Утилизация пылевых отходов ферросплавного производства Кузгибекова Х.М., Жинова Е.В., Исабаев С.М. Химико-металлургический институт им.Ж.Абишева Ул.Ермекова 63, Карганды, , Казахстан,

Производство ферросплавов занимает ведущее положение в экономике Республики Казахстан, поэтому одним из актуальных задач является решение проблемы улучшения охраны окружающей среды. Данная проблема включает следующие задачи: - внедрение новых эффективных процессов пылеулавливания; - вопросы очистки отходящих газов и шламов: - нейтрализация и утилизация отходов. Создание рациональных технологических схем утилизации дисперсных материалов, содержащих целевой элемент выплавляемого ферросплава, является экономически выгодным и экологически обоснованным мероприятием для повышения рентабельности производства.

Для производства бихромата натрия - главного продукта в производстве солей хрома используется низкокачественная хромитовая руда, из которой окислительным обжигом в смеси с содой и оксидом кальция в виде доломита или известняка получают монохромат натрия. Монохромат натрия извлекается водным выщелачиванием, раствор которого подвергается травлению серной кислойты с целью перевода в бихромат. Этот традиционный способ применен для переработки пыли производства феррохрома Аксуского завода. Рентгенофазовый анализ пыли показал наличие в ней хромшпинелида состава FeO (Cr,Al)2O3 и оксида хрома Cr2O3. Определены химическим анализом следующие компоненты: Fe – 5,5%, Mn – 1,8%, Cr (общ) – 20,7%, Cr2O3 – 30,2%, Al2O3 –20%, CaO –5%, MgO – 15% и др.

Оптимизация параметров получения хроматного щелока проведена с помощью вероятностно-детерминированного метода планирования эксперимента. На основе частных зависимостей, имеющих значимые функции, составлено обобщенное уравнение нелинейной множественной корреляции: из которого определены оптимальные параметры: температура – С, продолжительность один час, «тотал» шихты 16,8%. Выход хрома в монохроматный щелок составил 84,8%. Процесс перевода хроматов в бихроматы носит название «травки» и осуществляется на практике с помощью серной кислоты. Таким образом, разработана технологическая схема переработки хромитовых пылей, включающая обжиг и последующее получение бихромата известным способом в химической технологии.

Определяющими факторами процесса выщелачивания являются: температура, продолжительность процесса, количество добавляемого пирита, концентрация серной кислоты. На основе значимых уравнений частной зависимости составлена математическая модель выщелачивания марганцевой пыли серной кислотой в присутствии пирита в виде обобщенного уравнения:

На основании полученного уравнения выбраны оптимальные условия выщелачивания марганца в сернокислый раствор: - температура 70 0 С, - продолжительность 3 часа, - концентрация серной кислоты 5%, - добавка пиритного концентрата 90% от веса пыли. Степень извлечения пыли составила 95,8%. Определены оптимальные параметры сернокислотного выщелачивания с применением в качестве интенсификатора активированного спецкокса: - соотношение угля (фракция 1 мм) к пыли 1:2, - концентрация серной кислоты 5%, - температура 80 0 С, ж:т=4:1. Степень извлечения марганца в раствор составила 97,1%, а железа - 0,7%. Выщелачивание пыли в присутствии активированного спецкокса проведено при следующих условиях: - соотношение пыли к углю = 1:1, ж:т=4:1, - концентрация сульфата аммония 150 г/л, - температура 80 0 С, - продолжительность выщелачивания 3 часа. Степень извлечения марганца в раствор составила 96,5%, железа – 0,4%.

Электролиз раствора сульфата марганца в лабораторных условиях проводили в двухкамерном электролизере с разделением анодной и катодной пространств тканевой мембраной (бельтинг). Анод изготовлен из сплава свинца и серебра (1%), что позволяет не только увеличить срок службы, но и уменьшить долю марганца, затрачиваемого на образование диоксида. Катод изготовлен из нержавеющей стали. В катодном пространстве лабораторного электролизера поддерживали рН=7- 7,5. В раствор анодного пространства пропускали сернистый газ для избежания образования диоксида марганца. Электролиз вели при плотности тока на катоде – А/м 2, на аноде А/м 2, температура процесса – С, продолжительность электролиза – 2 часа. На катоде марганец осаждался в виде плотных чешуек. На рентгенограмме имеются основные линии (d,Ā –2,098, I/I 1 –100; d,Ā- 1,21,I/I 1 –30; d,Ā- 1,89, I/I 1 -20, d,Ā-2,36, I/I 1 -2), характерные для α –Mn. Выход по току составил %. Таким образом, на основании проведенных исследований предлагается технологическая схема переработки пылей производства марганцевых сплавов (рисунок 1).

Рисунок 1 – Технологическая схема переработки марганцевых пылей производства ферросплавов

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!