В экономике замкнутого цикла, к которой наша страна планирует переходить, главным является полное использование полезных компонентов отходов. Рассмотрим различные способы выделения ценных металлов при утилизации отходов. Первые три способа-металлургическое выделение металлов из отходов, шламов, шлаков и других концентратов.
- Возгонка легколетучих металлов (свинца, цинка и др.) с передачей концентратов труднолетучих металлов в виде концентратов для дальнейшей металлургической переработки.
- Обработка отходов соляной кислотой и возгонка в виде хлоридов. Таким образом выделяются свинец, медь, цинк и др.
- Нагрев с коксом при температуре 700-1000 град.С. При этом свинец, кадмий, цинк возгоняются, а остальные металлы восстанавливаются углеродом при 1000 град.С.
Недостатком этих способов является то, что они подходят только для крупнотоннажных отходов. Для относительно небольших объемов отходов подойдет гидрометаллургическая переработка. Гидрометаллургия-это извлечение металлов из руд, концентратов и отходов водными растворами различных химических веществ. Из растворов металлы могут быть выделены при использовании следующих технологий:
- Реагентное осаждение в виде различных соединений.
- Адсорбция (в том числе ионообменными смолами).
- Жидкостная экстракция.
- Адсорция углем с последующим восстановлением металлов при прокаливании.
- Электролиз.
- Цементация (выделение из растворов более электроотрицательным металлом).
Мой давний партнер сумел создать высокорентабельную технологию выделения меди и олова из растворов травления печатных плат и гальванических электролитов при утилизации отходов. Использование самодельного оборудования и отработанных пластиковых емкостей в качестве реакторов позволило до минимума сократить затраты на создание производственного участка. Даже для цементации он использует отходы производства. Единственным покупным оборудованием служит электрогидравлический пресс с усилием прессования до 60 тонн. На прессе получаются таблетки меди или олова массой до 5 кг с чистотой 99,95%. Полученная продукция реализуется в качестве сырья предприятиям Втормета для производства соответствующих металлов и изделий.
Значительно увеличить эффективность гидрометаллургического выделения металлов из отходов и руд можно за счет предварительной механоактивации. Особенно эффективно применение электромагнитных аппаратов кипящего слоя. В них создается высокая концентрация энергии в зоне контакта множества шарообразных магнитных тел, движущихся в переменном электромагнитном поле. Многочисленными экспериментами доказано, что в зоне таких контактов многократно ускоряются физико-химические процессы и изменяется характер протекания химических реакций.
Следующие эксперименты по обработке отходов в электромагнитном аппарате (ЭМА) были проведены с моим участием. Обработка ванадийсодержащего металлургического шлака в ЭМА позволила количественно перевести в раствор ванадий, который уже не извлекался известными гидрометаллургическими методами. Процесс обработки в ЭМА проходил в течение 1-3 минут при комнатной температуре.
Наибольший эффект был получен при извлечения хрома из бедных хромовых руд для получения пигмента. Традиционная технология включала измельчение руды в мельнице с последующим кипячением измельченного продукта в растворе серной кислоты в течение нескольких часов (до 48 часов). При обработке хромовой руды в ЭМА при комнатной температуре в течение 5-7 минут весь хром перешел в растворимую форму. Степень активации была столь значительна, что весь хром перешел в шестивалентную форму, а трехвалентный хром отсутствовал. При восстановлении шестивалентного хрома перекисью водорода с последующей прокалкой осадка был получен высококачественный зеленый хромовый пигмент.