Утилізація шламів виробництва титанооксидних пігментів як засіб зниження техногенного навантаження на довкілля

Abstract

Дисертаційна робота присвячена зниженню техногенного навантаження від зберігання ТВ у шламонакопичувачі шляхом розроблення комплексної технології їх переробки з отриманням корисних продуктів. Проведено системні дослідження з вивчення хімічного складу накопичених за тривалий час у шламонакопичувачі твердих відходів виробництва титан(IV) оксиду пігментного за сульфатнокислотною технологією. Досліджено процес переробки ТВ за сульфатнокислотною технологією. За цим методом експериментально досліджено технологічні режими вилучення титан(IV) оксиду. Проведення процесу гідролізу з додаванням в якості реагента-модифікатора амонія сульфату за температури 363 К дозволяє отримати концентрат титан(IV) оксиду із вмістом 96,7 % рутилу з масовою часткою TіO2 94,6 %. Запропоновано технологічні засади знешкодження залишкової сульфатної кислоти, яка міститься у «вторинних» ТВ, що передбачають попередню термічну обробку ТВ або хімічну нейтралізацію з утворенням кристалічних сполук, які під час отримання керамічних виробів спікаються, конденсовані шкідливі речовини при цьому повністю іммобілізуються.

Диссертационная работа посвящена снижению техногенной нагрузки при хранении титаносодержащих отходов (ТО) в шламонакопителе путем разработки комплексной технологии их переработки с получением полезных продуктов. Проведены системные исследования по изучению химического состава накопленных за длительное время в шламонакопителе твердых отходов производства титан(IV) оксида пигментного по сернокислотной технологии. На основании комплексного изучения состава отходов химическими, атомно-эмиссионным, рентгенофазовым и дифференциально-термическим методами анализа установлен его состав. Основными компонентами являются TiO2, Fe2O3, SiO2 и H2SO4. Исследован процесс переработки ТО по сернокислотной технологии. По этому методу экспериментально исследованы технологические режимы извлечения титан(IV) оксида, а именно: влияние реагентов-модификаторов, концентрации серной кислоты, температуры, времени протекания, режима перемешивания. По результатам исследований выбраны следующие оптимальные технологические режимы: количество добавки аммоний сульфата – 5% к массе ТВ; температура разложения - 458 ± 2 К, температура выщелачивания – 338 ± 2 К; разложении – 30 мин., время выщелачивания – 6 ч. По указанным технологическими режимами можно достичь степень извлечения титан(IV) оксида в раствор до 55-60%. Последующее извлечение титан(IV) оксида из полученных растворов проводили с помощью процесса гидролиза. Проведение процесса гидролиза с добавлением в качестве реагента-модификатора аммония сульфата при температуре 363 К позволяет получить концентрат титан(IV) оксида с содержанием 96,7 %. Содержание тяжелых металлов в продукте не превышает норм. Предложены технологические основы обезвреживания остаточной серной кислоты, которая содержится во «вторичных» ТО, предусматривающие предварительную термическую их обработку или химическую нейтрализацию с использованием в качестве щелочного реагента золы теплоэлектростанции. Образованные при этом кристаллические соединения при получении керамических изделий спекаются, конденсированные вредные вещества полностью иммобилизуются. Предложено использовать «вторичные» ТО, обезврежены от содержания серной кислоты, в качестве примеси в количестве от 5 до 10% в состав шихты в производстве строительной керамики. При выборе оптимальных режимов по изготовлению керамических изделий с добавлением в качестве примеси к шихте указанных отходов были проведены исследования их свойств. Предложенные методы переработки «вторичных» ТО дают возможность получения керамической продукции (кирпича) с использованием обезвреженных от остаточной серной кислоты «вторичных» ТО как способ утилизации. Разработанные методы почти идентичны по технологическим параметрам и могут быть реализованы на типовом оборудовании для промышленности керамических строительных материалов. Получаемый кирпич соответствует требованиям ДСТУ 530-95 и ДСТУ 7484-78 «Кирпич и камни керамические лицевые». Марки кирпича – 75 , 100 , 125 и 150.

The thesis is devoted to the reduction of anthropogenic impact on the storage ТW into slurry reservoir through the development of complex technology of their processing to yield useful products. A systematic study on the chemical composition of accumulated solid waste production of titanium(IV) oxide pigment on sulfuric technology over a long period of time in slurry reservoir has been done. The process for recycling ТW on sulfuric technology has been investigated. Technological modes of extraction of titanium(IV) oxide have been investigated according to this method experimentally. Conducting the hydrolysis process with the addition of a reactant modifier of ammonium sulfate at a temperature 363 K allows to obtain a concentrate of titanium(IV) oxide with a rutile content of 96,7 %. The technological basis of neutralization of residual sulfuric acid has been proposed, which is contained in the «secondary» ТW providing prebaked ТW or chemical neutralization to form crystalline compounds, the preparation of sintered ceramic products, condensed harmful substances are completely immobilized.