Защита городской среды

Исследовательская группа Института химической технологии Технологического университета Южного Китая в Гуанчжоу разработала конструкцию печи и технологию сжигания отходов с малым выбросом загрязнений и высокой эффективностью. Проведено обсуждение технологических и технических характеристик процесса сжигания с выбросом оксидов азота. Сравнение конструкции и характеристик вращающейся печи и печей с неподвижным слоем показало преимущества вращающейся печи, отличающейся более высокими эксплуатационными характеристиками, более высокой эффективностью процесса сжигания, а также малыми выбросами оксидов азота. Даны схемы конструкции печи и процесса ее эксплуатации, а также графики показателей ее работы.

Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование и рассмотрены различные технологические режимы сжигания синтетически приготовленной смеси отходов, содержащих поливинилхлорид и хлорид натрия в качестве источников хлора. Эксперименты проводились в лабораторном реакторе с псевдоожиженным слоем окисляемого материала в присутствии хлорида меди, используемого в качестве катализатора. Приведена схема и описание экспериментальной лабораторной установки. Проанализировано влияние температур (700°C, 800°C и 900°C) в двух различных зонах реакционного пространства на процессы синтеза полихлорированных дибензо-п-диоксинов и дибензофуранов. Отмечено, что синтез указанных видов токсичных химических соединений во второй зоне реактора снижается при повышении температуры в этой части аппарата. При возрастании температуры в первичной зоне реактора наблюдается увеличение уровня синтеза указанных примесей. Рассмотрен механизм протекания процессов синтеза полихлорированных дибензо-n-диоксинов и дибензофуранов. Даны рекомендации по выбору оптимальных технологических режимов сжигания отходов, содержащих поливинилхлорид и хлорид натрия, обеспечивающих снижение уровня синтеза и эмиссии указанных видов примесей.

Установлен вещественный состав флотоконцентрата, полученного флотацией из цинкового кека. Показано, что входящий во флотоконцентрат ковелин образуется техногенным путем в процессах выщелачивания цинкового огарка и является основным носителем Ag. Определены эффективные режимы фильтрации флотоконцентрата на фильтр-прессах “Larox”. Показано, что скорость фильтрации достигает максимального значения на 11 минуте после начала фильтрации, что связано с завершением формирования слоя осадка. Определено, что при высокотемпературном выщелачивании обожженного флотоконцентрата отработанным цинковым электролитом наименьшее извлечение в раствор железа и сульфатной серы наблюдается после обжига флотоконцентрата при температуре 900°C, Ag при этом остается в кеке выщелачивания. Установлено, что переход Ag в раствор при высокотемпературном сернокислотном выщелачивании флотоконцентратов различного состава снижается с повышением содержания двухвалентного железа в растворе выщелачивания, что объясняется восстановительными свойствами Fe{2+}.

Медеэлектролитные шламы являются основными концентраторами редких и благородных металлов, эффективность переработки которых определяется глубиной извлечения ценных компонентов. Финишной операцией переработки шламов является плавка на золотосеребрянный сплав. Финишной операцией переработки шламов является плавка на золотосеребряный сплав. По данным промышленной практики, плавка приводит к переходу 0,5-0,7% золота, 4-5% серебра и 30% теллура в оборотные пыли, шлаки и выломки, утилизация которых осуществляется в собственном производстве и сопровождается потерей благородных и редких металлов. Целью настоящего исследования является разработка гидрометаллургической технологии, обеспечивающей повышение извлечения благородных и редких металлов за счет исключения плавки на золотосеребряный сплав. Проведен фазовый анализ основных компонентов медеэлектролитного шлама с применением химического и рентгеноспектрального микроанализа. Установлено влияние температуры окислительного обжига на соотношение фазовых составляющих шлама. Показано, что серебро в огарке шлама присутствует в трех формах сульфата, хлорида и в металлической форме. Концентрация сульфата серебра возрастает с повышением температуры обжига, процесс сульфатизации серебра происходит за счет присутствующего в шламе сульфата свинца. На основании полученной информации намечены пути создания гидрометаллургической технологии переработки шламов.

Теоретически, экспериментально, экологически и экономически обосновано применение современных методов переработки никелевых (медных) техногенных отходов категории “Г”, включающих: дезинтеграцию многофазного сырья, выделение металлического концентрата и его переработку переплавом или электролизом, формирование металла под прокатку, обработку металла давлением, получение товарной продукции. Разработаны технологии переплава отходов и окислительного рафинирования расплава от примесей паром, либо активными флюсовыми композициями на основе солей щелочных и щелочноземельных металлов. Разработана принципиальная технологическая схема вовлечения никелевых (медных) отходов категории “Г” в технологию электролитического производства никелевых (медных) анодов, применяемых при производстве гальванических покрытий. Исследован, изучен и смоделирован процесс электроформования осадков различного профиля сечения, включая шарообразный. Исследованы, разработаны и внедрены новые электролиты, оптимизирования их химических составов и режимы процесса электролиза. Разработана и внедрена оригинальная катодная и анодная оснастка. Изучены возможности применения никелевых (медных) электролитных осадков от переработки вторичного сырья при производстве никелевой (медной) ленты.

Для решения экологич. проблем утилизации шламов после электрохимич. обработки (ЭХО) Ni-Co сплавов изучена возможность извлечения Ni и Co из растворов методом электролиза. Выявлено оптимальное соотношение H[2]SO[4] для полного растворения шлама и подобраны концентрации аммиака для выделения ионов Fe в малорастворимый гидроксид и образования аммиачных комплексов Ni и Co. Осаждение Ni и Co проводили на платиновый электрод и электрод из нержавеющего сплава. Изучалось влияние режима электролиза на скорость и полноту осаждения ионов Ni и Co при совместном присутствии. Установлено значение тока, при превышении которого катодный осадок опадает с катода, что не позволяет полностью извлекать Ni и Co из аммиачных растворов. Выявлено, что для полного извлечения Ni и Co из электролита фиолетово-коричневого цвета необходимо поддерживать ток .

В процессе демонтажа изолирующий материал (минеральные волокна) является источником выбросов микроскопических волокон, которые долго удерживаются в воздухе в виде аэрозолей. Проведено изучение минералогии, химизма и физ.-мех. свойств волокон, полученных из базальта, стекла и керамики. Базальтовые волокна обычно сохраняют первичное состояние, хотя и становятся более хрупкими; остальные волокна интенсивно девитрифицируются с образованием новых фаз и повышением прочности. Оценивается роль волокнистых аэрозолей в загрязнеии ОС и влиянии на здоровье людей в процессе вдыхания аэрозолей. Их поведение заметно отличается от поведения волокон асбеста, поэтому оценка влияния на здоровье должна изучаться дополнительно.

Исследованы теоретические основы процесса утилизации твердых горючих углеродсодержащих отходов. Установлено, что пиролиз резины при 500-650°C идет как реакция первого порядка, а при температуре ниже 450°C порядок реакции отклоняется от единицы и приближается к двум. Изменение скорости пиролиза резины подчиняется уравнению Аррениуса. Пиролиз изношенной автомобильной резины носит диффузионный характер. Обоснованы параметры ведения процесса: сырье резать на куски 100-400 мм, держать 450-500°C и пропускать парогазовую смесь через слой резины со скоростью 0,2-0,3 м/с с перемешиванием. Показано, что для выделения из резины углеродного наполнителя (дисперсного углерода), а также снижения коксообразования необходимо введение в зону пиролиза топочных газов. Для ускорения пиролиза и связывания кислых газов следует подавать в зону разложения аммиак в стехиометрическом соотношении.

Анализ шлама химчистки показал следующие усредненные результаты: бромический хлор=0,5-60,0%; зольность=1,0-40,0%; влажность=0,0-40,0%; органические соединения (без перхлорэтилена)=до 50,0%; теплота сгорания=1000-7000 ккал/кг. Вторичный (остаточный) шлам после регенерации перхлорэтилена на установке УШ-1 из исходного шлама имеет следующий усредненный состав: перхлорэтилен – до 1,0%; минеральные вещества (глина, песок, этилен – до 1,0%; минеральные вещества (глина, песок, фильтровальный песок, пыль) – 36,0%; органические вещества (жиры, сажа, ткань) – 50,0%; вода – 10,0%. Рассмотрены преимущества и недостатки наиболее целесообразных типов реакторов для термического обезвреживания шламов химчистки.

Представлены результаты отборов проб почвы на расстояниях 0,3; 2 и 3 км от полигона ТБО Хметьево (Московская обл.). Установлено, что в 0,3 км от полигона наблюдается накопление макро- и микроэлементов в виде слабо- и легкоподвижных органических соединений. Содержание Fe, Zn, Cu, Ni, Pb и Cr в несколько раз превышает ПДК. На рубеже 3 км также обнаружено много соединений Fe, Zn и Ni. Все вышеуказанные металлы аккумулированы в больших количествах на торфяниках поймы р. Мазиха. Рассмотрены результаты анализов по содержанию металлов в различных культурных и дикорастущих растениях, взятых вблизи полигона и вдоль дороги, ведущей к полигону. На примере подсолнечника показано, что содержание Fe, Zn, Pb, Ni, Cr и Cd в образцах, взятых на расстоянии 10 и 25 м от дороги на порядок превышает ПДК для хлебных злаков.

Выполнено теоретическое и экспериментальное исследование и рассмотрены процессы, протекающие при сжигании муниципальных отходов. Исследования проводились применительно к анализу работы мусоросжигателя при наличии в составе топливной смеси метана, образующегося в процессе ферментации, и высоких концентраций токсичных химических соединений. Представлена схема исследуемой установки. Сообщены сведения о составе органических компонентов и энергетической ценности карбогидратов, протеинов и жиров, входящих в состав исходной массы отходов. Проанализированы потоки циркуляции углерода и азота. Представлена информация о составе массы органических отходов после проведения их карбонизации, осушки и окончательного окисления. Оценена энергетическая ценность материалов, используемых в рассматриваемом процессе с учетом уровня загрузки мусоросжагительной установки и др. параметров системы. Оценена возможность получения аммиака и др. химических соединений, в процессе термической деструкции муниципальных отходов.