CC BY
180
2. Водный баланс в черноземе обыкновенном формируется положительным в год 5 %, близким к нулевому — в год 25 % обеспеченности. В годы 50, 75, 95 % обеспеченности осадками он формируется отрицательным и для регулирования водного режима требуется оросительная мелиорация.
3. Особенностью водного режима ирригационно-гидроморфных почв является формирование возрастающего по мере усиления степени гидроморфизма капиллярного притока влаги от грунтовых вод и инфильтрационных потерь влаги за пределы биологически активного слоя. Ирригация требуется в средний, среднесухой, острозасушливый годы на лугово-черноземных и луговых почвах. Влажно-луговые почвы в ирригации не нуждаются.
4. Водный режим орошаемого чернозема формируется по типу периодически промывного, а мелиогенных почв — по типу десуктивно-выпотного и выпотного.
Список литературы
1. Панов, Г. А. Влияние отдельных видов сельскохозяйственных мелиораций на урожайность кормовых культур / Г. А. Панов // Проблемы оросительных мелиораций и водного хозяйства на Южном Урале. Челябинск, 1991. С 20-26.
2. Шишов, Л. Л. Лизиметры в почвенных исследованиях / Л. Л. Шишов, И. С. Каури-чев, В. А. Большаков, Н. А. Муромцев и др. М. : Почвен. ин-т им. В. В. Докучаева, 1998. 264 с.
3. Панов, Г. А. Капиллярный приток влаги от грунтовых вод как фактор режима почвообразования // Проблемы аграрного сектора Южного Урала и пути их решения : сб. науч. тр. Челябинск, 2000. Вып. 2. С. 107-114.
И. П. Добровольский, А. Б. Селихов
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕРАБОТКИ СОЛЯНОКИСЛЫХ ОТРАБОТАННЫХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ С ПОЛУЧЕНИЕМ БИШОФИТА, ПИГМЕНТОВ И КОАГУЛЯНТОВ
В металлургии после травления металлов соляной кислотой образуются солянокислые отработанные травильные растворы. В статье предлагаются перспективные направления переработки данных отходов с получением бишофита (хлористого магния), пигментов и коагулянтов. Предложенные технологии утилизации отходов решают экологические проблемы и по сравнению с действующими направлениями экономически выгодны.
Ключевые слова: солянокислые отработанные травильные растворы, переработка отходов, хлористый магний, пигменты, коагуленты.
В металлургии растворы кислот в значительных количествах применяют для очистки от окалины или для получения требуемого вида поверхности металлических полуфабрикатов, т. е. для травления металлов. Существует проблема утилизации отработанных травильных растворов, в том числе и солянокислых отработанных травильных растворов (СОТР). Например, Калибровочный завод (г. Магнитогорск) производит в год до 10 000 т кислотосодержащего шлама (состоящего из БеО + Бе203 — 17,35 %; БеС12 + БеС13 — 34,82 %; НС1 — 2,35 %; Н20 — 47,72 %; pH 3,14). Данный вид отходов можно перерабатывать с получением ценных продуктов: бишофита (М§С12-6Н20), пигментов (БеС13), коагулянтов (БеООН). Рассмотрим существующие технологии переработки СОТР, проанализируем их эффективность и предложим наиболее перспективные направления переработки.
Обычно СОТР содержат 200-240 г/л хлористого железа и 60-80 г/л соляной кислоты. В настоящее время на крупных металлургических предприятиях страны (ОАО «ММК», ОАО «НЛМК» и др.) СОТР утилизируют путем их «сжигания» при температуре 900 °С на установках «Рутнера», закупаемых в Германии [1]. В результате такой термообработки СОТР образуются:
- соляная кислота,
- оксид железа,
- разбавленные промывные растворы, которые нейтрализуют известковым молоком.
Оксид железа применяется в шихте при производстве агломерата. После обесхлори-
вания, сушки и измельчения оксид железа можно использовать в качестве железосодержащего пигмента.
Раствор хлорида кальция, получаемый при нейтрализации, не находит широкого
применения и накапливается в шламохранилищах. Недостатками термообработки СОТР
на установках «Рутнера» являются значительные энергозатраты и высокие капитальные вложения.
Более эффективна и экономична жидкофазная технология переработки СОТР путем их нейтрализации в реакторе каустическим магнезитом или тонкодисперсной пылью доломита (пыль доломита получают термообработкой его при температуре до 800 °С). В процессе нейтрализации и обработки отходов указанным способом протекают следующие реакции:
БеСЬ + М§0 + Н2О = БеООН + М§СЬ, (1)
М§0 + 2НС1 + 4Н20 = М§С12 • 6Н20. (2)
Получаемый при нейтрализации бишофит (хлорид магния) находит широкое применение в строительстве как магнезиальное вяжущее вещество. Следовательно, предложенный способ утилизации более рационален. Для организации данного вида переработки отходов полностью пригодно оборудование действующих станций нейтрализации кислых сточных вод, что также является преимуществом данной технологии (рисунок, Б).
[ РеС121
мерники
' I горя1
нагрев
200 С I горяч.
[ МдС1г| [мдО| (нсГ|
раствор
фильтр-пресс
[РеООН 1 сушилка
і
дезинтегратор
[Рв(МР3)3|
пар
вода
распылительная
сушилка
1\\\\\\\\\\\
бункер
склад склад
склад
[пигменты ]
А
|бишофи^|
{коагулянті
Б
В
Схема переработки солянокислых отработанных травильных растворов с получением пигментов, бишофита и коагулянта
При обработке СОТР каустическим магнезитом возможно одновременно с бишофи-том получать железосодержащий пигмент высокого качества. Для этого необходимо:
- провести нейтрализацию отработанных растворов до рН = 7,0-7,5,
- отделить от суспензии раствор бишофита,
- промыть железосодержащую пасту от водорастворимых веществ,
- высушить пасту в сушилке кипящего слоя,
- измельчить продукт на дезинтеграторе или другом измельчителе.
Предложенная технология более экономична по сравнению с существующим процессом получения пигментов, т. к. она полностью безотходна (рисунок, А).
Однако указанная технология переработки СОТР может быть внедрена только в тех регионах, где имеется сырьевая база — месторождения магнезита или доломита. Разработано альтернативное направление переработки отходов с получением коагулянтов для очистки воды.
Практически в каждом регионе страны для очистки воды применяются коагулянты. По литературным данным и опыту работы передовых предприятий по очистке воды наилучшие результаты достигаются с использованием коагулянта, состоящего из смеси хлоридов алюминия и железа в соотношении 1 : 1 [2].
На очистных сооружениях Челябинска основным коагулянтом является сульфат алюминия, получаемый обработкой гидроксида алюминия серной кислотой.
МПР России в 1995 г. был проведен международный конкурс по выявлению лучшего коагулянта. Победителем конкурса стала группа венгерских фирм с реагентом «Бопак». Основным веществом реагента был хлорид алюминия, получаемый обработкой металлического алюминия 35 %-й соляной кислотой. Высокая взрывоопасность в связи с выделением водорода и значительные затраты на сырье — основные недостатки процесса и причины, по которым технология не была внедрена.
Коагулянт хлорид железа в России получают на химическом заводе в г. Волгограде: оксид железа обрабатывают соляной кислотой. Недостатками этого процесса являются высокий расход соляной кислоты и применение чистого оксида железа.
В промышленности хлорид железа (III) выпускают в виде безводной соли, гептагидрата и раствора. На 1 т хлорида железа (III) расходуется 410 кг стального лома, 900 кг хлора, 150 кг обожженной извести, 60 кг №0Н, 158 м3 воды и 115 кВт-ч электроэнергии [2]. Безводный хлорид железа (II) получают при пропускании сухого хлорида водорода над железной стружкой, нагретой до красного каления. Кроме того, его можно получить восстановлением хлорида железа (III) водородом или обезвоживанием хлорида железа (II) без доступа воздуха. При взаимодействии металлического железа или его оксида (II) с разбавленной соляной кислотой без доступа воздуха образуются водные растворы БеС12.
Однако указанные технологические процессы получения коагулянта неэкономичны, ресурсозатратны и поэтому не находят широкого промышленного применения.
С целью снижения затрат сырья и утилизации отходов СОТР применяется технология получения хлорида железа путем окисления хлористого железа раствором азотной кислоты. В случае наличия на предприятии отработанных азотнокислых ОТР более экономично применять для восстановления хлористого железа паровоздушную смесь азотнокислых ОТР по предложенной ниже технологии (рисунок, В). Такой раствор содержит до 200 г/л нитрата железа и 30-40 г/л азотной кислоты.
При обработке раствора паровоздушной смесью нитрат железа распадается (3), выделяющимся атомарным кислородом и кислородом воздуха происходит окисление хлористого железа по реакциям (4), (5):
Бе(К0з)з + Н20 = Бе(0Н)з + ЗШ2- + 30-, (3)
6БеС12 + 30- + 3Н20= 4БеС13 + Бе(0Н)3 , (4)
2Бе(0Н)3 + 6НС1 = 2БеС13 + 6Н20 . (5)
При охлаждении суспензии образуются кристаллический коагулянт по реакции (6):
БеСЬ + 6 Н20 = БеСЬ • 6Н20 . (6)
Процесс получения коагулянта можно проводить на металлургических производствах в реакторах станции нейтрализации кислых стоков с использованием при необходимости другого оборудования (кристаллизаторов или распылительных сушилок).
Таким образом, принципиальное решение проблемы — переработка отходов, а не их накопление. Поэтому актуальны поиск и внедрение малоотходных технологий, в которых отходы являются сырьем других производств. Рассмотренные направления переработки солянокислых отработанных травильных растворов с получением бишофита, пигментов и коагулянтов перспективны и более экономичны по сравнению с действующими технологиями.
Список литературы
1. Добровольский, И. П. Использование отработанных растворов травления металлов в качестве сырья для производства строительных материалов / И. П. Добровольский, А. Б. Селихов // Современное состояние стройиндустрии Челябинской области: проблемы, решения : сб. науч. ст. Челябинск, 2006. С. 66-69.
2. Запольский, А. К. Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды: свойства, получение, применение / А. К. Запольский, А. А. Баран. Л. : Химия, 1987. 208 с.
3. Вайнштейн, И. А. Очистка и использование сточных вод травильных отделений / И. А. Вайнштейн. М. : Металлургия, 1986. 109 с.
И. П. Добровольский, П. Н. Рымарев, Т. А. Сафина
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ШЛАМОВ И ПЫЛИ КОНВЕРТОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА
В статье рассматриваются эффективные технологии утилизации суспензий шлама конверторных производств. После предварительной обработки шлам предлагается использовать в агломерационной шихте, а также получать из отхода железосодержащий пигмент высокого качества. Внедрение предлагаемых технологических процессов позволит предприятиям не только повысить экономические показатели производства, но и значительно улучшит экологическую обстановку на территории предприятия и в регионе.
Ключевые слова: утилизация суспензий шлама, эффективные технологии утилизации, конверторное производство.
Применение отходов производств, попутных и вторичных продуктов — огромный резерв не только экономии природного сырья, но и повышения эффективности производства и улучшения экологической обстановки на предприятии и территории региона [2]. Компоненты из отходов в 2-3 раза дешевле, чем извлекаемые из природного сырья и минералов. Расход топлива при использовании отдельных видов отходов снижается на 10-40 %, а удельные капиталовложения — на 30-50 %. В связи с этим применение эффективных технологий по переработке накопленных на предприятиях черной металлургии промышленных отходов является одной из важнейших задач. Не менее важной проблемой для предприятий является повторное использование уловленной после металлургических печей пыли в производстве промышленной продукции.
