Струнников С.Г.

Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д.Серикбаева

Изыскание способов сокращения циркуляции мышьяка в цветной металлургии

В цветной металлургии природоохранная деятельность осуществляется со значительным отставанием от современных экологических требований, значительно возросших в последнее время. При этом сложившаяся система экономической деятельности, в основном, продолжает быть подчиненной интересам отрасли, хотя сейчас становится очевидной необходимость более тесного сочетания отраслевых, общегосударственных и территориальных интересов в рамках единой эколого-экономической системы региональных комплексов и промышленных узлов. В ряде промышленно-развитых районов, где значительный удельный вес имеют предприятия цветной металлургии сложившиеся диспропорции в сфере производства привели к созданию конфликтных ситуаций с серьезными социальными и экономическими последствиями. Большинство предприятий в этих регионах построено по морально устаревшим технологиям, в результате чего при добыче, обогащении и металлургической переработке минерального сырья накапливаются значительные объемы отвальных продуктов. По данным ЦНИИ экономики и информации цветной металлургии при работе на полной загрузке предприятий отрасли, в атмосферу ежегодно будут выбрасываться около6 миллионов тонн вредных веществ, а в водоемы сливаться 0,5 миллиардов кубометров загрязненных вод. Всего по отрасли в странах СНГ за последние 30 лет накоплено свыше 400 миллионов тонн вредных веществ [1]. При таком глобальном загрязнении окружающей природной среды высокотоксичными химическими соединениями требуется срочное решение указанной проблемы.

Основными направлениями совершенствования охраны окружающей среды является создание на базе действующих многоотходных предприятий новых производств по переработке этих отходов и региональных горнопромышленных комплексов с переходом в идеале к малоотходным технологиям. К сожалению, создание совершенно безотходных технологических схем принципиально невозможно из-за наличия в горном сырье таких компонентов, как мышьяк, таллий, ртуть и некоторых других металлов, которые присутствуют в количествах, значительно превышающих потенциальный спрос на них.

Проблема мышьяка усугубляется еще и тем, что спрос на него, а также на его соединения крайне незначителен и не превышает 2% от поступления на предприятия подотрасли, в связи с чем практически весь мышьяк должен направляться в отвалы. Отсутствие спроса на мышьяксодержащие продукты, в свою очередь приводит к тому, что интерес к проведению разработок специальных способов его утилизации в какой-либо один продукт крайне незначителен, а из-за отсутствия такого способа происходит размазывание мышьяка практически по всем отвальным продуктам предприятий цветной металлургии. В результате этого более 97% от всех промышленных отходов подотрасли составляют вещества, содержащие те или иные количества мышьяка.

Анализ баланса мышьяка на предприятиях цветной металлургии Казахстанского региона показывает, что на стадии металлургических производств основное количество мышьяка выводится в отвальные продукты и с отходящими газами (соответственно 56% и 25%). Вместе с тем значительная часть мышьяка (приблизительно 18%) передается в виде различных промпродуктов на смежные предприятия, что в условиях тесной взаимосвязи заводов отрасли создает значительную межзаводскую циркуляцию мышьяка. Последняя является лишь частью внутризаводской циркуляции.. особенно характерна повышенная внутризаводская циркуляция для предприятий свинцово-цинковой подотрасли, где ее общий уровень достиг почти 40% от загрузки в поступающем сырье. такая высокая циркуляция приводит к ухудшению технико-экономических показателей основного производства: снижению извлечения основных металлов за счет увеличения объема переработки промпродуктов и оборотных мышьяксодержащих продуктов и увеличению затрат на рафинирование товарных металлов, а также к увеличению опасности загрязнения объектов окружающей среды мышьяком. В свинцовом производстве главными каналами вывода мышьяка являются отвальный шлак и арсенатный кальциевый продукт, получаемый при обработке известью растворов после выщелачивания щелочных плавов при рафинировании свинца. В цинковом производстве вывод мышьяка налажен только на заводах, перерабатывающих нехарактерное для этого производства сырье, такое как пыли свинцового и медного производств. В этих случаях вывод мышьяка осуществляется в виде арсенатно-арсенитно-кальциевого отхода, получаемого при обработке известью растворов после вскрытия свинцовых пылей. Большей частью мышьяксодержащие отходы складируются на предприятиях-производителях.

Из отходов предприятий свинцово-цинковой и медной подотраслей цветной металлургии в Казахстане условиям безопасного хранения отвечают лишь отвальные хвосты обогатительных фабрик и отвальные шлаки свинцового и медного производств. Остальные отходы содержат мышьяк в виде сильнодействующих ядовитых веществ, которые способны загрязнять мышьяком контактирующие с ними воды выше допустимых санитарных норм. Принимаемые меры по предотвращения вредного влияния на окружающую среду из некоторых таких отходов позволяют снизить токсическое воздействие мышьяка, но должны рассматриваться как временные из-за недостаточной механической прочности отходов и надежности защитных мероприятий. Кроме того следует отметить высокую стоимость таких мероприятий: например стоимость полигона для захоронения 10 тыс. тонн арсенит-арсенатно -кальциевых отходов (примерно годовой выпуск УК МК АО « Казцинк» при его полном объеме работы) составляет около 12 млн тенге (в ценах 2000 года).

Для уменьшения негативного воздействия отходов, содержащих мышьяк, на объекты окружающей среды можно предложить при выводе мышьяка из производственного цикла металлургического производства сокращение объемов мышьяксодержащих отходов, а также переработка мышяксодержащих продуктов производства на товарную продукцию.

С целью сокращения объема мышьяксодержащих отходов предлагаются следующие мероприятия:

-Водная отмывка арсената кальция из рафинировочного цеха до рН = 8 ÷ 8,5 с последующим возвратом промывных вод в водооборотную систему водоснабжения.

-Плавка отмытых отходов с чугунной стружкой и углеродистым восстановителем на железистую шпейзу с последующим обогащением ее до содержания мышьяка

-Сульфидирование гранулированной с пиритным концентратом шпейзы в специальной печи и переплавкой сульфидных возгонов в компактный продукт.

Однако для окончательной отработки предлагаемых приемов требуется проведение укрупненных лабораторных исследований и полупромышленных испытаний, в ходе которых помимо разработок аппаратурного оформления и распределения всех представляющих интерес компонентов рекомендуются решения следующих вопросов

· Возможность сокращения циркуляции мышьяка за счет получения более богатой по мышьяку железистой шпейзы путем оборачивания промпродуктов

· Возможность возврата образующихся при шпейзовой плавке пылей в оборот

· Возможность проведения сульфидирования шпейзы непосредственно в печах шпейзовой плавки вмешиванием пиритного концентрата в расплав

Внедрение этих мероприятий позволит сократить циркуляцию мышьяка примерно на 10 ÷ 15 %.

Кроме этих мероприятий большой интерес представляют работы, проводимые Копыловым Н.И. ( Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН г. Новосибирск) с соавторами [4 ]. Предлагаемая ими технология получения сульфидных возгонов мышьяка при переработке упорного золотосодержащего сырья и мышьяксодержащих продуктов в цветной металлургии позволяет получить продукты, относящиеся к 4 классу опасности, которые могут неограниченное время храниться в обычных условиях складирования, а также использоваться в качестве сырья для получения препаратов для консервации древесины и биоцидов защитных покрытий поверхностей от биокоррозии и обрастания в морских и биоактивных средах [ 5 ].

Внедрение в практику технологий по переработке мышьяксодержащих отходов металлургического производства позволит не только решить вопрос сокращения отходов высокой токсичности, что особенно актуально для Казахстана, но и обеспечить предприятиям производителям расширение ассортимента продукции , получить дополнительную прибыль, а потребителю получить качественную продукцию, не нарушающую экологическое равновесие в окружающей среде

Список литературы

1. Чалов В.И., Кравченко О.П. Экономические методы управления природоохранной деятельностью при производстве цветных металлов. Создание экологически чисты малоотходных технологий в производстве тяжелых цветных металлов и повышение комплексности использования сырья. Тезисы докладов к отраслевому научно-техническому совещании.. Москва, 1991, 43-47

2. Струнников С.Г. Об определении класса опасности при захоронении мышьяксодержащих отходов. Материалы Международной научно-технической конференции « Индустриально – инновационная политика – новый этап развития Казахстана». Усть- Каменогорск, 2003, 245-247.

3. Каминский Ю.Д., Копылов Н.И. Технологические аспекты извлечения золота из руд и концентратов, Новосибирск,: СО РАН, 199, 124 с.

4. Копылов Н.И. Комплексная экологически чистая переработка упорного золото-мышьякового сырья. Материалы Международной научно-технической конференции «Индустриально-инновационная политика – новый этап развития Казахстана». Усть-Каменогорск, 2003, 174-176.

5. Возможности производства и применения мышьяковых антисептиков для защиты древесных и других материалов от биоповреждения / тезисы докладов научно-технической конференции. Свердловск, 1988, 73.