ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

Разработана природоохранная технология переработки токсичных отвальных шламов, содержащихся в шламохранилище. Шламы, образовавшиеся при нейтрализации известью кислых шахтных вод и последующем отстаивании, относятся к высокотоксичным веществам, которые, попадая в грунтовые воды, создают угрозу заражения питьевого источника. Отвальные шламы содержат:железо (10-16%), медь (1,2-1,7%), цинк (2,0-3,0%) и двуводный гипс (55-70%). За счет комплексного извлечения из шламов ценных компонентов не только обеспечивается защита окружающей среды от вредных отходов производства, но и осуществляется производство ряда дефицитных и дорогостоящих продуктов.

Предлагаемый технологический процесс позволяет получить желтый и красный железоокисные пигменты, удобрения в виде гранулированного сульфата аммония, цементную медь, гидроксид цинка и полуфабрикат строительного гипса, несоздавая при этом собственных отходов.

Общий годовой объем производства при переработке 15000 т шламов в год:

желтый железоокисный пигмент марки Ж-0 поГОСТ 18172-80 с

изменениями1987г. (иликрасный железоокисный пигмент марки К-1

по ТУ 6-10-602-86)…………………………………………………………………. 3000т

гранулированный сульфат аммония по ГОСТ 9097-82……………………… 4400т

полуфабрикат строительного гипса ……………………………………………. 7000т

полуфабрикат цинка в виде гидроксида………………………………………… 375т

цементная медь……………………………………………………………………… 225т

Технологический процесс переработки шламов состоит из следующих стадий:

-выщелачивание шлама и отделение гипса;

-отделение меди цементацией и цинка гальванокоагуляцией;

-синтез железоокисного пигмента;

-отмывка и сушка пигмента;

-получение гранулированного сульфата аммония.

На первой стадии шлам, извлеченный из шламохранилища и очищенный от посторонних предметов, загружают в аппарат 1 (см. рисунок). Туда же подают промывные воды от отмывки пигмента из сборника 22 (рис. г) и промывные воды от отмывки гипса из сборника промывных вод 5. После перемешивания суспензию шлама загружают в автоклав 2, добавляют серную кислоту, поднимают температуру и давление. Происходит извлечение тяжелых металлов в виде сульфатов в раствор. Раствор отделяют от суспензии на автоматическом фильтр-прессе 4, пасту гипса отмывают промывными водами из сборника 22. Солевой раствор собирают в сборник раствора 6 для дальнейшей переработки. Пасту гипса передают на завод гипсовых изделий.

На следующей стадии (рис. б) солевой раствор из сборника раствора 6 подают непрерывно в барабан-цементатор 7. Суспензия цементной меди через промежуточную емкость 9 поступает на фильтр-пресс 10. Раствор собирают в аппарате 11, а пасту цементной меди выгружают с ткани фильтра и направляют на переработку в металлическую медь.

В процессе цементации происходит следующая реакция:

Сus0 ₄+fе®Сu+fеs0 ₄.

Раствор из аппарата 11 подают непрерывно в барабан-гальванокоагулятор 12, где за счет реакции:

3zns0 ₄ + 6fе + ЗН₂О + 3,5o₂®fе₃o₄+3zn(ОН) ₂ + Зfеso₄

осаждают гидроксид цинка. Суспензию гидроксида цинка собирают в аппарате 13, фильтруют на фильтрпрессе 14 и полученный продукт направляют на переработку для получения металлического цинка. Очищенный от примесей раствор сульфата железа направляют на производство пигмента в аппарат 18 (см. рис. в).

б)

в)

г)

д)

Технологическая схема переработки токсичных отвальных шламов:

а) - схема выщелачивания шлама и отделения гипса;

б) - схема отделения меди цементацией и цинка - гальванокоагуляцией;

в) - схема синтеза железоокисного пигмента;

г) - схема отмывки и сушки пигмента;

д) - схема получения гранулированного сульфата аммония.

В реактор 15 загружают раствор сульфата железа, водопроводную воду и аммиачную воду из мерника 17. Реакционную массу продувают сильной струёй сжатого воздуха, получая суспензию затравочных частиц со структуройa-fеООН:

2fеso₄+ 4(nН ₄)ОН + 0,5o ₂®2fеООН + 2(nН ₄) ₂so₄+Н ₂o.

Суспензию затравки подают в реактор 16, туда же загружают и раствор сульфата железа из аппарата 18. Реакционную массу нагревают паром и начинают продувать сжатым воздухом для окисления железа (ii) до железа (iii). Одновременно с помощью шнекового дозатора в реактор непрерывно подают порошок карбамида. В результате затравочные частицы вырастают до пигментных размеров, близких к длине полуволны видимого света. Реакция описывается следующим уравнением:

2fеso₄+2(nh ₂) ₂СО + 2Н ₂0 + 0,5o ₂®2fеООН +2(nh₄)₂so₄+2Сo₂.

Процесс длится около 36 часов, конец реакции определяют по достижению продуктом необходимого цвета (соответствие эталону цвета).

Суспензию готового продукта перекачивают в усреднитель 19 (рис. г), где накапливают продукт нескольких синтезов, усредняя его свойства. Из усреднителя суспензию подают на фильтр-пресс 20 и отделяют от маточника фильтрацией. Маточник, содержащий растворенный сульфат аммония, собирают в сборнике 21, откуда передают на упарку. Пигмент на ткани фильтра отмывают конденсатом от операции упарки раствора сульфата аммония, промывные воды собирают в сборнике 22 и используют как техническую воду в цикле производства. Отмытую пасту пигмента выгружают с фильтра и подают в сушилку 23 со взвешенным слоем инертного материала 23. Высушенный пигмент отделяется от отходящих газов циклоном 25, рукавными фильтрами 26 и подается на упаковку. Обеспыленные газы выбрасываются в атмосферу.

Раствор сульфата аммония сушат на сушилке РКСГ по технологии НИУИФ (рис. д). Раствор упаривают на выпарном аппарате 28 и собирают в сборнике 29. Конденсат собирают и направляют в цикл производства пигмента. Упаренный раствор непрерывно подают в сушилку-гранулятор 30, готовый продукт поступает на упаковку. Отходящие газы обеспыливаются в циклоне и подвергаются мокрой очистке на скруббере, после чего выбрасываются в атмосферу.

В технологическом процессе не образуется сточных вод, вредных газовых выбросов и неутилизируемых твердых отходов.

Получаемые железоокисные пигменты не уступают по качеству аналогичным маркам ведущих зарубежных фирм (дефицит пигмента в России составляет около 5000 т в год и ожидается рост дефицита с подъемом экономики).

Гранулированный сульфат аммония выпускается по технологии Московского института НИУИФ, который гарантирует сбыт продукта, особенно в хлопкопроизводящие страны.

Согласно заключению кафедры стройматериалов Южноуральского государственного технического университета, качество получаемых гипсовых изделий из полуфабриката достаточно высоко. Полуфабрикаты меди и цинка передаются на соответствующие производства для получения чистых цветных металлов.

Реализация проекта переработки отвальных шламов с получением дефицитной продукции требует общих капиталовложений на уровне 60-70 млн.руб. При этом обеспечивается чистая прибыль 44 млн.руб. в год, норма прибыли свыше 250%, а срок окупаемости не более 1,5 года. Кроме того, снижается степень загрязненности питьевого источника.