Проблема выщелачивания зольных отходов
Проблема выщелачивания зольных отходовСкачать файл - Проблема выщелачивания зольных отходов
В настоящее время в Российской Федерации ежегодно на предприятиях энергетики сжигается млн т угля, вследствие чего образуется млн т зольных техногенных отходов. Содержащие различные полезные компоненты золошлаковые отвалы переполнены, и проблема по утилизации является весьма актуальной. Существующие методы переработки \\\\\\\\\\\\\\\[1, 7 и другие\\\\\\\\\\\\\\\] позволяют извлекать незначительные количества ценных компонентов, содержащихся в золошлаковых отвалах. В то же время по вещественному составу зольные техногенные отходы можно рассматривать как комплексное сырье нерудных и рудных полезных ископаемых. Оно находится на поверхности, не требует расходов на добычу из недр, запасы значительны и постоянно увеличиваются. Цель исследований — изучение физико-химических процессов переработки зольных техногенных отходов и разработка гидрохимического метода обогащения с комплексным извлечением полезных компонентов. Большими перспективами для комплексной переработки зольных техногенных отходов обладает золоотвал Благовещенской теплоэлектростанции ТЭЦ , расположенный в 3 км западнее ТЭЦ в пади Горбуниха, которая использована в качестве естественного резервуара для хранения золы. Четыре котла Благовещенской ТЭЦ потребляют ежегодно около 1 млн т угля, годовое поступление зольных отходов на золоотвал составляет тыс. Для экспериментального изучения из золоотвала были отобраны 3 пробы общим весом кг, которые после сушки были разделены на магнитную, электромагнитную и немагнитную фракции. Магнитная фракция в основном представлена шариками магнетита; в электромагнитной фракции преобладают прозрачные и полупрозрачные частицы раскристаллизованного пузырчатого стекла силикатного состава и их шлакоподобные агрегаты, присутствуют зерна полевых шпатов и кварца с включениями магнетита и гематита; в немагнитной фракции наблюдаются зерна кварца, полевых шпатов и частицы несгоревшего угля. Перед опытами исходный материал измельчался до размеров менее 0,25 мм. Обогащение зольных техногенных отходов осуществляли на лабораторной установке, состоящей из блоков: Исходное сырье, промежуточные фазы и конечные продукты исследовали химическим, рентгенофазовым, спектральным и электронно-микроскопическим методами анализов, применяемыми в Аналитическом центре минералого-геохимических исследований ИГиП ДВО РАН. Кинетическими опытами установлены оптимальные физико-химические параметры концентрации растворов, время выдержки, температура и другие с определением констант скоростей и энергий активации прохождения химических реакций. Расчеты термодинамических и кинетических параметров осуществлялись с применением программ, разработанных нами на основе приложения Microsoft Access Перед проведением экспериментальных работ был проведен термодинамический расчет вероятности протекания химических реакций комплексной переработки электромагнитной фракции золы. По данным расчетов реакции протекают в сторону образования конечных продуктов. Реакции идут в нормальных условиях даже без перемешивания реакционной смеси, подогрев которой существенно уменьшает продолжительность фторидного выщелачивания. Количество фторидов аммония в растворах соответствует стехиометрическому. Уменьшение их концентрации приводит к интенсивному кипению растворов, а увеличение — к образованию избытка водного раствора аммиака и ухудшению качества конечного продукта. При уменьшении температуры, времени выдержки и замене NH4HF2 на NH4F степень извлечения NH 4 2 SiF 6 уменьшается. При гидрометаллургическом выщелачивании осуществляются следующие реакции основных компонентов с водными растворами гидродифторида аммония:. Отделенный раствор NH4 2SiF6 выпаривается с образованием кристаллического NH4 2SiF6, а летучие компоненты NH3 и H2O улавливаются в устройстве, заполненном водным раствором, с образованием аммиачной воды. Примесные соединения щелочных металлов при гидрометаллургическом выщелачивании образуют фториды NaF и KF, хорошо растворимые в воде, которые на разных этапах также выделяются из реакционной массы. Отделенный раствор NH4 3AlF6 выпаривается с образованием кристаллического гексафторалюмината аммония. По данным рентгенофазового, химического и спектрального анализов образовавшиеся кристаллические фазы NH4 2SiF6 и NH4 3AlF6 содержат незначительное количество примесей — менее 10—2 масс. На следующем этапе гексафторсиликат и гексафторалюминат аммония подвергаются гидролизу в воднощелочных растворах. Водный раствор гексафторсиликата аммония 3—33 масс. Затем осадок путем фильтрования отделяется от раствора фторида аммония, который поступает на регенерацию гидродифторида аммония по реакции. В результате происходит синтез нанодисперсного аморфного кремнезема высокой химической чистоты со средним размером наночастиц 17—89 нм. По данным анализа на атомно-силовом микроскопе наименьшего среднего значения 17 нм размер наночастиц достигает в условиях синтеза при исходной концентрации 3 масс. При концентрации 3 масс. В разбавленных растворах при концентрации 3 масс. Спектральный анализ нанодисперсных порошков аморфного кремнезема подтверждает наличие в них минимального количества вредных примесей менее масс. По данным химического анализа в аморфном кремнеземе содержится 99,99 масс. В водном растворе 0,5—3 масс. Затем осадок путем фильтрования отделяется от раствора фторида аммония, который поступает на стадию регенерации реакция 7. Спектральный анализ микрочастиц гидроксида алюминия показал наличие в них минимального количества микропримесей менее 10—1 масс. В разбавленных растворах при концентрации 0,5 масс. При концентрации 0,5 масс. Математическая обработка результатов экспериментов проводилась в предположении о том, что массовая степень извлечения аморфного кремнезема или гидроксида алюминия зависит от температуры по уравнению Аррениуса \\\\\\\\\\\\\\\[6\\\\\\\\\\\\\\\]:. По данным химического, электронно-микроскопического и спектрального анализов, полученный глинозем содержит 99,8 масс. SiO2 — 0,02; Fe2O3 — 0,03; TiO2 — следы; CaO, MgO, Na2O и K2O не обнаружены, соответствует маркам ГО и Г1 \\\\\\\\\\\\\\\[3\\\\\\\\\\\\\\\]. Из такого продукта возможно извлечение технического алюминия марок А5—А Хлорид железа подвергается гидролизу в водных растворах под действием аммиачной воды 25 масс. Из NH4Cl регенерируются соляная кислота и аммиак по реакции. На рисунке изображена технологическая схема выщелачивания зольных техногенных отходов под действием растворов гидродифторида аммония. На схеме в скобках обозначены химические реакции комплексной переработки электромагнитной фракции ЭМ угольной золы, вероятности прохождения которых подтверждены термодинамическими расчетами. Применяемые дополнительные компоненты легко восстанавливаются с отсутствием твердых, жидких и газообразных отходов реакции 7, 13 , что позволяет многократно использовать их в технологическом процессе. При комплексной переработке кг угольной золы теоретически можно извлечь 54,27 кг аморфного кремнезема, 21,01 кг глинозема, 8,09 кг красного железооксидного пигмента и другие полезные компоненты. Аморфный кремнезем широко используется в резинотехнической, строительной, медицинской и косметических отраслях промышленности, для производства полупроводникового кремния, основы оптоволоконного кабеля и других целей. Глинозем широко применяется для производства технического алюминия электролитическим способом, специальных видов керамики и электрокерамики, изготовления конструкционных и диэлектрических материалов для машиностроительной, энергетической и электронной отраслей промышленности. Пигмент предназначается для получения высококачественных красок и в производстве бумаги, резины, пластмасс и других продуктов. Теоретическими и экспериментальными исследованиями выявлены оптимальные физико-химические условия переработки зольных техногенных отходов предприятий теплоэнергетики в водных растворах гидродифторида и фторида аммония. В результате разработан гидрохимический метод извлечения нанодисперсного аморфного кремнезема, гидроксида алюминия, глинозема, красного железооксидного пигмента и других полезных компонентов из угольной золы, который позволяет значительно уменьшить материальные и энергетические затраты и обеспечивает более экологически чистое и безопасное получение конечной продукции по сравнению с существующими способами. Журнал издается с года. В журнале публикуются научные обзоры, статьи проблемного и научно-практического характера. Журнал представлен в Научной электронной библиотеке. Номерам журналов и публикациям присваивается DOI Digital object identifier. Выбрать язык Русский English. О журнале Редакционная этика Экспертный совет Выпуски. Подписка Поиск Заказ Правила для авторов. Информация о статье Журнал. Исследованы физико-химические особенности процессов гидрохимического обогащения зольных техногенных отходов предприятий теплоэнергетики. Из NH4 3FeF6 методом пирогидролиза извлекается диоксид железа, из которого путем выщелачивания соляной кислотой получают хлорид железа FeCl3. Статья в формате PDF. Издание научной и учебно-методической литературы ISBN РИНЦ DOI. Сочи, октября Приглашаем авторов представить свои издания в экспозиции на Московскую международную книжную выставку. Москва, сентября РЕЦЕНЗИИ и ОТЗЫВЫ кандидатов и докторов наук на статьи, авторефераты, диссертации, монографии, учебники, учебные пособия. Служба технической поддержки — support rae. Ответственный секретарь журнала Бизенкова М.
Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Токсичные элементы-примеси в ископаемых углях
В настоящее время в Российской Федерации ежегодно на предприятиях энергетики сжигается млн т угля, вследствие чего образуется млн т зольных техногенных отходов. Содержащие различные полезные компоненты золошлаковые отвалы переполнены, и проблема по утилизации является весьма актуальной. Существующие методы переработки \\\\\\\\\\\\\\\\[1, 7 и другие\\\\\\\\\\\\\\\\] позволяют извлекать незначительные количества ценных компонентов, содержащихся в золошлаковых отвалах. В то же время по вещественному составу зольные техногенные отходы можно рассматривать как комплексное сырье нерудных и рудных полезных ископаемых. Оно находится на поверхности, не требует расходов на добычу из недр, запасы значительны и постоянно увеличиваются. Цель исследований — изучение физико-химических процессов переработки зольных техногенных отходов и разработка гидрохимического метода обогащения с комплексным извлечением полезных компонентов. Большими перспективами для комплексной переработки зольных техногенных отходов обладает золоотвал Благовещенской теплоэлектростанции ТЭЦ , расположенный в 3 км западнее ТЭЦ в пади Горбуниха, которая использована в качестве естественного резервуара для хранения золы. Четыре котла Благовещенской ТЭЦ потребляют ежегодно около 1 млн т угля, годовое поступление зольных отходов на золоотвал составляет тыс. Для экспериментального изучения из золоотвала были отобраны 3 пробы общим весом кг, которые после сушки были разделены на магнитную, электромагнитную и немагнитную фракции. Магнитная фракция в основном представлена шариками магнетита; в электромагнитной фракции преобладают прозрачные и полупрозрачные частицы раскристаллизованного пузырчатого стекла силикатного состава и их шлакоподобные агрегаты, присутствуют зерна полевых шпатов и кварца с включениями магнетита и гематита; в немагнитной фракции наблюдаются зерна кварца, полевых шпатов и частицы несгоревшего угля. Перед опытами исходный материал измельчался до размеров менее 0,25 мм. Обогащение зольных техногенных отходов осуществляли на лабораторной установке, состоящей из блоков: Исходное сырье, промежуточные фазы и конечные продукты исследовали химическим, рентгенофазовым, спектральным и электронно-микроскопическим методами анализов, применяемыми в Аналитическом центре минералого-геохимических исследований ИГиП ДВО РАН. Кинетическими опытами установлены оптимальные физико-химические параметры концентрации растворов, время выдержки, температура и другие с определением констант скоростей и энергий активации прохождения химических реакций. Расчеты термодинамических и кинетических параметров осуществлялись с применением программ, разработанных нами на основе приложения Microsoft Access Перед проведением экспериментальных работ был проведен термодинамический расчет вероятности протекания химических реакций комплексной переработки электромагнитной фракции золы. По данным расчетов реакции протекают в сторону образования конечных продуктов. Реакции идут в нормальных условиях даже без перемешивания реакционной смеси, подогрев которой существенно уменьшает продолжительность фторидного выщелачивания. Количество фторидов аммония в растворах соответствует стехиометрическому. Уменьшение их концентрации приводит к интенсивному кипению растворов, а увеличение — к образованию избытка водного раствора аммиака и ухудшению качества конечного продукта. При уменьшении температуры, времени выдержки и замене NH4HF2 на NH4F степень извлечения NH 4 2 SiF 6 уменьшается. При гидрометаллургическом выщелачивании осуществляются следующие реакции основных компонентов с водными растворами гидродифторида аммония:. Отделенный раствор NH4 2SiF6 выпаривается с образованием кристаллического NH4 2SiF6, а летучие компоненты NH3 и H2O улавливаются в устройстве, заполненном водным раствором, с образованием аммиачной воды. Примесные соединения щелочных металлов при гидрометаллургическом выщелачивании образуют фториды NaF и KF, хорошо растворимые в воде, которые на разных этапах также выделяются из реакционной массы. Отделенный раствор NH4 3AlF6 выпаривается с образованием кристаллического гексафторалюмината аммония. По данным рентгенофазового, химического и спектрального анализов образовавшиеся кристаллические фазы NH4 2SiF6 и NH4 3AlF6 содержат незначительное количество примесей — менее 10—2 масс. На следующем этапе гексафторсиликат и гексафторалюминат аммония подвергаются гидролизу в воднощелочных растворах. Водный раствор гексафторсиликата аммония 3—33 масс. Затем осадок путем фильтрования отделяется от раствора фторида аммония, который поступает на регенерацию гидродифторида аммония по реакции. В результате происходит синтез нанодисперсного аморфного кремнезема высокой химической чистоты со средним размером наночастиц 17—89 нм. По данным анализа на атомно-силовом микроскопе наименьшего среднего значения 17 нм размер наночастиц достигает в условиях синтеза при исходной концентрации 3 масс. При концентрации 3 масс. В разбавленных растворах при концентрации 3 масс. Спектральный анализ нанодисперсных порошков аморфного кремнезема подтверждает наличие в них минимального количества вредных примесей менее масс. По данным химического анализа в аморфном кремнеземе содержится 99,99 масс. В водном растворе 0,5—3 масс. Затем осадок путем фильтрования отделяется от раствора фторида аммония, который поступает на стадию регенерации реакция 7. Спектральный анализ микрочастиц гидроксида алюминия показал наличие в них минимального количества микропримесей менее 10—1 масс. В разбавленных растворах при концентрации 0,5 масс. При концентрации 0,5 масс. Математическая обработка результатов экспериментов проводилась в предположении о том, что массовая степень извлечения аморфного кремнезема или гидроксида алюминия зависит от температуры по уравнению Аррениуса \\\\\\\\\\\\\\\\[6\\\\\\\\\\\\\\\\]:. По данным химического, электронно-микроскопического и спектрального анализов, полученный глинозем содержит 99,8 масс. SiO2 — 0,02; Fe2O3 — 0,03; TiO2 — следы; CaO, MgO, Na2O и K2O не обнаружены, соответствует маркам ГО и Г1 \\\\\\\\\\\\\\\\[3\\\\\\\\\\\\\\\\]. Из такого продукта возможно извлечение технического алюминия марок А5—А Хлорид железа подвергается гидролизу в водных растворах под действием аммиачной воды 25 масс. Из NH4Cl регенерируются соляная кислота и аммиак по реакции. На рисунке изображена технологическая схема выщелачивания зольных техногенных отходов под действием растворов гидродифторида аммония. На схеме в скобках обозначены химические реакции комплексной переработки электромагнитной фракции ЭМ угольной золы, вероятности прохождения которых подтверждены термодинамическими расчетами. Применяемые дополнительные компоненты легко восстанавливаются с отсутствием твердых, жидких и газообразных отходов реакции 7, 13 , что позволяет многократно использовать их в технологическом процессе. При комплексной переработке кг угольной золы теоретически можно извлечь 54,27 кг аморфного кремнезема, 21,01 кг глинозема, 8,09 кг красного железооксидного пигмента и другие полезные компоненты. Аморфный кремнезем широко используется в резинотехнической, строительной, медицинской и косметических отраслях промышленности, для производства полупроводникового кремния, основы оптоволоконного кабеля и других целей. Глинозем широко применяется для производства технического алюминия электролитическим способом, специальных видов керамики и электрокерамики, изготовления конструкционных и диэлектрических материалов для машиностроительной, энергетической и электронной отраслей промышленности. Пигмент предназначается для получения высококачественных красок и в производстве бумаги, резины, пластмасс и других продуктов. Теоретическими и экспериментальными исследованиями выявлены оптимальные физико-химические условия переработки зольных техногенных отходов предприятий теплоэнергетики в водных растворах гидродифторида и фторида аммония. В результате разработан гидрохимический метод извлечения нанодисперсного аморфного кремнезема, гидроксида алюминия, глинозема, красного железооксидного пигмента и других полезных компонентов из угольной золы, который позволяет значительно уменьшить материальные и энергетические затраты и обеспечивает более экологически чистое и безопасное получение конечной продукции по сравнению с существующими способами. Журнал издается с года. В журнале публикуются научные обзоры, статьи проблемного и научно-практического характера. Журнал представлен в Научной электронной библиотеке. Номерам журналов и публикациям присваивается DOI Digital object identifier. Выбрать язык Русский English. О журнале Редакционная этика Экспертный совет Выпуски. Подписка Поиск Заказ Правила для авторов. Информация о статье Журнал. Исследованы физико-химические особенности процессов гидрохимического обогащения зольных техногенных отходов предприятий теплоэнергетики. Из NH4 3FeF6 методом пирогидролиза извлекается диоксид железа, из которого путем выщелачивания соляной кислотой получают хлорид железа FeCl3. Статья в формате PDF. Издание научной и учебно-методической литературы ISBN РИНЦ DOI. Сочи, октября Приглашаем авторов представить свои издания в экспозиции на Московскую международную книжную выставку. Москва, сентября РЕЦЕНЗИИ и ОТЗЫВЫ кандидатов и докторов наук на статьи, авторефераты, диссертации, монографии, учебники, учебные пособия. Служба технической поддержки — support rae. Ответственный секретарь журнала Бизенкова М.
Юдович Я.Э., Кетрис М.П. Токсичные элементы-примеси в ископаемых углях
При максимуме сложностей подход к проблеме