140

6.4. Осадки стоков гальванических производств

Гальваническое производство в настоящее время - наиболее распростра­ ненный метод получения защитных покрытий, создаваемых на поверхности металла для снижения ее коррозии, повышения износоустойчивости и декора­ тивных свойств. Покрываемые поверхности после их подготовки, например шлифовки и полировки, удаления с них различных загрязнений, на специаль­ ных подвесках погружают в ванны с электролитом, содержащим ионы защи­ щающих металлов, и электролизом наносят необходимый слой. При этом изде­ лия служат катодом, а пластины из осаждаемых металлов - анодом. В зависи­ мости от вида покрытия различают защиту поверхности цинкованием, медне­ нием, никелированием, хромированием, кадмированием и др. Защитный слой наносят как на поверхность готовых изделий, так и полуфабрикатов (листов, труб, проволоки и т. п.). Электролитами являются самые разнообразные рас­ творы: кислые, щелочные и пр.

Далее рассмотрены основные проверенные направления утилизации галь­ ванических осадков.

Цементы и безобжиговые строительные материалы

Цветные и черные металлы в гальваношламах находятся в незначительных количествах. В большей степени шламы представлены оксидами кальция и кремния, и поэтому могут быть интересны для производства вяжущих веществ (строительных материалов). Этому способствует высокая дисперсность осад­ ков, исключающая необходимость их дробления и измельчения. Использование шламов в качестве составных частей вяжущих и безобжиговых строительных материалов является в настоящее время сложившимся набором предложений по их утилизации.

Вопросом первостепенной важности при использовании гальванического шлама в цементах, бетонах и других безобжиговых изделиях является его влия­ ние на окружающую среду, экологическая опасность материалов. Исходя из ре­ зультатов биотестирования, можно заключить, что утилизация шламов в строительные материалы, в частности в кладочные растворы, несмотря на по­ ложительные результаты технологических испытаний, экологически нецелесо­ образна, так как происходит выщелачивание металлов и возможно загрязнение окружающей среды.

Анализируя большинство способов обезвреживания гальваношламов с точки зрения экологических последствий, следует отдавать предпочтение тем, где обязательным элементом является термическая их обработка.

Шламы гальванических производств рекомендуются к использованию в ландшафтном строительстве. В этом качестве их предлагается смешивать с ле­ тучей золой котельных установок ТЭЦ или мусоросжигательных заводов, обра­ зуя самотвердеющую композицию. Таким же образом можно готовить гальва­ нические шламы к захоронению.

42

Достаточно перспективным представляется использование гальванических осадков в асфальтобетонных дорожных смесях.

Результаты многих испытаний смесей (состав, щебенка - 25; шлам - 5-10; песок - 55-80; битум - проведенных в реальных условиях, показа­ ли, что концентрации ионов тяжелых металлов в грунте на придорожных уча­ стках лишь незначительно превышают таковые по сравнению с участками вда­ ли от дороги и не приводят к изменению химсостава дренажных вод. Токсич­ ность воды не выявлена ни по одному из биотестов. Сравнение опытного и контрольного участков длиной 500 м автомобильных дорог с неинтенсивным движением по содержанию в воздухе оксидов углерода, серы и азота, формаль­ дегида, пыли, свинца, оксида цинка не выявило различий.

Шламы гальванических производств имеют и другое, помимо цемента, бе­ тона и асфальтобетона, применение в строительстве: получение отвержденных блоков.

Отвержденный цементом шлам, выпускаемый в виде блоков различной конфигурации, находит применение там, где не требуются ответственные кон­ струкции. Это направление нашло широкое применение в Великобритании, Японии, США и других странах. Одним из основных связующих веществ явля­ ется портландцемент или другие виды цементов, в зависимости от химического состава шлама. Обязательным условием отверждения является отсутствие ор­ ганических веществ в шламе, т. е. он должен быть прокаленным.

6.4.2. Обожженные строительные материалы

Использование гальванических осадков в обожженных строительных ма­ териалах является более перспективным в сравнении с необожженными с эко­ логической точки зрения. Известен ряд работ, охватывающих несколько воз­ можных вариантов утилизации осадков в этом направлении: производство кирпича и других стеновых керамических изделий, черепицы, керамзита, пиг­ ментов, красителей строительных материалов и т. д.

В отечественной практике используют шламы гальваностоков в количест­ ве 3-10 % в керамической массе при производстве красного глинистого кирпи­ ча. Эта добавка не влияет на технологические и эксплуатационные свойства керамических изделий.

Надежность захоронения тяжелых металлов в керамику оценивалась по химическому анализу вытяжек из керамического материала водой, а также рас­ творами уксусной и серной кислот (рН 5,5). В вытяжках концентрации ионов кадмия, никеля, меди, цинка, хрома трехвалентного (шестивалентный не обна­ ружен) были ниже предельно допустимых.

Эти и другие исследования показали, что при вводе в керамическую массу тяжелых металлов происходит не только их надежное обезвреживание и захо­ ронение, но улучшаются и некоторые свойства черепицы. Осадки, содержащие тяжелые металлы, способствуют уменьшению пластичности формуемой смеси, и позволяют вести ее сушку более интенсивно. Пористость и водопоглощение обожженных изделий незначительно увеличиваются, а механическая прочность на % выше контрольной. Уменьшается брак черепицы по внешнему виду.

43

Керамзит, изготовленный с 20-40 % осадка сточных вод гальванических производств, может применяться в качестве теплоизолирующего и конструк­ ционного материала.

Для производства стекломозаики, стекломрамора, стеклоблоков в качестве красителя могут использоваться хромсодержащие отходы, в том числе и галь­ ванических производств, которые включают в свой состав соли и гидроксиды. При этом получены прозрачные опаловые или глушенные ударопрочные стек­ ла, термо- и морозостойкие.

6.4.3. Металлургическая переработка гальваношламов

Значительное число исследований посвящено разработке процессов плав­ ки гальваношламов (преимущественно в электропечах) с целью извлечения из них цветных металлов. Некоторые из них доведены до опытно-промышленных

ипромышленных стадий реализации. Как правило, предлагаемые технологии предусматривают:

подготовку шламов (введение флюсов, усреднение шихты, окомкование

ит. п.);

2)плавление шихты с выделением в донную фазу металлического продук­ та (сплава), включающего железо и цветные металлы (его состав определяется исходным сырьем);

перевод в газовую фазу легко возгоняемых элементов (Zn, Cd, их улавливание с последующим извлечением в целевой продукт;

4) использование шлаков в стандартных технологиях их утилизации. Техническая возможность этого направления неоспорима, однако в дан­

ном случае экономически нецелесообразна. В частности, расчеты по результа­ там промышленных испытаний показали, что затраты на переработку гальва­ нических шламов превышают стоимость полученных продуктов в несколько раз.

Контрольные вопросы

Характеристика и общие методы утилизации железосодержащих отхо­ дов в виде пыли и шламов.

2. Характеристика метода вельцевания при переработке отходов черной металлургии.

Характеристика отходов прокатного производства и методы их перера­ ботки.

4.Источники образования и характеристика методов утилизации гальвано­ шламов.

5.Переработка гальваношламов в цементы и безобжиговые строительные материалы.

6.Дайте характеристику метода термической переработки гальваношла­ мов в обожженные строительные материалы.

7.Метод металлургической переработки гальваношламов.

44