Получение пигментов из отработанных растворов травления

Учреждение образования
«Белорусский государственный технологический университет»
Получение пигментов из
отработанных растворов
травления черных металлов
Автор: магистрант кафедры
промышленной экологии
Лисинецкая Мария Александровна
Руководитель: доцент, к.т.н.
Лихачева Анна Владимировна
Минск 2015
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
Актуальность проекта: В Республике Беларусь гальванические цеха и
участки функционируют более чем на 142 предприятиях машиностроения,
металлургии, приборостроения, радиотехнике и др. Гальваническое
производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения
окружающей среды, так как в данном производстве образуется большое
количество разнообразных отходов таких как: отработанные технологические
растворы; промывные сточные воды; гальванические шламы; осадки сточных
вод.
Данные отходы характеризуются высоким содержанием тяжелых металлов,
они имеют переменный во времени состав, многие из них образуются
периодически и в небольших количествах. В основном они подлежат
обезвреживанию, хранению и захоронению. Но отходы гальванического
производства содержат ценные компоненты, что обуславливает
целесообразность переработки данных отходов с получением товарных
продуктов.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
Новизна проекта. В Республике Беларусь отработанные
травильные растворы образуются на нескольких десятках
предприятий, но только на ОАО «Белорусский металлургический
завод» и ОАО «Речицкий метизный завод» они перерабатываются с
получением железного купороса, который в большей части не находит
практического применения. Поэтому наиболее перспективным
является переработка отработанных травильных растворов с
получением железооксидных пигментов.
Научная значимость работы заключается в исследовании
процессов переработки отработанных травильных растворов,
определении оптимальных технологических параметров,
обосновании целесообразности замены традиционных сырьевых
материалов на отходы.
Экономическая ценность работы определяется использованием
отхода гальванического производства в качестве сырьевого ресурса.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
Социальная ценность работы состоит:
в улучшении экологического состояния,
вследствие уменьшения образования отходов;
в увеличения количества перерабатываемых
отходов, за счет переведения их в категорию
вторичных материальных ресурсов;
уменьшение расхода сырьевых материалов для
производства пигментов.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
Объектом исследования в данной
работе являются отработанные
травильные растворы, которые
образуются при травлении
металлов. Операция травления
производится с целью удаления с
поверхности металлов окалины,
ржавчины и оксидных пленок.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
Состав травильных растворов
Компоненты
Состав травильного раствора, г/л
исходного
отработанного
Серная кислота
150-250
30-70
Соляная кислота
150-300
50-80
40-50
4
Сульфат железа (II)
-
150-300
Хлорид железа (II)
-
200-240
Уротропин
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
В работе были получены следующие пигменты:
пигмент желтого цвета
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
пигмент оранжевого цвета
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
пигмент черного цвета
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
пигмент красного цвета получали двумя способами:
- прокаливание желтого и черного пигмента
- прокаливание железного купороса
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
пигмент коричневого цвета
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
На основании проведенных исследований предложена принципиальная схема получения
пигментов из отработанных травильных растворов.
Железные
стружки
Отработанный
травильный
раствор
1
Гидроксид
натрия
2
Пар
Конденсат
3
Вода на промывку
4
Фильтрат
Промывная вода
5
6
7
Пигмент
В мерник 1, где находится отработанный
травильный раствор, добавляют железные
стружки, выдерживают до достижения нейтральной
или слабокислой реакции. Затем этот раствор
направляют в реактор 3. Для осаждения сульфата
железа в реактор 3 добавляют раствор гидроксида
натрия из мерника 2. Реактор снабжают барботером
для подачи сжатого воздуха, мешалкой и паровым
обогревом. Добавление раствора щелочи
заканчивают при отсутствии неосажденного
сульфата железа и достижения рН среды 8-9. После
чего суспензию выдерживают в реакторе в течение
1 ч. Температуру в реакторе поддерживают около
700С. После чего суспензию центробежным
насосом подают на автоматический камерный
фильтр-пресс 4, на котором осуществляют
фильтрование, отмывку от ионов SO42-, отжим и
выгрузку. После фильтрования пигмент в виде
пасты с влажностью 50±5 % ленточным
транспортером подается в сушилку 5. После
сушки пигмент направляют в измельчитель 6 и на
сито 7. Крупные частицы пигментной массы
направляются обратно в измельчитель 6.
Полученный пигмент имеет черный цвет.
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ УРОВЕНЬ РАЗРАБОТКИ
Сравнительная характеристика качества полученных пигментов
Цвет пигмента
Желтый
Оранжевый
Черный
Красный
Коричневый
Укрывистость,
г/м2
20
23,6
20
22,9
30
25,5
8
12,9
20
21,4
рН водной
суспензии
4,0-7,0
6,90
4,0-7,0
6,82
4,0-8,0
7,84
5,5-7,0
6,47
4,0-7,0
6,2
Маслоемкость, Массовая доля
г/100 г
веществ,
пигмента
растворимых в
воде, %
35-60
0,8
40,7
0,8
25-35
0,5
39
0,61
20-25
0,6
27,5
0,59
20-45
1
34,2
0,51
17-25
0,8
24
0,7
Примечание:
- в 1 строке указана величина показателей по техническим документам;
- во 2 строке указана величина показателей полученных в ходе эксперимента.
ПРОДУКЦИЯ ПРОЕКТА
Пигмент полученный из отработанных травильных
растворов.
Полученные пигменты могут применяться для окрашивания
цементных материалов, строительных смесей, керамики; для
производства кирпича, полимерных и лакокрасочных
материалов, в том числе – для приготовления красок, грунтовок,
эмалей.
.
ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ.
РЫНКИ СБЫТА И НАЛИЧИЕ КОНКУРЕНТОВ
 В настоящее время потребности белорусских предприятий в
железооксидных пигментах обеспечиваются, главным образом, за счет импорта.
Данный факт объясняется дефицитом на белорусском рынке железооксидных
пигментов отечественного производства. Одной из причин этого является
отсутствие собственной сырьевой базы для производства пигментов из
природного сырья. Поэтому актуальным является поиск альтернативных
источников сырья для производства железосодержащих пигментов.
 В настоящее время рынок предлагает большое количество
железоооксидных пигментов в основном предприятия США, Германии, Японии,
Китая, в меньших объемах они выпускаются в России и Украине. В основном
железооксидные пигменты производятся из железных руд.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА
Показатель
Объем перерабатываемых отработанных
травильных растворов, куб. м/год
Количество пигмента, получаемого при
переработке отработанных травильных растворов,
т/год
Значение показателя при переработке
отработанных травильных растворов
446
73,590
Капитальные вложения, млн. руб.
1492,1564
Экономическая эффективность затрат, руб./руб.
0,4
Внутренняя норма доходности, %
23,2
Чистый дисконтированный доход, млн. руб.
867,79
Индекс прибыльности
1,58
Срок окупаемости, лет
простой
2,4
динамический
4
Примечание. В таблице значения стоимостных показателей приведены в белорусских рублях. На
10.04.2015 курс составляет: 275 белорусских рублей за 1 российский рубль.
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Лисинецкая Мария Александровна:
- тел. +375298724783
- e-mail: ramacca@bk.ru, alikhachova@mail.ru
- почтовый адрес: Республика Беларусь, г. Минск, ул. Широкая,
д. 38 к. 3 кв. 33
- рабочий адрес: Республика Беларусь, г. Минск, ул. Свердлова,
13а, кафедра промышленной экологии БГТУ