Зниження техногенного навантаження на навколишнє середовище при утилізації залізного купоросу виробництва пігментного двоокису титану

Abstract

Дисертація присвячена зниженню техногенного впливу відвалу залізного купоросу виробництва пігментного двоокису титану на навколишнє середовище шляхом розроблення технології його утилізації. Досліджено основні властивості ґрунтів району відвалу залізного купоросу ПАТ «Сумихімпром». Розроблено математичну модель проникнення в ґрунт кислих розчинів, які можуть утворитися при розчиненні деякої маси залізного купоросу, що дає можливість розрахувати гідролітичну кислотність ґрунту, яка характеризує його закисненість. З’ясовано, що ступінь забруднення сірих ґрунтів району відвалу залізного купоросу підприємства ПАТ «Сумихімпром» сульфатом заліза високий у межах СЗЗ. Розраховано розмір шкоди ґрунтам, що становить 9 735 000 грн. Запропоновано безвідходну технологію перероблення залізного купоросу на пасту ОГЗ, що містить близько 70 % заліза і відповідає вмісту заліза у залізорудному концентраті, та розчин сульфату амонію. Одержані два продукти доцільно використовувати в чорній металургії як водопоглинальну добавку до вологого залізорудного концентрату та у сільському господарстві як мінеральне добриво. Описано технологічну схему перероблення залізного купоросу. Розроблено матеріальний баланс та розраховано собівартість випуску 1 т сульфату амонію та оксидів заліза. Одержаний показник загальної економічної ефективності становить 57,16 %, що свідчить про рентабельність та самоокупність нової технології.

Диссертация посвящена снижению техногенного воздействия отвала железного купороса производства пигментной двуокиси титана на окружающую среду. Обнаружено, что плотность почвы изменилась с 1 500–1 600 до 1 950 кг/м3 и коэффициент структурности почвы увеличился с 0,4–1,0 до 4,0. Установлено, что с глубиной кислотность почвы увеличилась с 6,5 до 4,0. На основе экспериментальных исследований рассчитаны коэффициент диффузии (1,51 ∙ 10-8 м2/с) и плотность диффузионного потока (1,63 ∙ 10-10 кг/м2). Установлено, что изменения физических и химических показателей почвы происходит за счет инфильтрации кислых растворов железного купороса. Обнаружено, что все показатели почв ухудшены в южном и восточном направлении. Такая закономерность связана с влиянием преобладающих ветров данной местности. Разработана математическая модель проникновения в почву кислых растворов, которые могут образоваться при растворении некоторой массы железного купороса титанового производства. Математическая модель устанавливает функциональную зависимость содержания кислых растворов железного купороса в геохимическом ландшафте от пространственных координат и времени. Математическая модель дает возможность рассчитать гидролитическую кислотность почвы, которая характеризует его закисленность. По результатам математического моделирования установлено, что при наличии конвекции в почве скорость закисления больше, чем при ее отсутствии. Установлено, что по величине суммарного индекса опасности железный купорос относится к III классу опасности промышленных отходов. Установлено, что степень загрязнения почв сульфатом железа высокая в пределах СЗЗ и на расстоянии 40 м в южном направлении отбора проб – средняя. Рассчитан размер ущерба почвенной среде района отвала железного купороса предприятия ПАО «Сумыхимпром», который составляет 9 735 000 грн. Разработаны три стадии технологии получения легкофильтрующейся суспензии оксид-гидроксид железа. Получено в результате внедрения технологии в лабораторных масштабах продукт, содержащий около 70 % железа, что соответствует содержанию железа в железорудном концентрате. Было получено на основе фильтрата сульфата аммония без дополнительной доочистки сульфат аммония второго сорта. Было показано, что качество раствора сульфата аммония таково, что на его основе можно получать сульфат аммония удобрительный. Проведены лабораторные исследования по отработке процесса грануляции железной руды с использованием Fe(OH)3 и типовых пластифицирующих добавок – бентонитовой глины. Обожженные окатыши с ОГЖ имеют содержание Feзаг, соответствующее составу обожженных окатышей Полтавского ГОКа (55–62 %). Описана технологическая схема переработки железного купороса. Переработка железного купороса длится 3–4 часа. Разработан материальный баланс технологии утилизации железного купороса на основе накопленной информации и приемлемой технологической схемы производства ОГЖ. Рассчитан ряд технико-экономических показателей производства, в том числе и ожидаемая себестоимость выпуска 1 т сульфата аммония и оксидов железа. Полученный показатель общей экономической эффективности составляет 57,16 %. Внедрение новой технологии по своим экономическим показателям находится в области рентабельности и самоокупаемости.

Dissertation is devoted to impact of technogenic influence of sulfuric acid, which is contained in a heap of iron sulphate, on the environment. A mathematical model of the penetration of solutions of sulfuric acid in the waste titanium production of iron sulphate. Mathematical model establishes the functional dependence of the content of sulfuric acid in the geochemical landscape of spatial coordinates and time. With the help of a mathematical model can be calculated hydrolytic acidity that characterizes the acidification of the soil. It was established that there was a close correlation between the values obtained by experiment and the results of the solution of a mathematical model, it is 0.89. It was found that the largest total index of danger iron sulfate belongs to III class of hazard industrial waste. The degree of contamination of soil iron sulphate high within the SPZ. Calculated the amount of damage from iron sulphate soil environment, which is 9 735 000 USD. The optimal conditions of the developed technology. Developed three stages of technology for easily filtered GLR suspension (70 % iron), which corresponds to the iron content in iron ore concentrate. It was prepared based on the filtrate without further aftertreatment ammonium sulfate 2nd grade, from which you can obtain ammonium sulfate Fertilizer. The fired pellets laced with GLR have Fezag content. Such as that of the fired pellets Poltava GOK (55–62 %). Describe and substantiate technological scheme of processing of ferrous sulfate. A material balance technology. It designed a number of technical and economic indices of production. The resulting measure of the total economic efficiency of 57.16 %.