку по фракциям осуществляют просеиванием и грохочением путем использования различных конструкций сит, решеток, грохотов; гидравлической и воздушной сепарации с помощью гидроциклонов, спиральных классификаторов

Обогащение осуществляют выделением одного или нескольких компонентов из общей массы отходов. Самыми распространенными являются гравитационные, флотационные, электрические и магнитные способы обогащения.

Гравитационные способы обогащения основаны на различии плотности и скорости падения частиц обогащаемого материала в жидкой или воздушной среде. Эти методы разделяют на промывку, обогащение отсадкой, в тяжелых суспензиях, в перемещающихся по наклонным поверхностям потоках.

Отсадка представляет собой процесс разделения минеральных частиц по плотности под действием переменных по направлению вертикальных струй воды или воздуха, проходящих через решето отсадочной машины.

Обогащение в тяжелых суспензиях и жидкостях заключается в разделении материалов по плотности с помощью суспензий или жидкостей, плотность которых является промежуточной между плотностями разделяемых частиц. Для обогащения применяют различные типы сепараторов.

Обогащение в потоках на наклонных поверхностях осуществляют на концентрационных столах, шлюзах, винтовых сепараторах. Обогащение материала происходит в тонком слое воды под действием различно направленных потоков воды.

Промывку осуществляют с помощью промывочных машин для отделения глинистых, песчаных и других минеральных, а также органических примесей от твердых отходов. Для промывки используют воду, иногда с добавками ПАВ, острый пар, различные растворители.

Флотационные способы основаны на различной смачиваемости поверхностей частиц водой. Тонкоизмельченные отходы обрабатывают водой, к которой добавляют флотационные реагенты, усиливающие различие в смачиваемости частиц рудного минерала и пустой породы. В качестве реагентов используют масла, жирные кислоты и их соли, меркаптаны, амины и др.

Эффект разделения флотацией зависит от насыщения воды пузырьками воздуха, прилипающими к зернам тех минералов, которые плохо смачиваются, становясь более легкими, они выносятся на поверхность, отделяясь от хорошо смачиваемых частиц. В зависимости от характера насыщения воды воздухом различают напорную, барботажную (пенную), электрическую, биологическую и химическую флотацию.

Магнитные способы обогащения основаны на разделении материалов по магнитным свойствам. Их применяют в том случае, если отходы содержат металлические включения. Материалы предварительно измельчают, классифицируют, некоторые обжигают. Обогащение материалов крупностью до 3 мм проводят сухим способом, мельче 3 мм — мокрым. Используют магнитные сепараторы различных типов.

Электрические способы обогащения основаны на различии электрофизических свойств разделяемых материалов. Такими способами обогащают рудное сырье, отходы, содержащие примеси цветных металлов, формовочные смеси, пески для стекольной промышленности.

Для этих целей используют электрические сепараторы. При контакте с поверхностью заряженного металлического электрода частицы обогащаемого материала получают заряд, величина которого зависит от электропроводности частиц.

Наэлектризованные частицы направляют в электрическое поле, где происходит их сепарация.

Термические методы переработки и обезвреживания отходов. К ним относятся пиролиз, газификация, огневой метод обезвреживания и переработки отходов.

Пиролиз представляет собой процесс разложения органических соединений под действием высоких температур при отсутствии или недостатке кислорода. В результате пиролиза образуются пиролизный газ, смолы и твердый углеродистый остаток (сажа, активированный уголь и др.).

Количество и качество продуктов пиролиза зависят от состава отходов и температуры процесса. В зависимости от температуры различают три вида пиролиза:

низкотемпературный пиролиз (450—550° С), при котором достигается максимальный выход смол и твердого остатка, а также минимальный выход пиролизного газа с высокой теплотой сгорания; среднетемпературный пиролиз (до 800° С), при котором выход газа увеличивается при уменьшении его теплоты сгорания, а выход смол и твердого остатка уменьшается; высокотемпературный пиролиз (900—1050° С), при котором выход жидких продуктов и твердого остатка минимален, а выход пиролизных газов с невысокой теплотой сгорания максимален.

Разработаны и другие методы высокотемпературного пиролиза при температурах до 1700° С.

Пиролизу подвергают отходы пластмасс, резины, шламы нефтепереработки и др.

В настоящее время известно более 50 систем по пиролизу отходов, отличающихся друг от друга видом перерабатываемых отходов, температурой процесса и конструктивными решениями установок.

Продукты пиролиза могут широко использоваться в народном хозяйстве

Основными компонентами пиролизного газа являются водород, метан и оксид углерода. Пиролизный газ имеет преимущества перед природным, так как не содержит соединений серы.

Твердый продукт пиролиза — сажу используют в производстве резинотехнических изделий, пластмасс, типографских красок, пигментов. Инертные материалы, например, расплавленный шлак, гранулируют и используют в промышленности строительных материалов.

Газификация представляет собой термохимический высокотемпературный процесс взаимодействия органических соединений с газифицирующими агентами, в результате чего органические соединения превращаются в горючий газ. В качестве газифицирующих агентов применяют воздух, водяной пар, диоксид углерода, а также их смеси.

Процессы пиролиза получили большее распространение, чем газификация.

Огневой метод обезвреживания и переработки отходов заключается в сжигании горючих отходов и огневой обработке негорючих отходов высокотемпературными продуктами сгорания топлива. Эти методы включают переплав, например, металлолома, отходов термопластов, отвальных металлургических шлаков, обжиг пиритных огарков и железосодержащих шламов, спекание гальванических шламов.

Метод выщелачивания основан на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твердого материала путем их избирательного растворения в жидкости-экстрагенте (растворителе). Этот метод используется при извлечении металлов из шлаков, пиритных огарков, отходов горнодобывающей промышленности; при извлечении лигнина из древесных отходов и т.д.

В зависимости от характера физико-химических процессов, протекающих при выщелачивании, различают простое растворение и выщелачивание с химической реакцией. Скорость выщелачивания зависит от концентрации реагентов, температуры, интенсивности перемешивания, величины поверхности твердой фазы и других факторов.

Механическому обезвоживанию подвергаются осадки бытовых и промышленных сточных вод, гальванические шламы и другие водонасыщенные отходы, образуемые в мокрых технологических процессах. Часто такие отходы представляют собой трудноразделяемые суспензии.

Для улучшения водоотдачи проводят предварительную обработку их реагентными и безреагентны- ми способами. В качестве реагентов используют известь, соли железа, алюминия.

Читайте также  Переработка пищевых отходов в удобрения

Основными недостатками реагентного способа обработки являются высокая стоимость и дефицитность реагентов, а также коррозионное воздействие их на оборудование.

Безреагентная обработка отходов предусматривает замораживание и оттаивание, тепловую обработку, введение в состав отходов опилок и др.

При замораживании и оттаивании связанная вода переходит в свободную и отделяется от твердой фазы. Тепловая обработка заключается в нагревании отходов до температуры 170—200° С, при этом часть органического вещества распадается, осадок уплотняется и лучше отдает воду.

Основными методами механического обезвоживания отходов являются фильтрование, центрифугирование и пропуск пульпы через гидроциклон.

При фильтровании отходов обычно используют вакуум-фильтры и фильтр-прессы.

Фильтрующей средой является фильтровальная ткань и слой осадка, прилипающий к ткани и образующий в процессе фильтрования дополнительный фильтрующий слой, который и обеспечивает задержание мельчайших частиц суспензии.

Наибольшее распространение получили барабанные вакуум-фильтры. Кроме барабанных, применяются ленточные, дисковые вакуум-фильтры, а также фильтр-прессы, виброфильтры.

Центрифугирование обеспечивает высокую степень обезвоживания пульпы. Промышленность выпускает различные типы центрифуг, применяемые для разных отходов.

Для сгущения и обезвоживания осадков на очистных сооружениях средних и малых предприятий получили распространение гидроциклоны, которые применяются, как правило, в комбинации с бункерами-уп- лотнителями.

:

Добавить статью в закладки

Источник: http://PortalEco.ru/ekologija-goroda/metody-podgotovki-i-pererabotki-tverdyh-othodov.html

Утилизация и переработка отходов. Технологии, способы, методы переработки отходов. Переработка твердых бытовых отходов :

Переработка мусора методом экстракции

Современный мир не стоит на месте. Каждый год увеличиваются объёмы производства, продолжается рост населения и расширение городов. Вместе с этим назрела проблема утилизации мусора. На земле специальные свалки для отходов жизнедеятельности присутствуют в ограниченном количестве.

При этом поступающие на них объёмы превышают их вместимость, поэтому мусорные горы увеличиваются с каждым днём. Необработанные кучи отходов негативно влияют на экологическое состояние планеты. Именно поэтому возникла потребность в создании качественных мусороперерабатывающих заводов.

На этих объектах необходимо применять только современные методы переработки отходов и их утилизации. Стоит отметить, что генерируемый человечеством мусор относится к различным группам опасности.

Чтобы переработка отходов была эффективной, для каждого отдельного вида необходимо подобрать свой метод утилизации. Но прежде требуется их рассортировка.

Отходы бытовые

К этому числу относятся остатки продукции, связанные с жизнедеятельностью людей. Это могут быть пластиковые, бумажные, пищевые и другие подобные отходы, которые были выброшены из учреждений и домов населения. Мусор, от которого мы привыкли избавляться, встречается на каждом шагу. Многим отбросам приписывается пятая и четвёртая степень опасности.

Переработка бытовых отходов из пластика не должна обходиться без механического воздействия, т. е. измельчения. Далее, их в обязательном порядке обрабатывают химическими растворами.

Нередко после такой процедуры изготавливаются новые полимерные вещества, которые используются вторично для создания новой продукции. Такие бытовые отходы, как бумага или пищевой мусор можно подвергнуть компостированию и последующему перегниванию.

Впоследствии полученный состав подойдёт для применения в сельскохозяйственном деле.

Биологический тлен

Биологическими видами в природе являются человек и животные. Эти две группы также генерируют большой объём отходов.

Много подобного сора приходит от ветеринарных клиник, санитарно-гигиенических организаций, учреждений общественного питания и подобным предприятий. Переработка отходов биологического характера сводится к их сжиганию.

Вещества жидкой консистенции перевозят на специальном транспорте. Сжигание также применяют по отношению к отходам органического происхождения.

Промышленные отходы

Этот вид отходов образуется в результате функционирования производства и технологической деятельности. Сюда относится весь строительный мусор. Он появляется в процессе монтажных, облицовочных, отделочных и других работ.

Например, к этой категории мусора относятся лакокрасочные остатки, теплоизоляционные вещества, древесина и другой производственный «хлам». Переработка промышленных отходов нередко заключается в сжигании.

Деревянные остатки подходят для получения определённого количества энергии.

Радиоактивный мусор

К таким отходам относятся растворы и газы, которые не подходят для использования.

В первую очередь – это биологические материалы и объекты, содержащие радиоактивные компоненты в большом количестве (выше допустимой нормы). Степень опасности зависит от уровня радиации в таких отбросах.

Подобный мусор утилизируют путём захоронения, некоторый просто сжигают. Подобный способ переработки относится и к следующей группе остатков деятельности.

Медицинские отходы

В этом списке находятся все вещества, которые производят медицинские учреждения. Примерно 80% отходов – простой бытовой мусор. Он неопасный. Зато оставшиеся 20% способны так или иначе причинить ущерб здоровью. В России утилизация и переработка отходов радиоактивного и медицинского характера имеет множество запретов и условностей.

Также в стране тщательно прописаны необходимые условия обращения с этой группой мусора, способы их захоронения или сжигания. Были созданы специальные могильники для жидких и твёрдых радиоактивных компонентов. Если необходимо избавиться от медицинского мусора, его складывают в особые пакеты и поджигают.

Но этот метод, к сожалению, также небезопасен, особенно если препараты относятся к первой или второй группе опасности.

Разделение на классы

Все отходы делятся в зависимости от своего агрегатного состояния. Так, они бывают твёрдыми, жидкими или газообразными. Кроме того, весь мусор классифицируется по степени опасности. Всего есть четыре класса.

Мусор, относящийся к первой степени опасности, несёт наиболее сильную угрозу планете и живым организмам, в том числе человеку. Эти отходы способны испортить экологическую систему, что повлечёт за собой катастрофу.

К ним относятся следующие вещества: ртуть, полоний, соли свинца, плутоний и т. д.

Ко второму классу относятся остатки, способные вызвать экологический сбой, который не сможет восстановиться в течение продолжительного периода (около 30 лет). Это хлор, различные фосфаты, мышьяк, селен и другие вещества.

К третьей группе опасности принадлежат те отходы, после воздействия которых система сможет восстановиться за десять лет. Но только в том случае, если мусор больше не будет оказывать влияние на заражённый объект.

Среди них выделяют хром, цинк, этиловый спирт и так далее.

Малоопасным отходам – сульфатам, хлоридам и симазину – присвоен четвёртый класс. Но это не значит, что они практически не влияют на человека и экосистему. При устранении источника организм или природа смогут восстановиться только через три года. Существует мусор пятого класса. Это означает, что отходы совершенно безопасны для экологии.

Важность переработки мусора

Есть несколько причин, почему необходима грамотная переработка отходов:

  1. Попадая в окружающую среду, большинство веществ и материалов превращаются в загрязнители (стоит учесть, что наша планета и без того каждый день задыхается от выбросов машин и заводов).
  2. Многие ресурсы, из которых созданы те или иные материалы, исчерпываются. Их запасы слишком ограничены, поэтому выходом является вторичная переработка отходов.
  3. В некоторых случаях предметы, выполнившие своё предназначение, оказываются источником веществ. При этом они более дешёвые, чем природные материалы.

Подробней об утилизации

Утилизация – это изменение отходных материалов до полного исчезновения или видоизменения структуры, чтобы не было возможности использовать их повторно. Но это слово может носить и другой смысл. Например, часто оно употребляется в переносном значении.

Сегодня большое количество отходов применяется повторно в разных целях. Весь мусор, который сегодня утилизируют, делится на две основные группы:

  1. Твёрдые бытовые отходы (стекло, бумага, пластик, пищевые отходы).
  2. Производственные отходы (биологические, медицинские, радиоактивные, строительные отбросы, а также мусор транспортного комплекса).

Провести утилизацию можно одним из нескольких способов, которые также поделены на группы. Например, к основным методам относят термическую обработку, компостирование, являющееся естественным методом разложения, и захоронение мусора на специальных полигонах. Некоторые эти способы переработки отходов позволяют получить вторичное сырьё.

Вторичные материалы

Обычно все отходы, которые остаются после производства и деятельности человека, именуют «вторсырьем». Но это представление не совсем верное. Дело в том, что не все отбросы целесообразно использовать вторично или отправлять на другие нужды.

Есть и такая группа мусора, которая применяется вторично только лишь в качестве источника энергии (после специальной обработки), поэтому также не причисляется к вторичному сырью.

Те вещества, что после переработки выдают энергию, именуются «вторичным энергетическим сырьём».

К этой группе можно отнести только те материалы, которые после определённого воздействия могут стать пригодными в народном хозяйстве. Наглядным примером является жестяная банка из-под консервов.

Она уже не может использоваться для хранения пищевых продуктов, но после переплавки из неё изготавливают новую ёмкость для пищи или другие металлические предметы. Становится очевидным: вторичным сырьём называются предметы, которые после использования по прямому назначению являются ресурсами, что пригодятся для дальнейшего применения.

Чтобы получить новое изделие или сырьё, необходима переработка мусора. Сегодня для этого используется несколько способов, которые описаны ниже.

Естественная переработка

Ещё в XX веке в большинстве случаев переработка бытовых отходов проводилась путём компостирования. В специально вырытые котлованы сбрасывался мусор, в частности органический, и присыпался землёй. Со временем отходы разлагались, сгнивали и использовались в качестве удобрений в сельском хозяйстве.

Но сравнительно недавно такой метод был немного модифицирован. Учёные разработали герметичные установки для подогрева компостированного мусора. Органические остатки в этом случае начинают быстрей разлагаться, отчего образуется метан, который является биогазом.

Именно его начали использовать для создания биотоплива.

Появились специализированные компании, которые строят мобильные станции для переработки отходов. Их применяют в маленьких посёлках или в фермерском хозяйстве. Было подсчитано, что подобные станции крупного размера, предназначенные для городов, содержать невыгодно.

Чтобы получить разлагающийся продукт, нужно достаточно много времени, а образовавшиеся удобрения всё равно остаются неиспользованными, и их также нужно как-то утилизировать. Помимо этого, есть другие отбросы, которые некуда девать, поэтому они будут накапливаться. Например, это пластик, строительные остатки, полиэтилен и прочее.

А создать специализированный завод, где проводилась бы переработка твёрдых бытовых отходов, для властей экономически невыгодно.

Читайте также  Переработка строительного мусора в щебень

Термическая утилизация

Под термической переработкой подразумевается сжигание твёрдого бытового мусора. Процесс применяется для сокращения количества органических веществ и их обезвреживания. Далее, полученные остатки подвергаются захоронению или утилизации.

После горения мусор значительно сокращается в объёме, все бактерии истребляются, а полученная энергия способна генерировать электроэнергию или обогревать воду для отопительной системы. Подобные заводы обычно устраивают неподалёку от крупных городских свалок, чтобы переработка твёрдых отходов проходила конвейером.

Там же неподалёку находятся полигоны, предназначенные для захоронения переработанных остатков.

Можно отметить, что сжигание отходов делится на прямое и пиролизное. При первом способе можно получить лишь тепловую энергию. Одновременно пиролизное сжигание создаёт возможность добыть жидкостное и газовое топливо.

Но независимо от способа термической утилизации, в атмосферу во время горения выделяются губительные вещества. Это вредит нашей экологии. Некоторые устанавливают фильтры. Их цель – задерживать твёрдые летучие вещества.

Но как показывает практика, даже они не способны остановить загрязнение.

Если говорить о технологии переработки отходов медицинского характера, в России уже установлено несколько специальных печей. Они оборудованы приборами газоочистки.

Кроме этого, в стране появились микроволновая, паротепловая обработки и автоклавирование. Всё это является альтернативными методами сжигания медицинского и другого подходящего мусора.

Остатки, содержащие ртуть, обрабатываются особым термохимическим или гидрометаллургическим способами.

Плазменная утилизация

Этот метод на данный момент является наиболее современным способом утилизации. Его действие проходит в два этапа:

  1. Отходы измельчаются и сдавливаются под прессом. Если есть необходимость, мусор просушивается, чтобы добиться гранулированной структуры.
  2. Полученные вещества отправляются в реактор. Там плазменный поток передаёт им столько энергии, чтобы они приобрели газообразное состояние.

Избежать возгорания получается при помощи специального окислителя. Полученный газ по составу схож с обычным природным, но он содержит меньше энергии. Готовый продукт закупоривают в ёмкости и отправляют для последующего использования. Такой газ подходит для турбин, котлов, дизель-генераторов.

Подобная переработка отходов производства и бытового мусора уже некоторое время применяется в Канаде и США.

В этих странах остатки жизнедеятельности человека эффективно утилизируются, а конечный продукт используется на благо в качестве топлива. На западе уже готовятся внедрить эту технологию в ещё большем масштабе.

Но поскольку подобное оборудование достаточно дорогостоящее, его не могут приобрести страны СНГ.

Возможно ли решить проблему утилизации отходов?

Конечно, чтобы переработка твёрдых отходов и опасного для здоровья мусора проходила на высшем уровне, требуется немало финансовых вложений. Также в этом должны быть заинтересованы политические круги.

Но на данный момент нам приходится обходиться устаревшей техникой для утилизации. По мнению властей, существующие заводы справляются с проблемой, поэтому нет надобности их реконструировать и переоборудовать.

Толчком к этому может послужить лишь экологическая катастрофа.

Хотя проблема имеет обширные масштабы, всё же решить или сократить её размеры возможно. Ситуация требует комплексного подхода со стороны общества и властей. Хорошо, если каждый подумает о том, что может предпринять лично он.

Самое простое, что может сделать человек, это начать сортировать тот мусор, который генерирует он. Ведь тот, кто выбрасывает отходы, знает, где у него пластик, бумага, стекло или пищевые продукты.

Если в привычку войдёт сортировать остатки жизнедеятельности, то такой мусор станет проще и быстрей перерабатывать.

Человеку необходимо регулярно напоминать о важности правильной утилизации отходов, их сортировке и бережном отношении к природным ресурсам, которыми владеет он. Если же власти не будут принимать меры, проводить мотивирующие кампании, простого энтузиазма окажется недостаточно. Поэтому проблема утилизации мусора так и останется в нашей стране на «первобытном» уровне.

Источник: https://BusinessMan.ru/new-utilizaciya-i-pererabotka-otxodov-texnologii-sposoby-metody-pererabotki-otxodov-pererabotka-tverdyx-bytovyx-otxodov.html

Переработка сульфидного медно-никелевого сырья сопровождается образованием значительных объемов отходов, большинство из которых поступает в оборот на пирометаллургическую переработку

Переработка мусора методом экстракции

1Касиков А.Г., 1Арешина Н.С., 1Багрова Е.Г., 1Дьякова Л.В., Касикова Н.И., 1Окорочкова Е.А., 1Петрова А.М., 2Хомченко О.А.

1Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия

2ОАО «Кольская ГМК», Россия

The results of research into solvent extraction of Os, Re, Cu and Fe from substandard sulphuric acid solutions and leaching solutions dumped at JSC Kola MMC are presented to demonstrate the possibility of producing rare metal concentrates and pure iron (III) and copper(II) chloride solutions. In the course of industrial testing spent electrolytes were purified from zinc and sulphuric acid was regenerated by using organic mixtures tertiary amines. 

Это приводит к потере цветных и благородных металлов и загрязнению сырья вредными примесями. Ряд отходов производства вывозится в отвал или на глубокую нейтрализацию, что также влечет за собой потерю ценных элементов и вызывает загрязнение окружающей среды токсичными элементами.

Повысить эффективность утилизации отходов производства возможно за счет организации их самостоятельной переработки с извлечением ценных элементов и получением дополнительных видов продукции.

Одним из проблемных видов отходов медно-никелевого производства являются некондиционные сернокислые растворы, к которым относится промывная серная кислота и отсечные электролиты медного производства.

Из-за наличия в сернокислых растворах широкого спектра примесей их нельзя непосредственно использовать взамен чистой серной кислоты, и поэтому эти отходы подвергают предварительной сорбционной очистке от цинка, а избыток вывозят на шлакоотвал для глубокой нейтрализации.

С целью предотвращения сброса в отвал сернокислых растворов, содержащих цветные и редкие элементы, было разработано несколько вариантов их переработки с использованием метода жидкостной экстракции.

Исследования показали, что серную кислоту из упаренных отсечных электролитов и промывной серной кислоты наиболее эффективно можно извлечь с использованием смеси третичных аминов и октиловых спиртов, которая, в отличие от индивидуальных спиртов, способна экстрагировать кислоту в широкой области ее концентраций [1].

Для обеспечения извлечения серной кислоты из отсечных электролитов их вначале упаривали, раствор охлаждали и отделяли медный купорос, а затем из маточного раствора экстрагировали серную кислоту смесью, содержащей 30% триалкиламина и 70% изо-октанола.

Для обеспечения высокой степени извлечения кислоты экстракцию вели при избытке органической фазы (О:В=5-6:1). Кислоту реэкстрагировали водой при Т=40 °С и О:В = 6:1. В этих условиях степень извлечения серной кислоты из фильтратов, содержащих 280-400 г/л H2SO4, составила 60-75%.

Анализ реэкстрактов на цветные металлы показал, что их извлечение в очищенную кислоту составило 5-10%. Это ниже, чем при сорбционном способе обескислочивания медных электролитов, реализованном в АО «Уралэлектромедь», где извлечение 76.

7% серной кислоты сопровождалось также переходом в элюат 27.7% никеля [2].

Способ регенерации серной кислоты с использованием жидкостной экстракции прошел промышленные испытания на комбинате «Североникель» ОАО «Кольская ГМК». В результате испытаний было получено около 100 м3 очищенной серной кислоты, которую использовали взамен чистой серной кислоты при выщелачивании огарков медного концентрата.

Рис.1. Принципиальная технологическая схема комплексной переработки промывной серной кислоты

В ходе промышленных испытаний был опробован также способ утилизации отсечных электролитов, основанный на их экстракционной очистке от цинка с использованием 10% раствора триалкиламина в разбавителе.

Испытания показали возможность снижения концентрации цинка в электролите до 1 мг/л и менее, что позволяет использовать их в никелевом производстве на стадии репульпации железистых кеков.

На основании результатов лабораторных и промышленных испытаний разработан технологический регламент и проект на новый способ утилизации электролитов медного производства.

Использование смеси три-изооктиламина и октанола-2 при переработке промывной серной кислоты позволило не только регенерировать более 70% H2SO4, но и извлечь большую часть осмия и рения, которые в настоящее время полностью теряются. В соответствии с разработанной технологической схемой (рис.

1) осмий и рений накапливаются в органической фазе при экстракции серной кислоты, часть которой выводится на глубокую щелочную регенерацию с получением Os-Re реэкстракта.

Последующая нейтрализация и подкисление реэкстракта обеспечивает дополнительное выделение из раствора экстрагента и получение раствора, из которого возможно проводить эффективную отгонку осмия в виде его тетраоксида.

В соответствии с другим способом [3], эти элементы возможно селективно извлечь из раствора. Осмий (VIII) вначале экстрагировали инертным разбавителем, а затем проводили экстракцию Re(VII) при большом избытке водной фазы 20-30% раствором третичного амина в инертном разбавителе с добавкой октилового спирта.

После извлечения осмия и рения промывная кислота может быть также очищена от цинка с использованием метода жидкостной экстракции аналогично очистке электролитов медного производства.

Для утилизации всего объема промывной кислоты было предложено ее направлять без предварительной очистки от цинка на растворение железистых кеков, которые в настоящее время являются отвальным продуктом. В этом случае метод жидкостной экстракции используется на стадии извлечения из раствора железа (III) с получением чистых растворов FeCl3 (рис.2).

Рис. 2. Принципиальная технологическая схема переработки железистых кеков комбината «Североникель»

Глубокое разделение железа и цветных металлов экстракционным способом было проведено также при гидрохлоридной переработке остатков дожигания производства карбонильного никеля [4]и отвальных шлаков медно-никелевого производства [5].

В обоих случаях экстракцию железа (III) проводили из растворов от солянокислотного выщелачивания данных отходов с использованием смесей третичных аминов в октаноле, которые оказались более эффективны, чем третичные амины в инертных разбавителях [5].

Использование экстракции ванадия (IV) из растворов от выщелачивания отработанных катализаторов контактного окисления диоксида серы органно-минеральной смесью, состоящей из ди-2-этилгексилфосфорной кислоты и КОН [6,7], обеспечило возможность отделения ванадия от большинства примесей с получением раствора, пригодного для последующего получения V2O5.

Применение селективной экстракции меди с использованием экстрагента Acorga позволило разработать способ переработки тонких конвертерных пылей медного производства комбината «Североникель» с получением чистого раствора CuSO4, из которого электролизом получены образцы меди МОО [8].

Таким образом, использование методов жидкостной экстракции при переработке отходов медно-никелевого производства позволяет исключить их вывоз в отвал, а также обеспечить регенерацию серной кислоты и получение дополнительных видов продукции в виде редких элементов и соединений железа.

Читайте также  Станки для переработки мусора

 Литература

Источник: https://helion-ltd.ru/substandard-sulphuri-acid-solutions/

Способы переработки отходов

Переработка мусора методом экстракции

К настоящему времени разработано достаточное количество способов переработки отходов. Методы очистки (обеззараживания, обезвреживания) отходов применяются с давних пор.

1. С помощью различных остроумных решений осажденный ил удаляется из отстойников и складируется на специальных полигонах или свалках. 2. Очистка с помощью полей орошения, т.е. спуск сточных вод на специально подготовленные поля, где они просачиваются через песчаный грунт, отфильтровываются и осветляются. 3.

Химическая очистка сточных вод с помощью разного рода осветлителей (известняк, соли железа и алюминия). 4.

После открытия возможности эффективного использования биологического («живого») ила началась разработка современных технологий, основанных на возврате биологического ила в новую порцию сточных вод, а не полное удаление его из процесса. 5.

Применение физико-химических методов очистки промышленных сточных вод от конкретных удаляемых веществ: 5.1. Нейтрализация опасных компонентов. 5.2. Их флоккуляция и осаждение. 5.3. Умягчение сточных вод. 5.4. Механическая очистка (скребками) и перегонка. 5.5. Адсорбция, ионный обмен, экстракция. 5.6.

Обратный осмос и ультрафильтрация. 5.7. Удаление аммиака: а) биологическими методами (нитрификация); б) физико-химическими методами (очистка, ионный обмен, обратный осмос, отгонка с паром). 5.8. Окислительная очистка сточных вод: а) сжиганием; б) при влажном окислении:

— H2О2/Fe2+(реагент Фентона);

— О3 (озонирование).

Основными направлениями переработки осадков сточных вод, донных илов и загрязненных почв к настоящему времени являются:
1. Биологическая обработка осадков и обработка окислением: 1.1.

Сбраживание осадков в метантенках. 1.2. Аэробная стабилизация осадков.

2.

Обезвоживание, сушка и сгущение осадков; использование химических реагентов и дополнительных присадочных материалов в этом виде обработки:

2.1. Обезвоживание, сушка и сгущение осадков. 2.2. Использование химических реагентов. 2.3. Использование дополнительных присадочных материалов.

3. Специальные способы обработки осадков:

3.1. Термическая обработка осадков. 3.2. Замораживание осадков.

3.3. Пиролиз осадков.

Технологические схемы очистки сточных вод обеспечивают ускорение разложения устойчивых органических соединений под воздействием микроорганизмов.

Поскольку открытые бассейны с биологическим илом (к тому же это источник неприятных запахов) занимают огромные площади, то часто их заменяют вертикальными конструкциями типа башен (резкое уменьшение занимаемой площади, возможность изоляции неприятных запахов, эффективней используется кислород).

Замкнутая система обеспечивает более высокую рабочую температуру, что повышает скорость протекания реакций. Биологическая очистка сточных вод возможна только после их разбавления до определенной концентрации (токсичности).

На основании модельных исследований выявлено, что ряд органических соединений, а также токсичные соединения тяжелых металлов не разлагаются биологическими методами очистки сточных вод, т.е. они накапливаются в биологическом иле.

Физико-химические методы очистки промышленных сточных вод от конкретных веществ дороже и эффективнее методов коммунальной очистки.

Способами удаления ила могут быть закладка в отвалы, термическая обработка (сжигание, пиролиз), внесение в почвы сельскохозяйственного назначения (после обеззараживания ила) или его неиспользование.

Для сгущения и уплотнения взвеси в стоках наиболее простым способом является отстаивание.

Оказалось, что соединения железа, алюминия, хрома, меди, щелочь, имеющиеся в составе промышленных сточных вод, способствуют интенсификации осаждения и обезвоживания осадков, а химический состав, структура частиц, их дисперсность и влагосодержание осадка определяют в значительной мере скорость процесса (чем больше пористость осадка и его влагосодержание, тем меньше скорость осаждения).

Вариант схемы очистки промышленных сточных вод (предварительная физико-химическая очистка на объекте экономики и биологическая на очистных сооружениях)

Для ускорения процессов осаждения применяются высокомолекулярные флоккулянты. Коллоидные частицы суспензии осадка имеют отрицательный заряд, т.е.

силы электростатического отталкивания препятствуют коагуляции (свертыванию, затвердеванию, разделению коллоидного раствора на две фазы).

В качестве примера высокомолекулярных флоккулянтов наиболее широко применяют полиакридамид (ПАА), который способен увеличить скорость осаждения в 20—40 раз.

В ряде случаев целесообразно применять магнитную или электрическую обработку суспензии с целью концентрирования в растворе твердых взвесей для обеспечения улучшения эффективности действия осветлителей.

Эффективным методом доочистки воды может стать озонирование. Метод позволяет эффективно воздействовать на большое количество загрязнителей естественного и искусственного происхождения с одновременным обеззараживанием воды.

К свойствам озона можно отнести:

  1. высокую реакционную способность;
  2. уменьшает молекулярный вес сложных органических веществ и увеличивает их способность к биологическому разложению;
  3. удаляет органические соединения, обладающие запахом и вкусом;
  4. улучшает цветность воды;
  5. окисляет моющие средства, пестициды, фенолы;
  6. окисляет железо, марганец, тяжелые металлы, цианиды, сульфиды;
  7. уничтожает бактерии, вирусы, споры микроорганизмов, цисты.

Вариант технологической схемы очистки коммунальных сточных вод

Получение озона можно обеспечить на месте внедрения озонной технологии, что существенно облегчает вопрос доставки традиционно используемых окислителей (хлора и его производных). В европейских странах, США, Японии этот метод достаточно широко используется (в Швейцарии на миллион жителей работает 24 озонаторные установки, а в России — только 0,02).

Озонирование представляет собой процесс абсорбции, сопровождаемый химической реакцией в жидкой фазе (хемосорбция). Эффективность процесса определяется величиной удельной поверхности контакта фаз и значением коэффициента массопередачи, что заставляет применять высокоинтенсивные контактные аппараты, обеспечивающие создание большой и непрерывно обновляющейся межфазовой поверхности.

Для перемешивания озона с водой перспективно использовать явление кавитации (образование пустот в движущейся жидкости) как наиболее экономичного и эффективного способа смешения при использовании 95—99% озона.

В зоне кавитации создается глубокий вакуум и сюда за счет самовсасывания подводится озоно-воздушная смесь. Поскольку при этом часть жидкости переходит в парообразное состояние, то поверхность контакта фаз при кавитации увеличивается в тысячи раз, так как перемешивание происходит на уровне «газ с газом».

Кавитационные аэраторы просты по конструкции, компактны, не требуют глубоких контактных камер.

Примером может стать исследование разрушения фенолов озоном. Превращение фенола в процессе озонирования протекает в последовательности:

Фенолы —> многоатомные фенолы —> хиноны —> гуминовые вещества —> карболовые кислоты —> оксалаты или карбонаты кальция

При этом продукты глубокого окисления фенолов озоном нетоксичны и некумулятивны. Насколько полно идет процесс превращения фенолов при озонировании, зависит от начальной концентрации фенолов и озона, реакции рН среды, наличия примесей.

В процессе разложения фенола озоном сначала происходит распад бензольного кольца при затрате 3 молей озона на 1 моль фенола. Затем начинается прямое окисление с образованием глиоксалевой, уксусной, малеиновой и щавелевой, кислот при затрате до 5 молей кислорода (образуется при распаде озона) на 1 моль фенола.

Упрощенная технологическая схема процесса представлена на рисунке.

Сточные воды насосом подаются из бассейна в кавитационный смеситель, где происходит их смешение с озоно-кислородной смесью, поступающей из озонатора. Затем двухфазный поток через змеевик, обеспечивающий взаимодействие озона со сточными водами, поступает в дегазатор. В нем происходит разделение жидкой и газовой фаз. После этого стоки проходят отстойник и биофильтр.

Технологическая схема доочистки сточных вод озонированием

Исследования по доочистке сточных вод, загрязненных нефтепродуктами, озонированием, показали, что при содержании нефти (40 мг/л), фенолов и других соединений в сточной воде снижалось по нефти до 4 мг/л.

Перспективными считаются разработки технологий очистных сооружений с применением лазерной техники.

Наиболее распространенным способом «безопасного» удаления отходов является их складирование в специальных местах (склады, свалки, полигоны).

Все они занимают огромные площади, являются источниками пыли, запахов и шума, при этом можно выделить три вида таких хранилищ:

  1. отвалы строительного мусора и фунта;
  2. свалки (хранилища) бытового мусора;
  3. хранилища производственных (специальных) отходов:

Из-за протекающих процессов и реакций в отвалах с органическими компонентами бытовых отходов происходит образование газов (метан, диоксид углерода, азот, сероводород). Газовый состав зависит от длительности хранения и фазы брожения.

В хранилищах промышленных отходов микробиологические процессы обычно не наблюдаются из-за значительной концентрации ядовитых веществ (микроорганизмы просто уничтожаются). В хранилищах могут образоваться ядовитые или взрывоопасные газы, что требует принятия соответствующих мер обеспечения безопасности.

Если склад (свалка) не обеспечен защитой от осадков, наводнений, грунтовых вод, то из хранящихся веществ вымываются в первую очередь продукты брожения и гниения. Велика опасность загрязнения подземных вод.

Но более предпочтительным является сжигание (термолиз) отходов (в развитых регионах Западной Европы сжигается до 50% всех отходов), что существенно снижает объем отходов, разрушает горючие материалы и органические соединения (шлаки и зола составляют менее 10% исходного объема отходов, а по массе — не более 30%).

Но даже при сжигании отходов в специально для этого оборудованных печах нельзя исключить проникновения в ОС вредных веществ, в том числе и вновь образовавшихся.

Продукты сжигания мусора (шлаки, зола, дымовые газы) содержат неорганические и органические вещества и поэтому требуют особой переработки, чтобы исключить опасность для ОС.

В дымовых газах при сжигании отходов в специальных печах содержатся пыль и вредные газообразные вещества, вид и количество которых в неочищенных отходящих газах зависит от состава сжигаемых отходов, конструкции топки, условий работы всего сжигающего комплекса. Устройства для очистки дымов (электрофильтры, тканевые фильтры, промывные установки) должны эффективно удалять вредные вещества, что сопряжено со значительными трудностями.

Предельные концентрации вредных веществ в установках для сжигания мусора, мг/м3

Вредные вещества

в дымовых газах

до очистки

после очистки

Хлороводород НС1

400-11 500

50

Фтороводород HF

2-20

2

Диоксид серы S02

200-800

100

Оксиды азота N02

150-400

500

Моноксид углерода СО

20-600

100

Органические вещества

300-500

20

Пыль

800-15 000

30

По опыту ряда стран Европы при среднем содержании пыли в отходящих топочных газах 88 мг/м3 достигается приемлемое содержание металлов в частицах дыма мусоросжигательной печи.

Источник: http://ohrana-bgd.ru/prombit/prombit1_10.html