Главная страница
Сведения об авторах

ЕЛЕКТРОХІМІЧНЕ ВИЛУЧЕННЯ ЦИНКУ ІЗ ШЛАМІВ ВАТ «ЧЕРКАСЬКЕ ХІМВОЛОКНО»

Бойко В. І., Король Я. Д., Шафорост Ю. А., Черкаський національний університет імені Богдана Хмельницького, Черкаси, Україна

На підприємствах з виробництва штучного волокна накопичена велика кількість відходів, що містять до 10% цинку. Відходи займають значні площі. Їх зберігання призводить до проникнення у грунт і випаровування речовин, шкідливих для навколишнього середовища.
У Черкасах протягом 2000—2004 рр. була проведена інвентаризація промислових відходів, які утворюються в процесі господарської діяльності підприємств міста. Об'єм відходів визначено на підставі статистичної звітності підприємств та результатів перевірок, проведених спеціалістами відділу екології і раціонального природокористування Черкаського міськвиконкому.
Найбільша кількість відходів розміщена у шламокартах ВАТ «Черкаське хімволокно». Лише за останні десятиліття там накопичилось понад 600 тис. т цинквмісних відходів. Вартість 1 т цинку на світовому ринку становить 1400 $. За підрахунками в териконах міститься приблизно 36 тис. т цинку загальною вартістю 250 млн грн.
Значення переробки вторинної металевої сировини постійно зростає. Технології вилучення вторинних металів розробляють і удосконалюють в Україні (Донецьк, Харків), на теренах СНД (Казахстан, Російська Федерація), в США та інших країнах.
Цинк виробляється і споживається головним чином у вигляді металу, хлоридів, порошку, оксиду і сульфатів. Крупними споживачами цього металу є Китай, США, Японія і країни Західної Європи. Найбільша кількість цинку витрачається на оцинкування сталевих виробів, листів, дротів, труб, контейнерів, болтів, цвяхів. Друга важлива галузь споживання цинку — випуск латуні. Більше 50% цинку, що використовується у виробництві латуні, здобувають із відходів. У зв'язку з цим актуальною є розробка технології виробництва цинку із шламу. Її впровадження дозволить розв'язати екологічні проблеми і дасть значний економічний ефект.
В якості досліджуваного матеріалу були відібрані зразки шламу із сховища ВАТ «Черкаське хімволокно» різної локалізації. Матеріали являють собою вологу однорідну волокнисту масу брудно-сірого кольору з густістю 2,5 г/см³.
Елементний склад шламу вивчено методом рентгеноспектрального флуоресцентного аналізу. Використано первинне AgК_альфа-випромінення і напівпровідниковий енергодисперсійний детектор. Типовий спектр зразка шламу наведено на рис. 1.

Рис. 1. Рентгеноспектральний флуоресцентний аналіз зразка шламу

Вміст цинку в різних зразках коливається в межах 5—12%. Окрім цинку в шламі присутня помітна кількість заліза.
Фазовий склад шламу вивчено рентгеноструктурним методом на дифрактометрі ДРОН в монохроматному кобальтовому випроміненні. Основним компонентом усіх зразків є кальцит в кількості 50—80%. Окрім нього фіксується наявність невеликої кількості піску, гіпсу і вапна. Сполуки цинку у вигляді самостійних фаз не виявлені (рис. 2).

Рис. 2. Рентгеноструктурний аналіз шламу на дифрактометрі ДРОН у монохроматному кобальтовому випроміненні

Враховуючи високий вміст вологи в шламі (до 80%), для його переробки доцільно застосувати гідрометалургійний метод за місцем накопичення, не чинячи невиправдані транспортні витрати.
Вилучення цинку із шламів здійснювали, використовуючи в якості реагентів 20%-вий розчин сульфатної кислоти та 10%-вий розчин гідроксиду калію. Застосовували різноманітні механічні прийоми, зокрема стаціонарний. Проте він виявився недостатньо ефективним. При подачі перших порцій реагенту в колонку фільтрація шламу відбувалась з достатньою швидкістю, але з часом під дією промивних вод шлам ущільнювався, промивна рідина через бюретку проходила повільно. Оптимальним є варіант застосування механічного струшування з подальшим відстоюванням і фільтрацією суміші. Вміст цинку в такому елюаті був максимальним. Як реактив для вилучення цинку більш економічним виявився гідроксид калію.
При хімічному очищенні стічних вод ВАТ «Черкаське хімволокно» в якості реагенту використовується гідроксид кальцію. Тому сульфатна кислота в першу чергу витрачається для нейтралізації середовища і лише надлишок — безпосередньо на вилучення цинку. Внаслідок цього має місце значна перевитрата сульфатної кислоти. Вміст цинку в елюаті в разі її використання із механічним струшуванням коливався в межах від 0,30 до 0,45 г/л залежно від проби.
Електрохімічне осадження цинку із одержаних розчинів проводили на типовій установці (рис. 3).

Рис. 3. Схема установки для електрохімічного осадження цинку

В якості катода використовували цинкову пластинку, яку спочатку зачищали наждаком, промивали дистильованою водою, висушували і зважували на аналітичних вагах ВЛА—200. Електроліз здійснювали впродовж фіксованого часу, регулюючи густину струму за допомогою реостата. Електрохімічне осадження проводили із сульфатних, амонійних розчинів та за варіантом «блискуче цинкування» при трьох довільних значеннях густини струму — 0,83, 1,67 та 2,50 А/дм².
Встановлено, що у разі використання сульфатного електроліту оптимальною є густина струму 1,67 А/дм². Проведення електролізу в такий спосіб забезпечує достатній вихід за струмом (близько 60%) та належну структуру металу, що осаджується.
Одержати компактну металеву масу із амонійних розчинів вдалось при проходженні через електролізер струму густиною 2,5 А/дм². Проте за таких умов вихід цинку становить лише 45%.
За варіантом «блискуче цинкування» отримати метал у компактній формі не вдалось при жодній із вибраних густин струму.

ELECTROCHEMICAL EXTRACTION OF ZINC FROM SLUDGE GENERATED AT THE OJSC «CHERKASKE HIMVOLOKNO»

Boiko V. I., Korol Ya. D., Shaforost Yu. A., Bogdan Chmelnitskiy Cherkassy National University, Cherkassy, Ukraine

The study results produced by using the X-ray fluorometric analyser indicate that the content of zinc in samples varies from 5 to 12%. They demonstrate that potassium hydroxide is preferable as an alkaline solution for zinc extraction, especially taking into account the higher cost of an alternative options (use of sulphate acid). The optimal current density and electrolyte composition were determined to support the zinc output by current at about 60%.

Главная страница

Сведения об авторах

Бойко Віра Іванівна, канд. хім. наук, доц., кафедра загальної та неорганічної хімії, хімічний факультет, Черкаський національний університет ім. Богдана Хмельницького, бул. Шевченка, 81, Черкаси, 18031, Україна. Тел. (0472) 35-74-46. E-mail
Король Ярослав Дмитрович, канд. фіз.-мат. наук, зав. лабораторією фізики і хімії твердого тіла, Черкаський національний університет ім. Богдана Хмельницького, бул. Шевченка, 81, Черкаси, 18031, Україна
Шафорост Юлія Анатоліївна, аспірант, кафедра загальної та неорганічної хімії, хімічний факультет, Черкаський національний університет ім. Богдана Хмельницького, бул. Шевченка, 81, Черкаси, 18031, Україна. Тел. (0472) 35-74-46. E-mail

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 12.07.07