Утилизация промышленных стоков титаномагниевого производства

Приведены результаты исследований по утилизации сбросных стоков металлургического предприятия с использованием методов центрифугирования и вакуумной возгонки. Объектом изучения являлись промышленные стоки титаномагниевого производства. Исследовано влияние скорости вращения центрифуги, продолжительности, температуры и содержания твердого на процесс разделения промышленных стоков на жидкую (фугат) и твердую (осадок) фазы. Для оценки влияния каждого фактора проводили комплекс исследований, основанных на использовании методики многофакторного планирования эксперимента. Установлены оптимальные параметры центрифугирования: скорость вращения ротора — 3000 об/мин, продолжительность — 30 мин. В полученном растворе (фугате) содержание взвешенных веществ составило 195 мг/дм³, хлоридов — 26500 мг/дм³, сухого остатка — 39750 мг/дм³, что свидетельствует о его высокой минерализации и необходимости дальнейшей очистки. В лабораторных условиях показана целесообразность применения термического метода деминерализации фугатов с использованием роторного вакуумного испарителя. Определены оптимальные параметры процесса: t = 70 °С, P_остат < 50 мбар, τ = 30 мин. Выход остатка после вакуумной возгонки — 6 % от массы фугата. В полученном конденсате не обнаружено взвешенных веществ, содержание хлоридов составило 50 мг/дм³. Предлагаемая технология утилизации промышленных стоков титаномагниевого производства будет способствовать созданию замкнутого цикла водоснабжения на предприятии. Остаток, полученный после вакуумной возгонки фугата, содержащий в основном хлориды щелочных и щелочно-земельных металлов, можно рекомендовать в качестве добавки для приготовления противогололедных материалов, а также буровых растворов и растворов для глушения скважин.

1. Абрамов Д.С., Сандлер P.A., Александровский C.B., Снежко Е.И., Кудрявский Ю.П., Бондарев С.Н., Голубев А.А., Гулякин А.И., Рудницкий М.Л., Скородумов В.А., Годун И.В., Вяткин И.П., Евсеев Н.К., Семянников Г.Г. Способ переработки хлоридных отходов титанового производства: Пат. 959432 (РФ). 2000.

2. Кирьянов С.В., Сизиков И.А., Рзянкин С.А., Тетерин В.В., Бездоля И.Н. Способ очистки сточных вод титаномагниевого производства: Заявка на изобретение 2006134806 (РФ). 2008.

3. Ширинкина ЕС. Ресурсосберегающая технология обезвреживания сточных вод титаномагниевого производства: Дис. ... Кандидат технических наук. Пермь: Пермский гос. ун-т, 2009.

4. Экологический кодекс Республики Казахстан от 9 января 2007 No. 212 (обновленный с изменениями на 01.01. 2018).

5. Wijmans J.G., Baker R.W. The solution-diffusion mоdel: A review. J. Membr. Sci. 1995. Vol. 107 (1—2). P. 1—21.

6. Hillis P. Membrane technology in water and wastewater treatment. Great Britain: Royal Society of Chemistry, 2000.

7. Hussein Abdel-Shafy. Membrane technology for water and wastewater management and application in Egypt. Egypt. J. Chem. 2017. Vol. 60 (3). P. 347—360.

8. Brunetti А., Macedonio F., Barbier G., Drioli E. Membrane engineering for environmental protection and sustainable industrial growth: Options for water and gas treatment. Sci. Centr. J. Environ. Eng. Res. 2015. Vol. 20 (4). Р. 307—328.

9. Dalwania M, Benes N, Bargeman G., Stamatialis D, Wessling M. Effect of pH on the performance of polyami-de/polyacrylonitrile based thin film composite membranes. J. Membr. Sci. 2011. Vol. 372. P. 228—238.

10. Nunes S., Peinemann K. Membrane technology in the chemical industry. Weinhim: Wiley VCH, 2001.

11. Lan Ying Jiang. Membrane-based separations in metallurgy: Principles and applicat. Elsevier Science, 2017.

12. Ngoc Lieu Le, Suzana P. Nunes. Materials and membrane technologies for water and energy sustainability. J. Sustainable Mater. Technol. 2016. Vol. 7. Р. 1—28.

13. Дорофеева Л.И. Разделение и очистка веществ мембранными, обменными и электрохимическими методами. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2008.

14. Grimm J., Bessarabov D., Sanderson R. Review of electro-assisted methods for water purification. J. Desalination. 1988. Vol. 115. P. 285—294.

15. Cadotte J.E. Evolution of composite reverse osmosis membranes. In: Materials science of synthetic membranes. Washington DC: American Chemical Society, 1985. Vol. 269. P. 273—294.

16. Malaeb L., Ayoub G. Reverse osmosis technology for water treatment: State of the art review. J. Desalination. 2011. Vol. 267. P. 1—8.

17. Ильин В.И. Разработка технологических решений по очистке промышленных сточных вод до предельно допустимых концентраций. Экология пром. пр-ва. 2011. No. 1. С. 66—68.

18. Методические указания по отбору проб для анализа сточных вод ПНД Ф 12.15.1-08 (утв. Федеральным центром анализа и оценки техногенного воздействия 18.04.2008).

19. рН ФР.1.31.2007.03794. Количественный химический анализ вод. Методика выполнения измерений в водах потенциометрическим методом.

20. ГОСТ 26449.1-85. Сухой остаток. Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод.

21. СТ РК 1015-2000. Сульфаты. Вода. Гравиметрический метод определения сульфатов в природных, сточных водах.

22. СТ РК 1496-2006. Хлорид-ионы. Вода сточная. Определение массовой концентрации хлоридов аргентометрическим методом.