Відходи виробництва вторинного алюмінію – сировина для отримання вогнетривких матеріалів
Федеральна Державна Автономна Установа Вищої Професійної Освіти «Уральський федеральний університет імені першого Президента України Б.Н.Єльцина»
Техногенні відходи є цінною сировиною для одержання продукції у різних галузях промисловості. Існує велика кількість технологій переробки відходів, що накопичилися на металургійних, машинобудівних, хімічних заводах, ТЕС, ДРЕС, гірничозбагачувальних комбінатах. Найбільш добре вивчені та знайшли застосування золи та шлаки ТЕС, ГРЕС, відходи чорної металургії [1 -5].
В останні роки проводяться дослідження щодо використання техногенних відходів та комплексної переробки сировини. Така тенденція обумовлена виснаженням природних ресурсів та погіршенням екологічної обстановки у промислових регіонах. Для вирішення проблеми утилізації цих відходів потрібен комплексний підхід: необхідні теоретичні та практичні розробки та пропозиції, які дозволять використовувати техногенні відходи підприємств як цінну сировину для одержання продукції у різних галузях промисловості.
Одним із видів відходів, що не утилізуються в даний час, є відходи виробництва алюмінію (шлаки електролізерів та відбивних печей, шлаки виробництва вторинного алюмінію) - ОПВА. При цьому вони не використовуються для отримання корисних продуктів, незважаючи на низку науково-дослідних робіт, результати яких вказують на важливу можливість такого рішення.
ОПВА утворюються внаслідок переробки відвальних шлаків. Метою переробки ОПВА є вилучення металевого алюмінію [9]. Така переробка супроводжується утворенням великої кількості техногенних відходів, що складуються у відвалах. Вони займають значні площі та забруднюють довкілля.
ОПВА є досить цінною сировиною, оскільки містять велику кількість оксиду алюмінію. Зміст А12Оз у ОПВА досягає 60 мас. % [6] . Крім оксиду алюмінію, до складу цих відходів входять у значних кількостях з'єднання лужних металів, видалення яких є складною технологічною проблемою і яка до сьогоднішнього дня повністю не вирішена.
Таким чином, ОПВА представляють певний практичний інтерес як джерело сировини для деяких галузей промисловості.
Нині відомі лише кілька способів переробки таких відходів, що утворюються після вилучення їх алюмінію[6 - 11]:
- часткова заміна природних бокситів на ОПВА під час виробництва глиноземистого цементу доменним способом. Це дозволяє знизити витрату коксу в доменних печах на 0,67 - 1 кг, для одного кілограм поданих ОПВА[16];
- використовувати ОПВА, як комплексну добавку при виробництві пористого бетону, а також пропонують після водного відмивання від солей та обробки суспензії ОПВА мінеральними кислотами, отримувати технічні солі алюмінію (сульфати, гідроксосульфати, гідроксохлориди), які можна використовувати як коагулянти при фільтрації міських стічних вод[11];
- одним із перспективних методів використання ОПВА є отримання шпінельпериклазового матеріалу та периклазошпінельних вогнетривів на його основі. Алюмомагнезіальна шпинель, що входить до складу синтезованого матеріалу, має цінні технічні властивості. Присутність їх у складі периклазового вогнетриву підвищує температуру початку деформації і термостойкость[12].
Сировина для вогнетривких матеріалів - прості та складні оксиди, безкисневі сполуки (наприклад, графіт, нітриди, карбіди, бориди, силіциди), а такожоксинітриди, оксикарбіди, сіалони.
Для виготовлення вогнетривів використовують різноманітні технології та процеси. Переважною є технологія, що включає попередню, теплову обробку та подрібнення компонентів, приготування шихт з додаванням пластифікованих складових, формування з них виробів пресуванням на механічних та гідравлічних пресах або екструзією з подальшим допресуванням або литтям, випалювання в тунельних, рідше в періодичних та газо- заданих властивостей матеріалу.
Відходи виробництва вторинного алюмінію є цінне сировину щоб одержати продукції галузях вогнетривкої промисловості, які утилізація поліпшує екологічну обстановку у промислових регіонах. Технології утилізації алюмінієвих шлаків дозволять мінімізувати економічні збитки народного господарства України.
1. Абдрахімова, Є. С. Використання відходів кольорової металургії у виробництві керамічних матеріалів / Є. С. Абдрахімова, В. 3. Абдрахімов - // Вогнетриви та технічна кераміка. - 2005. - № 12. - С. 35-39.
2. Лотош, В.Є. Технології основних виробництв у природокористуванні/В. Є. Лотош. – Єкатеринбург: Поліграфіст, 2001. – 553 с.
3. Саркісов, П. Д. Відходи різних виробництв - сировина для отримання будівельних матеріалів / П. Д. Саркісов // Екологія та промисловість України. -2001. -№ 3. – С. 4-7.
4. Спасибожко, В. В. Основи безвідходної технології / В. В. Спасибожко - Челябінськ: ЮУрГУ, 2001. - 132 с.
5. Чусовітіна, Т. В. Відходи металургійної промисловості - сировина для виробництва вогнетривів / Т. В. Чусовітіна, І. І. Овчинніков, Н. А. Сизова та ін // Вогнетриви. – 1992. – № 2. – С. 23-25.
7. Ушеров, А. І. Брикети з активізованих відходів виробництва вторинногоалюмінію для металургійного використання / А. І. Ушеров, В. І. Шишкін, І. В. Шишкін // Енерго-і ресурсозбереження у виробництві цементу та інших в'яжучих матеріалів: Зб. доп. міжнар. конф. - Белград: Вид-во БелГТАСМ, 1997. - 4.1. – С. 162-163.
8. Шишкін, В. І. Загальні принципи та особливості утилізації відходів промисловості у виробництві будівельних матеріалів / В. І. Шишкін, А. І. Ушеров, І. В. Шишкін// Екологія промишл. регіонів на рубежі 'XXI століття: Зб. наук. праць. Магнітогорськ: МДТУ, 1999. – С. 113-115.
9. Ларіонов, Г. В. Вторинний алюміній/Г. В. Ларіонов. - М.: Металургія, 1967.-271 с.
10. Ушеров, А. І. Отримання глиноземистого цементу при частковій заміні в шихті бокситу на відходи виробництва вторинного алюмінію / А. І. Ушеров, В. І. Шишкін, С. А. Крилова та ін. // Тез. доп. Міжнар. науково-техн. конф. "Сучасні проблеми будівельного матеріалознавства". – Самара, 1995. – С. 48-50.
11.Будашева, Н. В. Комплексна хімічна переробка сольових відвальних алюмосодержащих шлаків / Н. В. Будашева, Л. Н. Курдюмова, С. А. Куценко.
12. Ушеров, А. І. Розробка способів утилізації відходів виробництва вторинного алюмінію / А. І. Ушеров, В. І. Шишкін, І. В. Шишкін та ін. // Навколишнє середовище та здоров'я. Зб. наук. тр. Міжнародного симпозіуму під ред. проф. В. Д. Черчинцева. - Магнітогорськ: МДМА, 1998. - С. 62-65.