Переробка золових відходів техногенного походження в ліквідні продукти
Раціональне використання природних ресурсів – актуальне завдання сьогодення. Залучення в існуючі та нові процеси відходів техногенного походження дозволить поліпшити екологічний стан довкілля та збільшити ступінь переробки сировини.
Зокрема, робота ТЕС пов’язана не лише з виробництвом електроенергії при спалюванні вугілля, а має, як наслідок, накопичення у великій кількості золошлаків. Вони накопичуються у вигляді відвалів і є джерелом забруднення довкілля, становлячи небезпеку для здоров’я населення, і загрозу рослинному і тваринному світу довколишніх районів.
Робота станцій біологічного очищення комунальних стоків пов’язана не лише з очисткою стічної води, а і з утилізацією осадів, які при цьому утворюються. Проблемою великих міст на разі є модернізація очисних споруд з реорганізацією мулових майданчиків, що зазвичай перетворилися в озера мулонакопичувачі, з будівництвом мулоспалювальних заводів. При таких підходах залишається питання утилізації золи, що буде утворюватися при термічних процесах.
Склад зольних залишків Трипільської ТЕС та осадів після спалювання Бортницької станції аерації (БСА) наведено в таблиці 1 [1].
В Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України проводиться низка дослідних робіт, пов’язаних з фракціонуванням зольних залишків на складові. В основу технологічного (розроблювального) рішення покладено біфторидну технологію, як одну із самих ефективних та екологічно безпечних.
Таблиця 1
Найменування компоненту |
Вміст оксидів, % |
|||||
Літературні дані по золі ТЕС |
Зола Трипільської ТЕС |
Осад БСА повітряно-сухий |
Зола осаду БСА |
|||
SiO2 |
37-63 |
66,3 |
64,9 |
65,8 |
46.22 |
58,98 |
Al2O3 |
9-37 |
5,3 |
5,1 |
5,1 |
4,19 |
6,68 |
Fe2O3 |
4-17 |
0,3 |
0,2 |
0,5 |
2,09 |
3,42 |
TiО2 |
– |
0,4 |
0,1 |
0,15 |
0,29 |
0,41 |
CaO |
1-32 |
10,7 |
12,8 |
10,9 |
4,74 |
6,94 |
MgO |
0,1-5 |
1,4 |
1,5 |
1,4 |
1,45 |
2,58 |
SO3 |
0,05-2,5 |
2,6 |
2,2 |
2,4 |
1,03 |
0,18 |
Na2O+K2O |
0,5-5 |
4,8 |
5,1 |
5,0 |
1,70 |
2,62 |
P2O5 |
0,1-0,2 |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
1,03 |
5,38 |
інші |
немає даних |
7,6 |
7,5 |
8,15 |
– |
– |
мікроелементи |
– |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
1,0 |
1,2 |
Технологія фракціонування включає наступні стадії [2-4]:
– фторування сировини до температури 180-200 оС;
– сублімація гексафторидів до температури до 350-400 оС:
SiO2 + 3NH4HF2 → (NH4)2SiF6 + 2H2O + NH3 |
(1) |
Al2O3 + 6NH4HF2 → 2(NH4)3AlF6 + 3H2O |
(2) |
Fe2O3 + 6NH4HF2 → 2(NH4)3FeF6 + 3H2O |
(3) |
TiO2 + 3NH4HF2 → (NH4)2TiF6 + 2H2O + NH3 |
(4) |
Na2O + NH4HF2 → 2NaF + H2O + NH3 |
(5) |
K2O + NH4HF2 → 2KF + H2O + NH3 |
(6) |
MgO + NH4HF2 → MgF2 + H2O + NH3 |
(7) |
– гідроліз гексафторидів аміачною водою з отриманням оксидів:
(NH4)2SiF6 + 4NH4OH → SiO2 ↓ + 6NH4F + 2H2O (8)
(NH4)3AlF6 + 3NH4OH → Al(OH)3 + 6NH4F (9)
– виділення фторуючого компоненту та його повернення на першу стадію процессу [4]:
2NH4F → NH4HF2 + NH3 ↑ (10)
Стадія фторування здійснювалася в обертовому реакторі з нікелевим покриттям (рис.1 ).
Стадію сублімації здійснювали в стаціонарному реакторі з нікелевим покриттям (рис.2).
Рис. 1. 1 – реактор фторування; 2 – холодильник; 3 - конічна колба для збору аміачної води;
4 – електропривід; 5 - нагрівальний елемент
Оскільки, в досліджуваних золах основна маса припадає на діоксид кремнію, то він і буде цільовим ліквідним продуктом даного процесу з чистотою 99,998 %. Крім того, в золах БСА присутній оксид фосфору, який є необхідним компонентом мінеральних добрив, переведення якого у водорозчинні форми створює умови його ліквідності. Крім того, присутність оксидів титану та алюмінію має певний попит на ринку.
Рис. 2. 1 – реактор-субліматор, 2 – холодильник, 3 – конічна колба для збору аміачної води, 4 – нагрівальний елемент
Список літератури
- Звіт про виконання наук.-технічного проекту «Діоксид кремнію високої чистоти з відходів техногенного походження», №держреєстрації 0110U003293, ІБОНХ НАН України, 2010. – С. 54
- Сорока П.И., Тертышный О.А., Гриднева Т.В. Разработка физико-химических основ процесса получения аморфного диоксида кремния / Хімія та сучасні технології. – 2007. – С. 28.
- Фтораммонийные технологии в переработке минерального сырья / А. А. Андреев, А. Н. Дьяченко // Фторидные технологии: сб. тез. докл. всерос. научн.-практ. конф. – Томск: ТГПУ, 2009. – С. 87.
- Демьянова Л.П. Фторидный способ переработки кварцсодержащего сырья Приамурья с получением высококремнистых продуктов: дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук: 05.17.11 / Демьянова Лариса Петровна. – Томск, 2009. – 121 с.
Переробка золових відходів техногенного походження в ліквідні продукти [Електронний ресурс] / [Євдокименко В.О., Каменських Д.С., Кашковський В.І.] // Режим доступу: http://eco.com.ua/content/pererobka-zolovyh-vidhodiv-tehnogennogo-pohodzhennya-v-likvidni-produkty