апрель 2019

Утилізація відходів виробництва кольорових металів


Парфьонова Любов Анатоліївна Парфьонова Л. А. , Алєксєєв Є. Ю.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Парфьонова Л. А., Алєксєєв Є. Ю. Утилізація відходів виробництва кольорових металів / Химия и современные технологии : Метериалы ІХ Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Химия и современные технологии», 2019. – C. 41-42


За обсягом виробництва і споживання в світі мідь поступається тільки алюмінію, займаючи друге місце у виробництві кольорових металів (алюміній, мідь, свинець, цинк, нікель). В Україні більше 70% всієї споживаної міді йде на виробництво електротехнічних виробів, 15% − на елементи будівельних конструкцій, 5% − на деталі машин і механізмів, 4% − на транспортні конструкції і 4% − на інші види виробів. При цьому використання рафінованої міді постійно зростає як в світовому масштабі так і в Україні.  Виробництво міді вогневого рафінування і катодної міді з брухту та відходів дає можливість організувати виробництво мідної катанки з власної сировини, тобто скоротити витрати валюти на закупівлю катодної міді за кордоном. Але на рівні з цим збільшуються відходи особливо при електролітичному рафінуванні яке забезпечує отримання найбільш чистої (99%), високоякісної міді. Після електролізу відпрацьований електроліт містить H2SO4, FeSO4, NiSO4, CuSO4 та ін. Необхідність утилізації такого розчину стає на першому місті.Цей розчин можливо використовувати для виробництва добрив для сільськогосподарських культур, що зменшить затрати на похідні речовини у синтезі хелатних добрив та зменшить навантаження на навколишнє середовище.Хелатні добрива містять той чи інший мікроелемент, з’єднаний з так званим хелатуючим агентом. В результаті утворюється хелат, комплексне з’єднання у вигляді «клешні», в середині якого знаходиться мікроелемент. Така комплексна сполука має біологічну активність. Завдяки чому хелатні добрива добре засвоюються рослинами у порівнянні зі звичайними неорганічними солями. Вони безпечні для ґрунтів, рослин і людини, як у використанні, так і у виробництві. У виробництві хелатних добрив можна використовувати ряд різних органічних кислот – хелатуючих агентів (етилендиамінтетраоцтова кислота, оксиетилендифосфонова кислота, етилендиаміндиянтарна кислота, нітрилтриметилфосфонова кислота та ін.).Основою при виготовленні рідкого концентрованого хелатного добрива (РКХД) був відпрацьований електролітичний розчин наступного складу: H2SO4 – 200 г/л, FeSO4 ≥10 г/л, NiSO4 ≈10 г/л, CuSO4 = 40-50 г/л отриманий зі стадії рафінування міді на виробництві ТОВ «Запорізький завод кольорових металів». Розчин змішували у співвідношенні 1:1 з водопровідною водою та нейтралізували лугом до рН=2. У якості хелатуючого агента була обрана оксиетилендифосфонова кислота (ОЕДФ), яка має більш комплексуючу здібність до мікроелементів ніж інші хелатуючі агенти.Виготовлення РКХД проводили за методикою, яка забезпечує поступове додавання у основний розчин розрахованої кількості солей металів: Zn(O2CCH3)2, MgSO4·7H2O, (NH4)2MoO4, MnSO4·5H2O у відповідній послідовності, відповідних рН і температурі. Оксиетилен-дифосфонова кислота (ОЕДФ) додавалась у стехіометрічній кількості до хелатуючих мікроелементів. Концентрації речовин у добриві підібрані з урахуванням їх кількості у відпрацьованому електролітичному розчині та оптимально збалансовані за кількістю поживних речовин і мікроелементів, необхідних для нормального розвитку зернових культур (табл.1).

За обсягом виробництва і споживання в світі мідь поступається тільки алюмінію, займаючи друге місце у виробництві кольорових металів (алюміній, мідь, свинець, цинк, нікель). В Україні більше 70% всієї споживаної міді йде на виробництво електротехнічних виробів, 15% − на елементи будівельних конструкцій, 5% − на деталі машин і механізмів, 4% − на транспортні конструкції і 4% − на інші види виробів. При цьому використання рафінованої міді постійно зростає як в світовому масштабі так і в Україні.  Виробництво міді вогневого рафінування і катодної міді з брухту та відходів дає можливість організувати виробництво мідної катанки з власної сировини, тобто скоротити витрати валюти на закупівлю катодної міді за кордоном. Але на рівні з цим збільшуються відходи особливо при електролітичному рафінуванні яке забезпечує отримання найбільш чистої (99%), високоякісної міді. Після електролізу відпрацьований електроліт містить H2SO4, FeSO4, NiSO4, CuSO4 та ін. Необхідність утилізації такого розчину стає на першому місті.Цей розчин можливо використовувати для виробництва добрив для сільськогосподарських культур, що зменшить затрати на похідні речовини у синтезі хелатних добрив та зменшить навантаження на навколишнє середовище.Хелатні добрива містять той чи інший мікроелемент, з’єднаний з так званим хелатуючим агентом. В результаті утворюється хелат, комплексне з’єднання у вигляді «клешні», в середині якого знаходиться мікроелемент. Така комплексна сполука має біологічну активність. Завдяки чому хелатні добрива добре засвоюються рослинами у порівнянні зі звичайними неорганічними солями. Вони безпечні для ґрунтів, рослин і людини, як у використанні, так і у виробництві. У виробництві хелатних добрив можна використовувати ряд різних органічних кислот – хелатуючих агентів (етилендиамінтетраоцтова кислота, оксиетилендифосфонова кислота, етилендиаміндиянтарна кислота, нітрилтриметилфосфонова кислота та ін.).Основою при виготовленні рідкого концентрованого хелатного добрива (РКХД) був відпрацьований електролітичний розчин наступного складу: H2SO4 – 200 г/л, FeSO4 ≥10 г/л, NiSO4 ≈10 г/л, CuSO4 = 40-50 г/л отриманий зі стадії рафінування міді на виробництві ТОВ «Запорізький завод кольорових металів». Розчин змішували у співвідношенні 1:1 з водопровідною водою та нейтралізували лугом до рН=2. У якості хелатуючого агента була обрана оксиетилендифосфонова кислота (ОЕДФ), яка має більш комплексуючу здібність до мікроелементів ніж інші хелатуючі агенти.Виготовлення РКХД проводили за методикою, яка забезпечує поступове додавання у основний розчин розрахованої кількості солей металів: Zn(O2CCH3)2, MgSO4·7H2O, (NH4)2MoO4, MnSO4·5H2O у відповідній послідовності, відповідних рН і температурі. Оксиетилен-дифосфонова кислота (ОЕДФ) додавалась у стехіометрічній кількості до хелатуючих мікроелементів. Концентрації речовин у добриві підібрані з урахуванням їх кількості у відпрацьованому електролітичному розчині та оптимально збалансовані за кількістю поживних речовин і мікроелементів, необхідних для нормального розвитку зернових культур (табл.1).

Таблиця 1 – Склад рідкого концентрованого хелатного добрива на основі ОЕДФ

Елемент Кількість елементу, г/л Елемент Кількість елементу, г/л
P2O5 50,00 B3+ 5,00
K2O 80,00 Co2+ 0,10
(MoO4)2- 0,15 Ni2+ 1,89
Zn2+ 15,00 S2- 38,76
Mn2+ 10,00 Fe2+ 1,84
Cu2+ 7,96    

Висновки:

  1. Виготовлення добрив на основі відпрацьованого електролітичного розчину дозволяє утилізувати значні кількості електроліту, зменшити витрати на похідні речовини, зменшити антропогенне навантаження на навколишнє середовище.
  2. Розроблена технологія поступового додавання похідних солей до електроліту забезпечує отримання концентрованого, рідкого, прозорого добрива.
  3. Отримане добриво – концентрований прозорий розчин темного синє-зеленого кольору, не містить зважених частинок з рН =7,9-8,2, стійке на протязі 30 діб.