Ғылыми журнал 1996 жылдың қарашасынан бастап екі айда бір рет шығады
жүктеу/скачать 5,72 Mb. Pdf көрінісі
|
- Бұл бет үшін навигация:
- А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Еденбаев С.С., Жунусова Г.Ж., Таймасова А.Н.
- О переработке рений- и осмийсодержащего...
- Э.Д.АСҚАРОВА
- В статье рассмотрены влияние серы и серосодержащих соединений на окружающую среду и приведены методы их обезвреживания.
- This article deal with impact of sulfur and it , s combinations on environment and methods of neutralization.
- А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010
- Күкірт және күкірт қосылыстарының қоршаған ортаға әсері...
шламов, содержащих органические вещества. По данному способу органические вещества удаляются из шлама посредством его нагрева в восстановительной атмосфере, далее очищенный от органики шлам подвергается выщелачиванию серной кислотой в присутствии окислителей (хромового ангидрида и марганцевокислого калия), полученный кек, обогащенный осмием, нагревается в шахтной печи при 450-500 0 С, при этом осмий на 98% извлекается в газовую фазу. Способ эффективен, но многостадийный. Из пирометаллургических способов [10-12] переработки шламов редкометалльного производства, содержащих рений, осмий и органические вещества, в способе переработки свинцовых шламов редкометалльного производства [10] пирометаллургическую обработку шлама ведут в низкотемпературной плазме при температуре 2000-3000 0 С в окислительной атмосфере с образованием оксидов свинца и высших оксидов рения и последующим улавливанием при температурах 800-1500 0 С оксидов рения в серной кислоте, подаваемой на орошение образованных газов. Способ позволяет извлечь рений из шлама в кислоту на 95,8% и избежать трудностей извлечения рения из органических веществ шлама, так как при температурах данного способа органические вещества легко разлагаются и отгоняются в газовую фазу. К недостаткам способа относятся высокие энергетические затраты и отсутствие технологии улавливания осмия, являющегося попутным металлом рения. В известном способе [11] переработки осмийсодержащих продуктов, включающем грануляцию исходного продукта, низкотемпературный окислительный обжиг при 400-450 0 С в токе воздуха, подаваемого со скоростью 0,04-0,1 л/мин·см 2 , высокотемпературный окислительный обжиг при 800-850 0 С в
токе кислорода, подаваемого со скоростью 0,04-0,1 л/мин·см 2 , с получением осмийсодержащей газовой фазы и улавливанием осмия в щелочном растворе, достигается предварительная отгонка органических примесей и газообразных продуктов горения на стадии низкотемпературного обжига, отгонка высших соединений осмия в газовую фазу на стадии высокотемпературного обжига и улавливание осмия в щелочном растворе без специальной операции осаждения осмия за счет соблюдения режима подачи кислорода, исключающего образование оксида серы (+6), связывающего осмий в нелетучие сульфатокомплексы. При осуществлении способа авторами достигнуто высокое извлечение осмия в концентрат из исходного продукта – 95,4%. К недостаткам способа следует относить отсутствие технологии улавливания рения, являющегося попутным металлом осмия, многостадийность и высокую температуру процесса на второй стадии, которая может приводить к выплавлению свинца и оплавлению им перерабатываемого материала, следовательно, к потерям осмия с оплавленными кусками огарка. Указанные недостатки устраняются в способе [12] переработки дисперсного промпродукта, содержащего свинец, рений и органические примеси, включающем трехстадийную термическую обработку – вначале при 150-250 0 С, затем при 300-450 0 С и далее при 600-900 0 С, перед второй стадией смешивание 103
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Еденбаев С.С., Жунусова Г.Ж., Таймасова А.Н. О переработке рений- и осмийсодержащего...
свинцового шлама с добавкой грубозернистого тугоплавкого вещества, взятого в количестве 10-50% от массы смеси, грануляцию полученной смеси и ее подачу на вторую стадию, одновременную подачу воздуха и водяного пара в реактор на третьей стадии. В качестве тугоплавкого вещества авторами использованы железная руда или железорудный концентрат, марганцевая руда или марганцевый концентрат. При осуществлении способа авторами достигнуто практически полное извлечение рения из шлама, содержащего органические вещества. При всех преимуществах способа в работе не предусмотрены улавливание рения и извлечение и улавливание осмия. Способы, предусматривающие улавливание рения и осмия из газовой фазы, приведены в работах [10,11,13,14]. В работе [10] рений улавливается из отходящих газов обжига шлама орошением газов серной кислотой в циклонах, предварительно охлажденных до 800-1500 0 С. Высокая температура водоохлаждаемых циклонов не позволит достичь высокой степени улавливания рения из газов вследствие того, что температура циклонов выше температуры кипения оксидов рения. В работе [11] улавливание осмия осуществлялось в 10%-ном растворе NaOH, что является затратным и дорогостоящим способом. В способе [13] переработки рений-, осмийсодержащего шлама медеплавильного производства, включающем гранулирование шлама,
окислительный обжиг шлама при температуре 800-850 0 С в присутствии воздуха, подаваемого в реактор со скоростью 0,2-0,6 м/с, улавливание рения и осмия осуществляется контактированием газов вначале с двумя растворами серной кислоты в присутствии окислителей (пероксида водорода с концентрацией 30% и азотной кислоты с концентрацией 60%), затем с двумя растворами гидроксида натрия с концентрацией 100 г/л. При этом рений на 81,63-88,44% улавливается преимущественно кислым раствором, а осмий на 60,23-82,15% щелочным раствором. Видно, что степень улавливания рения и осмия невысокая, процесс дорогостоящий, так как требует высоких затрат поглотителей на операциях улавливания рения и осмия из газовой фазы. В способе [14] извлечения рения и осмия из парогазовой смеси осуществляют охлаждение парогазовой смеси, пропускание ее через слой твердого реагента – углеродсодержащего материала (металлургического или нефтяного кокса) с восстановлением летучих оксидов рения и осмия в нелетучие соединения и одновременным улавливанием рения на 100% и осмия на 85% при 250-550 0
продуктов из растворов. Главным препятствием при использовании данных сорбентов – восстановителей является возможное уменьшение их активной поверхности из-за забивания пор пылевидными частицами газовой фазы и частичного выгорания углеродсодержащего материала при 250-550 0 С под
воздействием оксидов, содержащихся в отходящих газах, что приводит к потере восстановителя. Критический анализ известных способов переработки рений -
104
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Еденбаев С.С., Жунусова Г.Ж., Таймасова А.Н. О переработке рений- и осмийсодержащего...
осмийсодержащих шламов сернокислотного и редкометалльного цехов, улавливания рения и осмия из газовой фазы позволяет сделать следующие выводы и рекомендации:
переработка рений-,
осмийсодержащих шламов
редкометалльного цеха экономически выгодна;
применение окислителей обязательно и необходимо для более полного извлечения рения и осмия из шламов;
процесса предварительного термического нагрева шлама;
гидрометаллургические способы переработки шламов с высоким содержанием органических веществ неэффективны из-за образования пены, эстрагирующей рений и осмий, и являются громоздкими, дорогостоящими и капиталоемкими;
более 750 0 С неэффективны из-за выплавления из шлама металлического свинца, оплавляющего частицы рения и осмия;
плавильные способы переработки шламов являются энергоемкими и сложными для промышленного освоения;
газов неэффективны и дорогостоящи;
необходимо совершенствовать способы улавливания рения и осмия из газов.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Загородняя А.Н., Абишева З.С., Букуров Т.Н. Распределение рения и осмия по продуктам переработки сульфидного медного сырья // Цветные металлы. 1997. №9. – С. 47-50. 2.
3.
KZ №10796, С22В 61/00, С22В 11/02, 2001, Бюл.№10. 4.
KZ №8007, С22В 13/00, С22В 11/00, С22В 61/00, С22В 11/00, 2002, Бюл.№3. 5.
KZ №13564, С22В 3/04, С22В 5/10, С22В 61/00, 2003, Бюл.№10. 6.
KZ №13820, С22В 7/00, С22В 5/10, С22В 61/00, 2003, Бюл.№12. 7.
RU №2051192, С22В 11/00, С22В 11/02, 2004. 8.
KZ №13819, С22В 3/04, С22В 61/00, 2003, Бюл.№12. 9.
RU №2227814, С22В 11/00, С22В 7/0, С22В 9/14, 2004. 10.
KZ №1905, С22В 61/00, С22В 13/02, 1995, Бюл.№1. 11.
KZ №4693, С22В 11/02, С22В 61/00, 1997, Бюл.№2. 12.
KZ №10796, С22В 61/00, С22В 11/02, 2001, Бюл.№10. 13.
KZ №13043, С22В 61/00, С22В 7/00, 2003, Бюл.№5. 14.
RU №2165471, С22В 11/02, 2001.
105
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 М.О.АЛТЫНБЕКОВА химия ғылымдарының кандидаты Э.Д.АСҚАРОВА А.Ясауи атындағы ХҚТУ-нің аға оқытушысы
приведены методы их обезвреживания. This article deal with impact of sulfur and it , s combinations on environment and methods of neutralization.
Табиғи ресурстарды толық және тиімді пайдалану, өндіріс қалдықтарын залалсыздандыру және қоршаған ортаны қорғау – дамыған химия өнеркәсібінің өзекті мәселелерінің бірі. Өнеркәсіптің іс-әрекетіне, ауаға шығарылатын заттардың химиялық құрамы пайдаланылған отынның түріне, өндіретін өнімнің құрамына, өндірістің жұмыс істеу тәсіліне және т.б. байланысты болады. Республикада қола сияқты түсті металдардың 100 тоннасын қорытқанда, 88 тоннадай күкірт диоксиді бөлініп шығады, ал 100 тонна қорғасын рудасы қорытылғанда 54 тонна күкіртті газ және 265 тоннадай улы шаң бөлінеді. Сонымен қатар, шойын мен болат өндірісінде 1 т шойын өндіру барысында 4,5 кг тозаң, 2,7 кг күкірт диоксиді, 0,1-0,5 кг марганец, фосфор және сынап бөлінеді. Мартен әдісімен шойын өндіргенде 1 т болатты алу кезінде 3000-4000 м 3 күкірт диоксиді, 3 кг SО 2 және 60 кг СО 2 ауаға
қосылады. “Ащысайтүстіметалл” комбинатының қызметі нәтижесінде 160 млн. тоннадан аса қалдық жинақталған. Химия өнеркәсіптерінің ішіндегі ең ірі салалардың бірі – фосфор өндірісінде, қазіргі күнге дейін қатты, газ, шаң түрінде 25 млн. тоннадан көп қалдық жинақталған. Шымкент қаласындағы “Фосфор” АҚ-нан қоршаған ортаға тасталған жалпы қалдық мөлшері 5 млн. тоннаны құрайды. Қазіргі кезде, күкірт диоксидінің қоршаған ортаға әсері барған сайын артып, табиғаттағы геологиялық жүйенің зат алмасуының тепе- теңдік құрылымын бұзушы фактор ретінде байқалуда. Түсті металлургияда күкірт диоксидінің ең көп мөлшері мыстың, қорғасынның және мырыштың сульфидті рудаларын жағу және қайта өңдеу процестерінде бөлінеді. Сонымен қатар құрамында шаң-тозаң, фторлы қосылыстар және металдардың қосылыстары болатын газдар шығарылады [1-2]. Қара металлургия өндірісі ауаның ежелден келе жатқан ластағыш көзіне жатады, өйткені болат балқыту процестерінде домна пештерінен шығатын газдарда, көміртек оксидінің мөлшері өте көп. Шойын өндірісінде көп
мөлшерде шаң-тозаң, күкірт
диоксиді, марганецтің, мышьяктың, қорғасынның сынаптың қосылыстары және шайыр тәрізді заттар бөлініп 106
А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 Алтынбекова М.О., Асқарова Э.Д. Күкірт және күкірт қосылыстарының қоршаған ортаға әсері...
шығады. Көптеген зерттеу нәтижелері, өндірістің қарқынды дамуына және техникалық регламенттердің бұзылуына байланысты, шамамен әрбір 10 жыл сайын қалдықтардың мөлшері екі есеге артатындығын көрсетті. Өнеркәсіптік газ түріндегі қалдықтар өзінің құрамы бойынша әртүрлі. Ең негізгілері – күкірт диоксиді, азот диоксиді, көміртегі тотығы, шаң және басқа да химиялық заттар. Өнеркәсіптік алаңдарда атмосфераның анағұрлым жоғары ластануы, яғни күкіртті газ концентрациясы ЗЖЖК-дан 20-40, шаңдар – 5.0- 10.0, азот қос тотығы – 1.6-ға дейін, күкіртті қышқыл – 1.1-3.0-ден жоғары екендігі анықталған [1]. Соның ішінде, атмосфераның көп мөлшерде шаңдар мен күкірт диоксиді газының орташа айлық максимальды концентрациясы бойынша ластануы, жылдың ауыспалы мезгілінде, әсіресе қолайсыз климаттық жағдайларда – күшті батыстан соққан жел әсерінен температуралық инверсия кезінде байқалады. SO 2
газы металлургия, химия, мұнай, энергетика өнеркәсіп орындарының іс-әрекеті барысында көп түзіледі [3]. Түтіндік газдардың құрамында 80-90% күкірт оксидтері болады, ал күкірсутек қалдықты газдардың (51-66%) және адсорбциялық газдардың (15-31%) құрамында болады. “Ачполиметалл” комбинатынан бөлінетін химиялық заттар, сол жердің ғана әлеуметтік-тұрмыстық факторлар комплексіне әсер етіп қана қоймай, сондай-ақ, қала тұрғындарының денсаулығына да кері әсерін тигізеді. Қоршаған ортаға антропогендік ықпал ету ауқымына және осыдан туындайтын қауіп-қатер деңгейіне байланысты, әр түрлі залалсыздандыратын технологиялық процестерді дамытудың жаңа жолдарын қарастыру қажет. Қазіргі таңда өнеркәсіптердегі қалдық газдарды арзан және тиімді реагенттермен жүйелі тазалау әдістерін зерттеу және қайта өңдеу арқылы SO 2
газдарынан тазалау негізінде қалдықсыз технология жасау өзекті мәселелердің бірі болып отыр. Біздің жұмысымыздың мақсаты – қоршаған ортаны қорғау және табиғат қорларын тиімді пайдалану мақсатында “Ачполиметалл” комбинатының қалдықтары күкірт диоксиді газынан тазалаудың экономикалық және экологиялық тиімділігін қарастыру және өңдеу технологиясын жасау арқылы залалсыздандыру және атмосфераға тасталынатын зиянды күкірт диоксиді газынан тазалау мүмкіндіктерін анықтау, абсорбция процесін активтендіретін түрлі қоспаларды қосу арқылы күкірт диоксидін абсорбциялау механизмін анықтау. Тәжірибеге қажетті күкірт диоксидін белгілі әдістеме бойынша [4], натрий сульфитіне күкірт қышқылымен әсер ету арқылы алдық. А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 107
Алтынбекова М.О., Асқарова Э.Д. Күкірт және күкірт қосылыстарының қоршаған ортаға әсері...
“Ачполиметалл” комбинатының қалдығы болып табылатын күкірт диоксидінен тазалаудың тиімділігін анықтау үшін арнаулы қондырғыда алынған 100-500 мл газ көлемі алдын-ала дайындалған суспензия арқылы өткізіліп, ерітіндідегі еріген күкірт диоксиді газының мөлшері анықталды. Сулы суспензияларды дайындау үшін алдын-ала химиялық және гранулометрлік құрамы анықталған қатты қалдықтар қолданылды. Ол үшін әр түрлі мөлшерде қатты қалдықты аналитикалық таразыда өлшеп алып, оны 250 мл колбаға салып, белгілі мөлшерге дейін дистилденген су құйдық. Колбадағы Қ:С қатынаста дайындалған суспензияны шайқап 10-15 минут араластырады. Тізбектеліп қосылған Дрексельдің екі шыны ыдысынан тұратын ыдысқа белгілі арақатынаста дайындалған суспензиядан 50 мл құямыз. Алынған газды осы дайындалған суспензиядан өткізу арқылы абсорбциялайды. Газдың шығымы реттеуші крандардың көмегімен реометрмен диафрагма көрсеткіштері арқылы реттелді. Ал сіңірушінің шығыны ротометрдің көмегімен өлшенді. Тәжірибе барысында зерттелетін газдардың мөлшері жүйелі түрде бақылауда болды. Газдарды абсорбциялау кезінде газдардың мөлшері өзгертіліп отырды. Тәжірибе соңында абсорбцияланған және абсорбцияланбаған газдардың мөлшері анықталды. Қажетті жағдайларға байланысты газдарды тазалау, жоғары, орташа, төмен – үш жағдайда жүреді. Төменгі сатысы көп сатылы процестен тұрады. Өнеркәсіпте өндірілетін өнімдердің түрлеріне байланысты ауаға шығарылатын заттардың химиялық құрамы пайдаланған отынның құрамына, өндірістің жұмыс жасау тәсіліне байланысты болады. Құрамында аммиак және күкіртті ангидриді бар контактылы аппараттағы газдарда мынадай реакция жүруі мүмкін. SO 2 + 2NH 3 + H 2 O → (NH
4 ) 2 SO 3 (1) 2SO 2 + 2NH 3 + H
2 O → 2NH
4 HSO
3 (2) Аммоний сульфитін регенерациялау үшін, түзілген бисульфитті қыздырады: 2NH
4 HSO
3 → (NH
4 ) 2 SO 3 + SO 2 + H
2 O (3) SO 2
көп мөлшері және үлкен көлемді абсорберлер қажет [4]. Ерітіндіден SO 2 газын бөліп алу үшін оны 100 0 С-ға дейін қыздырады. Абсорбциялық әдістің басты ерекшелігі, газдарды жоғары температураларда тазалауға мүмкіндік береді. Күкірт диоксидін сумен абсорбциялау кезінде мына реакция жүреді: SO 2
2 O → H
+ + HSO
3 - (4) Қатты-сұйық сулы суспензиясымен күкірт диоксидінің абсорбция процесінде лимиттеуші саты болып, кальций, темір, магний және т.б. тұздарын еріту болып табылады. Суспензиядағы Қ:С арақатынасының артуы, ондағы көрсетілген тұздар концентрациясының өсуіне алып келеді, демек абсорбция процесі жылдамдайды. Осыдан кейін пайдаланылған адсорбенттер кальцийдің оксиді немесе карбонатымен әрекеттесіп, қайта қалпына келеді. Оны келесі реакциялармен көрсетуге болады:
СаО + H 2 O → Са(ОН) 2
(5) Nа
2 SO 3 + Са(ОН) 2 → 2NаОН + СаSO 3 (6) А.Я с а у и у н и в е р с и т е т і н і њ х а б а р ш ы с ы, №6, 2010 108
Алтынбекова М.О., Асқарова Э.Д. Күкірт және күкірт қосылыстарының қоршаған ортаға әсері...
Nа 2 SO 4 + Са(ОН) 2 → 2NаОН + СаSO 4 (7) Қайтадан қалпына келген абсорбент абсорбция циклына қайтадан жіберіледі, ал кальцийдің тұздарын жүйеден бөліп алып отырады. Қолданылған суларды нейтралдау үшін, өндірістің түтінді газдары қолданылады. Олар: көміртек диоксиді, күкірт, азот диоксидтері және қышқылды газдар. Бұл жағдайда судың нейтралдануы жүре отырып, өндірістен шыққан газдардың да тазалануы да іске асырылады. Күкіртті ангидридтің ізбес суында абсорбциялануын мынадай теңдеулермен көрсетуге болады: SO 2
2 = СаСO
3 + H
2 O (8) SO 2
2 O = H
2 SO 3
(9) Са(ОН) 2 + H 2 SO 3 = СаSO 3 + 2H 2 O (10) 2СаSO 3
2 = 2СаSO
4
11) Егер SO
2 газын сіңіру үшін, әктастың суспензиясы пайдаланылса, онда реакция теңдеулерін мына түрде жазуға болады: SO 2 + СаСO 3 + 2H 2 O = СаSO
3 + 2H
2 O + СО
2 (12) СаSO 3
2 O + 1/2О
2 = СаSO
4 + H
2 O (13) SO 2 газын ұстап қалу үшін сонымен қатар магний оксидтерінің шламдарын қолдануға болады. MgО шламынан бұл жағдайда магний сульфиті түзіледі. MgO + SO 2
3 (14)
t MgSO 3
2 (15)
Магнезитті әдістің циклді механизмі келесі түрде жүруі мүмкін: SO 2 + H 2 O H 2 SO 3 (16) MgSO 3
2 SO 3 Mg(HSO 3 ) 2 (17) 2MgSO
3 + O
2
2MgSO 4 (18) MgO + Mg(OH) 2 (19) Mg(HSO 3
2 + Mg(OH)
2 2MgSO 3 + 2H
2 O (20) MgSO 3
2 O = MgSO
3 ∙ XH
2 O (21) Күкірт диоксидін күкірт қышқылына немесе күкіртке дейін өңдейді, ал MgO процеске қайтарылады. Күкірт диоксидінің тікелей фотохимиялық тотығуы нәтижесінде аэрозоль- сульфат бөлшектердің түзілу процесін схема түрінде мынадай етіп көрсетуге болады: 2SO
2 + O
2 + hv
2SO
3 (22) Бұл радикалдардың қатысуымен бірнеше сатылы реакция жүреді: SO 2 + hv SO 2 (23) SO 2
2 SO 4 (24) SO 4
2 SO 3 + O
3
(25)
жеткілікті болады. Тотығу реакциясы басқа да механизмдер бойынша өтуі
жүктеу/скачать 5,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|