4.4.6 Загальні висновки
В результаті дослідження процесів осадження з використанням карбонатовмісного відходу іонів Cu2+, Ni2+, Zn2+, Fe3+, Cr3+ з водних розчинів можна виділити ряд загальних моментів і деякі відмінності.
Як було сказано вище, завершення процесу в випадку осадження заліза та хрому відбувається швидко та складає 3 хв. для заліза й 15 хв. для хрому. Даний факт можна пояснити відносно простим механізмом відповідних процесів: карбонатовмісний відхід виступає в ролі нейтралізатора та осаджує іони заліза та хрому у вигляді гідроксидних фаз. Основним процесом є гідроліз – швидкопротікаючий процес. Очевидно, це пов'язано з тим, що гідроксидні фази заліза та хрому є найбільш важко розчинними, в цих системах паралельне осадження інших фаз, окрім гідроксидних, практично не відбувається. Тим самим автоматично виключаються наступні повільні процеси взаємної трансформації паралельно осаджених твердих фаз.
У випадку іонів міді, цинку і, особливо, нікелю для завершення процесів необхідно набагато більше часу. Відмінність процесів осадження міді, цинку та нікелю від осадження тривалентних металів, полягає в тому, що при їх осадженні крім гідроксидних фаз можливе паралельне осадження та наступне взаємне перетворення гідроксидних, гідросокарбонатних, карбонатних твердих фаз. Очевидно, що перехід одних твердих фаз в інші – тривалий процес и саме він в даному випадку є лімітуючою стадією.
Переходячи до аналізу зміни активності карбонатовмісного відходу в часі в процесах осадження відповідних металів, зазначимо таке. У разі іонів міді та цинку наростання активності з часом відбувається приблизно однаково. Причому в діапазоні 5-60 хв. залежність активності від часу носить прямолінійний характер для іонів всіх трьох двовалентних іонів. Далі підйом цих кривих спочатку зменшується (процес сповільнюється, але триває, а потім вони виходять на прямі, паралельні осі абсцис, (даючи значення максимальної активності карбонатовмісного відходу по металу для даної концентрації). Отримані криві, що характеризують процеси осадження за допомогою карбонатовмісного відходу іонів двовалентних металів, як випливає з їх зіставлення, досить близькі як з розвитку процесів у часі, так і за кінцевим результатом для міді та цинку і суттєво відрізняються в разі нікелю. Треба думати, що і в цьому випадку схожість і відмінність процесів осадження двовалентних металів при дії карбонатовмісного відходу слід пояснювати відповідним «набором» твердих фаз, що паралельно осаджуються, наприклад, карбонатних фаз.
Наростання активності карбонатовмісного відходу при переході від розбавлених до більш концентрованих розчинів відбувається спочатку прямолінійно, а потім, настає "насичення" карбонатовмісним відходом. У разі хрому цей вихід на «плато» настає при концентрації вихідного розчину близько 280 мг/л, для заліза він досягається в розчині з концентрацією приблизно 300 мг/, для цинку – 450 мг/л і для міді в розчині з концентрацією вище 1300 мг/л. Що стосується осадження нікелю, то досягнута за 72 години активність карбонатовмісного відходу складає приблизно 20 мг/л. Ряд кінетичної селективності карбонатовмісного відходу відносно іонів металів має наступний вигляд: Fe3+ > Cr3+ > Cu2+ > Zn2+ > Ni2+.
Аналізуючи дані щодо зміни значень pH вихідних і очищених розчинів можна сказати, що процес у разі тривалентних металів супроводжується частковою нейтралізацією, а в разі двовалентних металів і невеликим залуженням вихідних кислих розчинів. Очевидно, це пов'язано з гідролізом карбонатів, які входять до складу шламу, по аніону, що й підтверджується виділенням вуглекислого газу. Причому, чим вище концентрація іонів металу та чим нижче початкове значення pH очищуваного розчину, тим інтенсивніше відбувається розчинення карбонатовмісним відходом і виділення газу. Таким чином, процес очищення з використанням карбонатовмісного відходу полягає в «м'якій» нейтралізації кислих розчинів і завершується саморегульованим встановленням слаболужного середовища, що виключає перелуження розчинів.
Щодо впливу температури на витрату карбонатовмісного відходу, можна сказати, що при підвищенні температури очищуваних розчинів витрата реагенту, необхідна для очищення водних розчинів до рівня ГДК, різко зменшується. Очевидно, це пов'язано зі збільшенням при підвищенні температури розчинності карбонатів, які входять до складу реагенту, і підвищенням ступеня гідролізу як по катіону металу, так і по аніону, СО32–.
При оцінці впливу дисперсності частинок реагенту на ефективність виділення металів встановлено, що ступінь виділення вище, витрата реагенту менше при використанні дрібнодисперсних фракцій, наприклад 0,1-0,25 мм, що пов'язано з підвищенням розчинності більш дрібних частинок у водному розчині і збільшенням робочої поверхні карбонатовмісного відходу. Однак, при великій витраті реагенту, розмір часток позначається незначно за рахунок насичення розчину карбонатовмісним відходом. Крім того, використання самої дрібнодисперсної фракції ускладнює відділення забрудненого відпрацьованого реагенту від очищеного розчину. Тому в якості робочої пропонується використовувати основну фракцію карбонатовмісного відходу (49%) з розміром зерна 0,25-0,5 мм.
Зм.
Арк.
№ докум.
Підпис
Дата
Арк.
ДР.79.01.ПЗ
1 2 3 4 5