Содержание
стр.
Введение 3
1. Характеристика отходов гальванического производства 5
2. Оценка воздействия на окружающую среду отходов гальванического производства 6
3. Анализ существующих методов утилизации и снижения количества образования отходов 9
4. Разработка комплексных организационно-технических мероприятий по утилизации отходов гальванического производства 13
4.1. Разработка системы утилизации отходов гальванического производства и подбор оборудования 13
4.2. Методы и средства контроля за работой системы утилизации отходов гальванического производства 15
5. Оценка эффективности предлагаемой системы утилизации отходов гальванического производства 18
Заключение 19
Литература 21
Введение
Гальваническое производство является одним из наиболее опасных в экологическом отношении производств черной металлургии. В рабочих растворах содержится большая концентрация различных веществ, в том числе тяжелых металлов. Разнообразие производств приводит к неопределенному составу сточных вод и твердых отходов.
Предприятия металлургии распространены практически по всей стране, одной из технологий улучшения качества изделия является гальваническое производство. В основном оно проводится в целях защиты стальных и иных изделий от коррозии, применяется в декоративных целях.
Долгое время эти отходы не утилизировались а шли в шламонакопители. Такие шламовые озера распространены перед каждым предприятием. Развитие гальванического производства и определило актуальность этой работы. Работа является очень актуальной, особенно сейчас, когда человечество стремится экологизировать производство и улучшить качество природной среды вокруг себя.
Целью данной работы является переработка отходов гальванического производства. Задачи работы заключены в следующем: характеристика отходов гальванического производства, оценка воздействия на окружающую среду отходов гальванического производства, анализ существующих методов утилизации и снижения количества образования отходов, разработка комплексных организационно-технических мероприятий по утилизации отходов гальванического производства и оценка эффективности предлагаемой системы утилизации отходов гальванического производства.
Также в планах работы стоит отображение предлагаемой технологической схемы переработки отходов гальванического производства в приложении 1, а также отображение общего вида предлагаемой установки в приложении 2.
Для решения поставленных задач использовались различные периодическая литература, печатные издания, Интернет-источники.
Глава 1. Характеристика отходов гальванического производства
Определим сначала, в чем заключается гальваническое производство. Гальванотехника – это область электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхности металлических и неметаллических изделий. Включает гальваностегию и гальванопластику. Гальваническое покрытие – это металлическая пленка (толщиной от долей мкм до десятых долей мм), наносимая на поверхность металлических и других изделий в защитных, декоративных и других целях, методом электролитического осаждения (гальваностегией).
Гальваностегия (от гальвано… и греч. stego –покрываю), нанесение металлических покрытий на поверхность металлических и других изделий методом электролитического осаждения. [7]
Гальванопластика (от гальвано… и греч. plastike – ваяние), получение точных металлических копий методом электролитического осаждения металла на металлическом или неметаллическом оригинале.[7]
Гальванизация - это применение с технической или лечебной целью постоянного электрического тока небольшой силы и напряжения.
Техническое определениегальванизации: гальванизация - это метод покрытия одного металла каким-либо другим путем электролиза. Гальванизируют поверхности в декоративных целях (например, посеребрение). В промышленности же гальванизацию применяют для укрепления металлов и защиты их от воздействия внешней среды, например от коррозии; обычно гальванизируют медью, хромом, никелем, цинком
Отходы гальванических производств характеризуются высоким содержанием тяжелых металлов — Ni, Cr, Sn, Cu, Zn, Pb, Sb и других, представляющих опасность для окружающей среды. Например, отработанный реактив для хромирования, содержит около 40-45 гр. хромовой кислоты на литр раствора Основной проблемой гальванического производства является непостоянный химический состав их рабочей жидкости. В качестве электролита используется раствор серной кислоты H2SО4. [5].
Принцип осаждения металла основан на разных зарядах веществ. Таким образом, при пропускании электрического тока (для меди в 18 кА) положительно заряженные частицы оседают на катоде, а отрицательно заряженные – на аноде. По тому же принципу построено получение рафинированной катодной меди на медеплавильных заводах и комбинатах.
Обычно утилизация таких отходов довольно сложна и проводится в несколько этапов, для нейтрализации каждого компонента реактивов.
Глава 2. Оценка воздействия на окружающую среду отходов гальванического производства
Комитетом по охране окружающей среды любое гальваническое производство отнесено к производителям опасных отходов и разделено в зависимости от производимых объемов таких отходов на различные категории. Законами России определена строгая ответственность, касающаяся утилизации опасных отходов, большинство из которых находится в сточных водах, которые используются для промывки во многих гальванических цехах и производствах. Любая из компаний, проводящих процессы гальваноосаждения, производит постоянно определенное количество вредных отходов и поэтому считается производителем опасных отходов. [6]
Большинство производителей, использующих в основном 5 - 15 литровые комплекты, проводят процессы гальванического металлоосаждения лишь время от времени, нанося покрытия на отдельные изделия, например раз в неделю, в месяц, или реже, не производя постоянно какого-либо определенного количества отходов производства, и тем самым они не причисляются к категории производителей вредных отходов. Таким образом они подпадают под систему экологических платежей, которые в последнее время составляют большие суммы.
Существуют различные реактивы, большинство реактивов, которые входят в комплекты для нанесения металлопокрытий, таких как, например, очистители, травильные реактивы или реактивы для цинкования или кадмирования, не отнесены к классу опасных отходов и после использования могут быть просто слиты в канализацию.[3]
Однако реактивы, используемые для процессов хромирования, никелирования, меднения или процесса «копи-хром» содержат тяжелые металлы и для утилизации их необходимо подвергнуть специальной обработке, чтобы перевести их в категорию безопасных соединений.
Технологий обезвреживания отходов гальванического производства множество, о них подробнее пойдет речь в последующих главах.Введение4.1. Разработка системы утилизации отходов гальванического производства и подбор оборудования
Отходы гальванического производства пока практически не используются в производстве керамических плиток. Это связано с тем, что, как правило, это шламы не всегда постоянного состава с высокой влажностью (до 90%), что вполне преодолимо технологически.
Химический состав ОГП различный даже на разных технологических ступенях. В среднем конечный продукт имеет состав: 5,5% SiO2, 7,2% NiO2, 12,3% Fe2O3, 7,9% CuO, 12,6% CaO + MgO, 7,2% Na2O + K2O, менее 1% ZnO и Cr2O. [5].
Рассмотрим систему утилизации отходов гальванического производства (ОГП) и использование их в качестве добавок при производстве керамической плитки.
Для производства керамической плитки необходимы, помимо ОГП, веселовская глина и стеклоотходы.
Для создания керамических плиток необходимо провести следующий процесс:
- смешение компонентов в определенных количествах до достижения однородности массы. Для этого необходимо использовать смешиватель.
- дозировка и формовка плиток нужного размера. Необходим дозатор, желательно с автоматическим управлением для достижения одинакового заполнения форм, и необходимы формы разных размеров:
- сушка плиток. Для сушки необходимы стеллажи, на которых размешаются лотки с плитками;
- обжиг. Для обжига рекомендуется использовать газовую печь с выдвижным подом (ПВП). Она наиболее удобна для загрузки и выгрузке плиток.
- выгрузка, сортировка и упаковка готовых плиток.
Обжиг плитки следует проводить по режиму утельного обжига. Длительность обжига составляет 22 мин., максимальная температура обжига - 990° С.
Наиболее оптимальными составами масс являются те, в которых сырьевые материалы ОГП следующие: стеклоотходы находятся в соотношениях 0,6:1; 1:1,9; 1:1,2. Водопоглощение для этих масс составляет 15; 6,5 и 10% соответственно, предел прочности при изгибе в таком случае составляет 18,5; 12,6 и 12,1 МПа.[2].
Исследования, проводимые в этой области, показали, что применение ОГП интенсифицирует спекание глины, хотя и недостаточно. В этом случае получаются керамические плитки высокого качества, которые можно использовать для облицовки фасадов зданий и внутренних помещений.
4.2. Методы и средства контроля за работой системы утилизации отходов гальванического производства
Контроль за работой системы не должен представлять большой сложности ввиду простоты системы.
Необходимо провести полную автоматизацию системы переработки отходов гальванического производства. Это позволит отслеживать возникающие неполадки в механизмах, уменьшит количество рабочих, необходимых для производства плитки, таким образом, сэкономит средства.
Контроль за выбросами вредных веществ и экологической чистотой продукции следует осуществлять методом хроматографии. Для этого используется газовый хроматограф различных модификаций. Ввиду дороговизны этого прибора, можно порекомендовать использование метода масс-спектрометрии. Для этого используется относительно недорогой спектрометр различных модификаций.
Особенно тщательно следует следить за состоянием системы подачи газа в печь.
Контроль пожарной безопасности должен особенно строго соблюдаться возле печи для обжига. Печь и все ее передвижные части должны находиться на огнеупорных поверхностях. Здесь необходимо иметь средства первичного пожаротушения: огнетушители, пожарные рукава, краны для подачи воды, аварийную систему автоматического отключения печи от газоснабжения. В помещении, где находится установка, нужно иметь автоматическую систему пожаротушения.
Рабочие, допускающиеся к установке должны обязательно пройти технику безопасности и инструктаж для работы на определенном виде техники.
Выбросы могут принести значительный урон окружающей территории, поэтому, помимо контроля работы установки и техники безопасности, необходимо отслеживать ПДК вредных веществ, попадающих в атмосферу с выбросами печи для обжига. При превышении ПДК рекомендуется установить специальный фильтр для улавливания вредных веществ.
В противном случае в атмосферу будут попадать тяжелые металлы в больших концентрациях. Оседая на близлежащей территории, они будут представлять угрозу здоровью местного населения и рабочих. А также за загрязнение окружающей среды экологической милицией будут взиматься штрафы, или ставиться вопрос о полном прекращении работы установки.
Рассмотрим дополнительные проблемы при производстве плитки из ОГП.
Наиболее экологически вредным компонентом шламов являются ионы хрома. Экспериментальные данные показали, что если поместить керамическую плитку из массы, содержащей такой шлам, в воду, то ионы хрома диффундируют из черепка в водную среду. Это объясняется тем, что при данных температурах обжига ионы хрома недостаточно прочно связываются в массе, следовательно, содержание хрома в воде может превысить предельно допустимую концентрацию (ПДК) этого вещества. Экологические требования по ПДК выполняются полностью, если содержание шлама в массе для керамических плиток не превышает 5%.
Изучение этого процесса показало, что ионы хрома не диффундируют через слой глазури на лицевой поверхности плитки. Поэтому можно рекомендовать применение хромсодержащих шламов для получения глазурованных керамических плиток, а неглазурованные поверхности плиток в процессе эксплуатации можно изолировать, например, цементным раствором при укладке плиток. Это позволит избежать диффузии ионов хрома из черепка. [5].
Для увеличения степени спекания керамических плиток необходимо комплексное введение в составы масс отходов гальваники и стеклоотходов, что способствует более полной утилизации отходов. Применение в составах масс для керамических плиток исследуемых отходов не требует переоборудования существующих поточно-конвейерных линий, однако желательна корректировка технологического процесса, например, регулировка режима обжига.
Возможно также использование хромсодержащих отходов гальванических производств при температурах обжига 950 - 1000° С. Для исключения выщелачивания вредных составляющих из керамических плиток в процессе эксплуатации предпочтительнее применение разработанных составов масс в производстве глазурованных керамических плиток для внутренней облицовки стен и фасадных плиток.[2].Литература1. Дончева А. В., Дьяконов К. Н. Экологическое проектирование и экспертиза. Учебник. Изд. «Аспект-пресс». Москва. 2002.
2. Дончева А. В. Покровский С. Г. «Основы экологических технологий производства». Изд. Московского университета 1999.
3. Николаев В. П. Неорганическая химия: Методическое пособие. М: «Наука». – 1987.
4. Николаев В. П. Неорганическая химия: Учебник. М.: «Наука». – 1984.
5. Ратанова М. П. Экологические основы общественного производства. Смоленск. 1999 г.
6. Савельева И. Л. Черная металлургия Азиатской России: региональные особенности становления и развития. Научный журнал «География и природные ресурсы». 2004.
7. Советский энциклопедический словарь – изд. 4-е – М.: Советская энциклопедия, 1987. – 1600.
8. Чистякова С. Б. Охрана окружающей среды. Стройиздат. Москва. 1988 г
|
|
