Технологічний процес отримання цинкового купоросу із цинковмісних шламів стічних вод
DSpace at NTB NTUU KPI
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
Технологічний процес отримання цинкового купоросу із цинковмісних шламів стічних вод
|
|
| Creator |
Атамась, Галина Миколаївна
|
|
| Description |
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.17.01 – технологія неорганічних речовин. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2011. Дисертація присвячена розробці наукових засад та технології переробки промислових цинковмісних відходів для одержання цінних продуктів і суттєвого зменшення екологічного навантаження на навколишнє середовище. Визначено вплив різних фізико-хімічних та технологічних параметрів (температури, тривалості вилуговування, концентрації реагенту та інтенсивності перемішування) на ступінь вилучення цинку із цинковмісного шламу та область перебігу процесу. Визначені оптимальні технологічні умови процесу утилізації. Вперше показана можливість окиснення високомолекулярних органічних домішок озоном у цинковмісному лужному розчині із застосуванням каталітичного процесу озонування. Доведено можливість зменшення екологічного навантаження від впливу роботи очисних споруд шляхом відповідної модернізації, а саме встановлення похилих пластин та перфорованої труби, для відведення утвореного осаду. Виявлені закономірності дали змогу створення технологічного процесу отримання цинкового купоросу із цинковмісних шламів. Для повного і ефективного вилучення цинку процес вилуговування NaOH поєднано з наступною обробкою нерозчинного залишку HNO3, що дає змогу отримати додатковий продукт ‒ кальцієву селітру. При переробленні шламу протягом 10 років прибуток за 1 рік складе близько 1,684 млн евро. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.01 – технология неорганических веществ. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2011. Диссертация посвящена разработке научных основ и технологии переработки промышленных цинксодержащих отходов для получения ценных продуктов и существенного уменьшения экологической нагрузки на окружающую среду. В результате анализа существующих методов, как наиболее перспективный для отходов производства вискозного волокна, был выбран щелочной способ переработки, что обусловлено составом шлама. При использовании щелочных реагентов ион Цинка, проявляя амфотерные свойства, переходит в раствор. Показатель рН шлама 9 и повышение до рН = 12 является рациональнее, чем снижение до рН = 4. В качестве щелочи предлагается использовать едкий натрий или дешевую каустическую соду. Определено влияние различных физико-химических и технологических параметров (температуры, продолжительности выщелачивания, концентрации реагента и интенсивности перемешивания) на степень извлечения цинка из цинксодержащего шлама и область течения процесса. Оптимизация методом Гаусса - Зейделя позволила определить максимальное извлечение у = 85,44% при следующих условиях: мольное соотношение NaOH: Zn2 + = 3,29; температура 67,7 0С, продолжительность процесса выщелачивания 32,5 мин; число оборотов мешалки 489,8 об/мин. Были проведены контрольные опыты в полученных оптимальных условиях, которые практически подтвердили адекватность математической модели. Стадий осаждения продуктов, содержащих цинк, в схеме несколько: первичное извлечения цинка из сточных вод на стадии шламообразования, осаждение Zn(OH)2 со щелочного раствора, осаждение Zn2+ для получения конечного продукта ZnSO4. Прояснение сточных вод отстаиванием осуществляется путем осаждения взвешенных частиц под действием силы гравитации. Полученные результаты являются основой для проектирования стадии осаждения Zn(OH)2 в разработанной технологической схеме, а также оптимизации стадии шламообразования. Разработанная конструкция устройства для очистки сточных вод от цинка гидроксида имеет конический профиль, перегородки регулируют равномерное распределение сточной воды между пластинами, в верхней части расположен сборный коллектор для очищенной воды, а в нижней части расположен сборный коллектор для осадка, который отсасывают погружным насосом. Доказана возможность уменьшения экологической нагрузки от воздействия работы очистных сооружений путем соответствующей модернизации, а именно установление наклонных пластин и перфорированной трубы, для отвода образовавшегося осадка. Полученные цинксодержащие растворы после выщелачивания будут содержать в своем составе органические примеси (низкомолекулярные фрагменты целлюлозы) по причине частичного растворения при извлечении Zn2+. Это негативно влияет на качество готового продукта. Из двух технологий снижения содержания органического углерода (перекристаллизацией и озонированием) по причинам необходимой многостадийности первого метода целесообразно использовать метод окислительной деструкции. Снижение содержания органических примесей в рабочем растворе достигается одноступенчатым озонированием. Исследовалась зависимость изменения ХПК от дозы озона, высоты слоя жидкости, концентрации озона в начальной озоно - воздушной смеси, времени озонирования. Впервые показана возможность окисления высокомолекулярных органических примесей озоном в цинксодержащем щелочном растворе с применением каталитического процесса озонирования. Оксиды цветных металлов (Zn, Cr, Cu, Ni) являются эффективными катализаторами разложения высокомолекулярных углеродсодержащих соединений. Для предотвращения загрязнения целевого продукта в качестве катализатора выбрали цинка оксид, который можно получить из промежуточного соединения Zn(OH)2, а при растворении не происходит вторичное загрязнение рабочего раствора. Установлено, что кроме необходимого снижения ХПК после озонирования, достигается снижение концентрации ионов Fe3+ и ионов других тяжелых металлов. Цветность и прозрачность растворов достигает нормативных показателей. Жесткость и рН практически не меняется. Время озонирования составляет 10 - 12 минут. Снижение показателя ХПК после обработки цинксодержащих растворов достигает 70,5%. Продукт, который получили на стендовой установке после стадий перекристаллизации и сушки по составу соответствует ГОСТ 8723-82 для цинкового купороса. Выявленные закономерности позволили создать технологический процесс получения цинкового купороса с цинксодержащих шламов. Для полного и эффективного извлечения цинка процесс выщелачивания NaOH соединяются с последующей обработкой нерастворимого остатка HNO3, что позволяет получить дополнительный продукт - кальциевую селитру, которую можно в виде раствора использовать как удобрение. При переработке шлама на протяжении 10 лет прибыль за 1 год составит около 1,684 млн евро. Благодаря предложенной схеме использования вторичных продуктов существенный социальный эффект достигается улучшением экологической ситуации за счет значительного уменьшения соответствующих отходов в отвалах, создание новых рабочих мест. The thesis on competition of scientific degree of candidate of technical science on a speciality 05.17.01. – Technology inorganic substances. – National technical university of Ukraine “Kiev polytechnical institute”, Kiev, 2011. The thesis is devoted to the development of scientific bases and technologies for recycling industrial zinc containing waste to obtain valuable products and reducing the environmental impact on the environment. The influence of various physicochemical and technological parameters (temperature, duration of lixiviating, concentration of reagent and intensity of interfusion) on the recovery of zinc from the sludge and zinc containing waste during the process. The optimum technological terms of process of utilization are certain. For the first time the possibility of high oxidation of organic contaminants by ozone in alkaline solution zinc containing using catalytic ozonation process. Proved the possibility of reducing the environmental burden from the effects of the treatment plant by appropriate modernization, namely the establishment of inclined plates and a perforated pipe for drainage precipitate. The revealed regularities allow the creation of technological process of zinc sulphate with zinc containing sludge. For a complete and efficient extraction of zinc leaching process NaOH combined with subsequent treatment of the insoluble residue HNO3, which allows us to obtain additional product - calcium nitrate. During the processing of sludge for 10 years income for one year will be around 1,684 million euros. |
|
| Publisher |
НТУУ "КПІ"
|
|
| Date |
2011-06-05T12:10:54Z
2011-06-05T12:10:54Z 2011 |
|
| Type |
Thesis
|
|
| Identifier |
http://library.kpi.ua:8080/handle/123456789/883
|
|
| Language |
uk
|
|