Асп. Поваляева А.В.

Український науково - дослідницький інститут екологічних проблем, Україна

Утилізація твердих відходів виробництва з наступним використанням отриманого продукту

У процесі вироблення мінеральної сировини з високим вмістом корисних компонентів промисловість повинна буде перейти на використання бідної та нетрадиційної сировини. Багато відходів можуть бути сировиною для інших виробництв. Висока ефективність використання побічних продуктів і промислових відходів (ПВ) приведе до значного підвищення їхньої питомої ваги у балансі сировинних ресурсів. Це у свою чергу буде сприяти заощадженню природної сировини та рішенню багатьох екологічних питань. У зв'язку із цим ефективна утилізація вторинної сировини стає однієї з найбільш важливих проблем сучасності.

На теперішній час розроблена безвідхідна технологія вилучення ванадію та нікелю з відходів виробництва на прикладі Запорізького тітано - магнієвого комбінату. Технологія забезпечує одержання 4-х товарних продуктів: високосортного технічного оксиду ванадію; феррованадію; сульфату алюмінію; комплексної нікель - ванадієвої лігатури.

Переваги технології:

· технологія створена для заміщення критичного імпорту України;

· одержання дорогої та дефіцитної для України продукції - оксиду ванадію, феррованадію, нікель - ванадієвої лігатури;

· великий еколого-економічний і соціальний ефект.

· зниження собівартості товарної продукції металургійних заводів;

· утилізацію багатотоннажних відходів на території України.

У процесі реалізації технології компоненти шихти подрібнюють, змішують і гранулюють. Гранули надходять на окисний випал і на вилуження водою та розчином сірчаної кислоти. Гідролітичне осадження технічного оксиду ванадію (ТОВ) ведуть із коректуванням рН середовища у високотемпературних газо-рідинних струменях. Перевагою використання здрібнених компонентів шихти є підвищення ступеня розкриття ванадійвміщуючої сировини на 5-10%. Грануляція поліпшує контакт взаємодіючих фаз, збільшує продуктивність печі, скорочує втрати ванадію з виносом пилу при випалі.

До переваг воднево-кислотного вилуження шихти й швидкісного високотемпературного гідролізу відносяться можливість підвищення ступеню переходу в розчин і виділення з нього іонів провідного металу (V⁵⁺), чистота одержуваного продукту, зниження енерговитрат, захист атмосфери робочих місць.

Цей метод може бути одним з найбільш перспективних для виділення V⁵⁺. Ступінь його переходу в розчин становить залежно від умов вилуження 95-96,5%. Концентрація V₂O₅ у водяних розчинах після вилуження - 20-40 г/дм³, у сірчанокислих – 40-60 г/дм³ (у перерахуванні). Вивчення кінетичних закономірностей при вилуженні обпаленої шихти вели при постійних значеннях рН і Т : Ж при заданих інтервалі температур і тривалості процесу.

Відомі дотепер способи одержання чавуну з підвищеним вмістом ванадію не дозволяли поліпшити якість продукту через низький вміст у ньому ванадію, що пов'язане з невисоким вмістом його у вихідній руді та у внесених матеріалах шихти. Витрата зольних залишків у кількості менш 20 кг/т чавуну не ефективний, тому що збільшення вмісту ванадію в чавуні незначно в порівнянні з існуючим. При подачі в піч зольних залишків більше 60 кг/т чавуну погіршується робота гірної печі і якість чавуну (останнє у зв'язку зі значною кількістю сірки, внесеної зольними залишками).

Вдування зольних залишків замість введення їх в аглошихту, забезпечує більше рівномірний розподіл ванадію та високе його засвоєння. Попередньо збагачена та окускована руда та інші добавки подаються в піч. Одночасно в горн печі вдувають попередньо підготовлені зольні залишки.

На першій стадії досліджень проводилася виплавка ванадієвого чавуну із шихтових матеріалів, склад та витрата яких аналогічні умовам «Чусовського металургійного заводу» (Російська Федерація).

Попередньо здрібнену шихту проплавляли в тиглі, поміщеному в піч, при температурі 1630-1680°С протягом 1 ч. Виплавку ванадієвого чавуну проводили без добавки до шихтових матеріалів зольних залишків. На другій стадії до шихтових матеріалів (кількість, як на першій стадії) додавали зольні залишки спалювання нафтопродуктів на електричних станціях, наприклад високосірчаних мазутів, зі вмістом V₂O₅ від 2 до 25%. Виплавку здійснювали при тих параметрах процесу, що й на першій стадії. Вміст V₂O₅ у шихті для всіх дослідів становив 0,54%.

Як показали результати дослідів, вміст ванадію в готовому чавуні зріс від 0,54% до 1,18%.

Запропонований спосіб забезпечує одержання ванадійвміщуючого чавуну з підвищеним та регульованим вмістом ванадію, дозволяє утилізувати сполуки рідких металів, зокрема, ванадію, що є дорогим і дефіцитним компонентом при виробництві багатьох видів промислової продукції.

При цьому забезпечується комплексна переробка відходів виробництва, які в цей час займають значні земельні площі та забруднюють навколишнє середовище токсичними сполуками ванадію.