Отпадъци от производството на вторичен алуминий - суровини за производство на огнеупорни материали
Федерална държавна автономна институция за висше професионално образование "Уралски федерален университет на името на първия президент на България Б. Н. Елцин"
Техногенните отпадъци са ценна суровина за производство в различни индустрии. Има голям брой технологии за преработка на отпадъци, натрупани в металургични, машиностроителни, химически заводи, топлоелектрически централи, държавни централи, минни и преработвателни предприятия. Най-добре проучени и намерили приложение са пепелта и шлаката от ТЕЦ, ГРЦ, отпадъците от черната металургия [1–5].
През последните години се провеждат изследвания за използването на изкуствени отпадъци и комплексната обработка на суровините. Тази тенденция се дължи на изчерпването на природните ресурси и влошаването на екологичната ситуация в индустриалните региони. За решаването на проблема с рециклирането на тези отпадъци е необходим интегриран подход: необходими са теоретични и практически разработки и предложения, които ще позволят използването на промишлени отпадъци от предприятията като ценна суровина за получаване на продукти в различни отрасли.
Един от видовете отпадъци, които в момента не се рециклират, са отпадъците от производството на алуминий (шлака от електролизни и реверберационни пещи, шлака от вторично производство на алуминий) - OPVA. В същото време те не се използват за получаване на полезни продукти, въпреки редица изследвания, резултатите от които показват фундаменталната възможност за такова решение.
OPVA се образуват в резултат на обработка на отпадъчни шлаки. Целта на обработката на OPVA е извличането на метален алуминий [9]. Такава обработка е придружена от образуването на голямо количество изкуствени отпадъци, които се съхраняват в сметища. Те заемат големи площи и замърсяват околната среда.
OPVA са доста ценни суровини, тъй като съдържат голямо количество алуминиев оксид. Съдържанието на A12O3 в OPVA достига 60 тегл. % [6] . Освен алуминиев оксид, тези отпадъци съдържат значителни количества съединения на алкални метали, отстраняването на които е сложен технологичен проблем, който до момента не е напълно решен.
По този начин OPVA са от особен практически интерес като източник на суровини за някои индустрии.
Понастоящем са известни само няколко метода за преработка на такива отпадъци, които се образуват след извличането на алуминий от тях [6 - 11]:
- частична замяна на естествените боксити с OPVA при производството на алуминиев цимент по метода на доменната пещ. Това дава възможност да се намали консумацията на кокс в доменните пещи с 0,67 - 1 kg, на един килограм вложен OPVA[16];
- да се използва OPVA като комплексна добавка при производството на клетъчен бетон и след измиване с вода от соли и обработка на суспензията на OPVA с минерални киселини се предлага да се получат технически алуминиеви соли (сулфати, хидроксосулфати, хидроксохлориди), които могат да се използват като коагуланти при филтриране на утайки от градски отпадъчни води [11];
- един от обещаващите методи за използване на OPVA е получаването на шпинел-периклазен материал и периклаз-шпинелни огнеупори на негова основа. Алумино-магнезиевият шпинел, който е част от синтезирания материал, има ценни технически свойства. Присъствието му в състава на периклазните огнеупори повишава температурата на началото на тяхната деформация и топлоустойчивостта [12].
Суровини за огнеупорни материали - прости и сложни оксиди, безкислородни съединения (например графит, нитриди, карбиди, бориди, силициди), както иоксинитриди, оксикарбиди, сиалони.
За производството на огнеупорни материали се използват различни технологии и процеси. Преобладава технологията, която включва предварителна, термична обработка и смилане на компонентите, приготвяне на смеси с добавяне на пластифицирани компоненти, формоване на продукти от тях чрез пресоване на механични и хидравлични преси или екструзия, последвано от допълнително пресоване или леене, изпичане в тунел, по-рядко в периодични и газови камерни пещи за получаване на желаните свойства на материала.
Отпадъците от производството на вторичен алуминий са ценна суровина за продукти в огнеупорната промишленост и тяхното обезвреждане подобрява екологичната ситуация в индустриалните региони. Технологиите за рециклиране на алуминиева шлака ще минимизират икономическите щети за националната икономика на България.
1. Абдрахимова, Е. С. Използването на отпадъци от цветната металургия при производството на керамични материали / Е. С. Абдрахимова, В. 3. Абдрахимов - // Огнеупори и техническа керамика. - 2005. - № 12. - С. 35-39.
2. Лотош, В.Е. Технологии на основните индустрии в управлението на природата / V. E. Lotosh. - Екатеринбург: Полиграфист, 2001. - 553 с.
3. Саркисов, П. Д. Отпадъци от различни производства - суровини за получаване на строителни материали / П. Д. Саркисов // Екология и индустрия на България. -2001. - № 3. - С. 4-7.
4. Благодаря, В. В. Основи на безотпадната технология / В. В. Благодаря - Челябинск: ЮУрГУ, 2001. - 132 с.
5. Чусовитина, Т.В., Овчинников, И.И., Сизова, Н.А., и др., Огнеупори. - 1992. - № 2. - С. 23-25.
7. Ушеров, А. И. Брикети от активирани отпадъци от производството на вторичниалуминий за металургична употреба / А. И. Ушеров, В. И. Шишкин, И. В. Шишкин // Икономия на енергия и ресурси при производството на цимент и други свързващи вещества: сб. отчет междун. конф. – Белград: Издателство БелГТАСМ, 1997. – 4.1. - С. 162-163.
8. Шишкин, В. И. Общи принципи и характеристики на обезвреждането на промишлени отпадъци при производството на строителни материали / В. И. Шишкин, А. И. Ушеров, И. В. Шишкин / / Промишлена екология. региони в началото на 21 век: сб. научен върши работа. Магнитогорск: MSTU, 1999. - S. 113-115.
9. Ларионов, Г. В. Вторичен алуминий / Г. В. Ларионов. - М: Металургия, 1967.-271 с.
10. Ушеров, А. И., Шишкин, В. И., Крилова, С. А., Получаване на алуминист цимент с частично заместване на боксит в шихтата с отпадъци от вторично производство на алуминий, Тез. отчет Международен научно-технически конф. „Съвременни проблеми на строителното материалознание”. - Самара, 1995. - С. 48-50.
11. Будашева, Н. В. Комплексна химическа обработка на алуминиевосъдържащи шлаки от солни депа / Н. В. Будашева, Л. Н. Курдюмова, С. А. Куценко.
12. Ушеров, А. И., Шишкин, В. И., Шишкин, И. В. и др., Околна среда и здраве. сб. научен тр. Международен симпозиум, изд. проф. В. Д. Черчинцев. - Магнитогорск: MGMA, 1998. - С. 62-65.