Раздел 18. Утилизация и обезвреживание отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Раздел 18 Утилизация и обезвреживание отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

18.1 Общая информация о деятельности по утилизации и обезвреживанию отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

К отходам металлообработки, в том числе отходам гальванических производств относятся:

- Отходы обработки металлов давлением (волочением, прессованием, ковкой, штамповкой);

- отходы при механической обработке металлов;

- отходы при термической обработке металлов.

Основная часть отходов представлена отходами стружки, пыли и окалины при обработке черных металлов.

Гальванические отходы образуются на электрохимических производствах, связанных с нанесением металлизированных покрытий, и различаются по физической форме на:

- пастообразные (гальванический шлам),

- жидкие (гальванические растворы).

По консистенции гальванический шлам напоминает пасту с диапазоном цвета от темно-серого до темно-коричневого. Масса может содержать кислоты, соли тяжелых и цветных металлов, ПАВ и другие вещества [170].

В зависимости от содержания в отходах конкретных веществ отходы условно делятся на следующие группы [171]:

- фосфорсодержащие;

- свинецсодержащие;

- содержащие цинк (образуются после щелочного и кислотного цинкования);

- оловосодержащие (включая растворы кислотного и щелочного оловянирования);

- электролиты и растворы, содержащие железо и хром (сюда входят растворы с органическими соединениями фтора и без них);

- никельсодержащие (включая растворы для химического и электрохимического никелирования);

- кадмийсодержащие (имеющие в составе аммиак и безаммиачные);

- медьсодержащие (включая растворы хлорного железа, в состав которых входит аммиак и растворы пирофосфатного и кислого меднения);

- растворы с содержанием борфтористоводородной кислоты и её солей.

Основные данные по методам и технологиям утилизации и обезвреживания отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Отходы металлообработки, в том числе отходы гальванических производств, в основном подлежат утилизации на промышленных предприятиях, которые образуют данные виды отходов.

Технологии утилизации и обезвреживания отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств, предусматривают переплав, брикетирование металлических отходов, выщелачивание отходов от гальванических производств, использование отходов в качестве сырья/добавок.

Экологические проблемы, возникающие при утилизации отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Опасность утилизации отходов гальванических производств обусловлена содержанием опасных вредных химических компонентов, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду: свинца, никеля, кадмия, цинка, хрома и т.д.

18.2 Технологические, технические решения и системы менеджмента, используемые в настоящее время в области утилизации и обезвреживания отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

18.2.1 Технологии утилизации отходов металлообработки

Утилизация отходов металлообработки осуществляется путем брикетирования с дальнейшим их использованием в металлургической промышленности в качестве сырья или добавок к сырью.

Технология утилизации отходов металлообработки (стружки черных и цветных металлов) методом брикетирования

Метод заключается в предварительной очистке металлической стружки от остатков смазочно-охлаждающей жидкости путем отстаивания в течение 6 часов и отжима при давлении 2000-2500 кг/см. Далее очищенная металлическая стружка подвергается термической обработке при температуре 800 °C для удаления остаточного содержания СОЖ.

Брикетирование осуществляется путем горячего прессования до необходимых значений прочности и осыпаемости [172].

18.2.2 Технологии утилизации отходов гальванических производств

Утилизация отходов металлообработки осуществляется путем выщелачивания из отходов тяжелых металлов с последующим использованием их в качестве добавок к сырью в строительной и металлургической промышленности, в производстве изделий из стекла и глазури.

Выщелачивание ионов тяжелых металлов посредством кислот (гидрометаллургический метод)

Выщелачивание ионов тяжелых металлов, в частности, цинка, хрома, никеля, меди, железа осуществляется с помощью серной кислоты.

Процесс выщелачивания тяжелых металлов заключается в смешивании гальванических шламов с серной кислотой с последующим возможным добавлением флокулянтов. В результате химической реакции образуется нерастворимый осадок, содержащий преимущественно сульфат кальция, который подвергается фильтрации и промывке.

Раствор выщелачивания направляется на электрохимическую обработку (электроэкстракцию), где происходит поэтапное извлечение ионов тяжелых металлов в зависимости от их свойств. Каждый этап извлечения тяжелых металлов сопровождается фильтрацией образовавшегося металла, а отфильтрованный раствор поступает на следующий этап извлечения тяжелых металлов [173, 174].

Термообработка гальванических шламов в присутствии силикатов

Метод используется для утилизации гальванических шламов с целью использования продуктов утилизации в строительной отрасли.

Процесс термообработки заключается в обжиге гальванических шламов в присутствии силикатов при температуре 800-1000 °C. В результате высоких температур шестивалентный хром превращается в трехвалентный, и образуются труднорастворимые соединения тяжелых металлов.

Полученный сплав может быть использован для извлечения тяжелых металлов или строительной промышленности [175].

Использование гальванических отходов в качестве добавок при производстве цемента

Метод заключается в совместной обработке гальванических отходов и цементного клинкера высокотемпературными процессами (обжигом) при температуре 1550 °C.

В результате высоких температур происходит образование соответствующих минералов, а тяжелые металлы, содержащиеся в гальванических отходах, осаждаются в кристаллических решетках. В результате происходит связывание атомов тяжелых металлов клинкерными минералами.

Такое соединение отличается повышенной прочностью цементного камня, и скорость взаимодействия с водой увеличивается [176].

Использование гальванических отходов в качестве сырья при производстве минеральных изделий

Метод заключается в предварительной осушке гальванических отходов до влажности не более 9 % и последующем их добавлении их в глиномассу в количестве 3-5 %. Полученная глиномасса подвергается формованию и обжигу.

Остекловывание посредством нагрева до высокой температуры при производстве стеклоизделий и глазурей

Метод заключается в предварительной осушке гальванических шламов (осадков) с последующим добавлением их в шихту при производстве стеклоизделий или глазурей. Далее полученная шихта подвергается соответствующей термообработке при получении изделий из стекла или глазурей.

Использование гальванических отходов для плавки чугуна

Метод заключается в добавке гальванических шламов в состав шлакообразующей смеси для плавки чугуна, которая содержит 70-75 % известняка и 25-30 % гальванического шлама.

Данная смесь снижает содержание серы в выпускаемом чугуне и повышает производительность вагранки.

18.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду при утилизации и обезвреживании отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств

Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссий в окружающую среду зависят от применяемой технологии утилизации отходов металлообработки, в том числе отходов гальванических производств.

Применение технологии утилизации отходов гальванических производств при высоких температурах характеризуется выделением такого физического фактора, как тепло. Также при работе с кислотами при утилизации отходов гальванических отходов (в частности, при выщелачивании гальванических шламов серной кислотой) процесс может сопровождаться выделением в атмосферу сернистых газов.