Ученые Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. и Тольяттинского государственного университета создали комплекс методов переработки гальваношламов — высокоопасных отходов машиностроительных предприятий.
Разработанные технологии позволяют извлекать из них соединения никеля, цинка и железа, которые можно использовать в производстве лакокрасочной продукции, электродов для щелочных аккумуляторов и композиционных сорбентов.
Гальваношламы образуются при очистке сточных вод гальванических цехов и содержат высокие концентрации тяжелых металлов. Как отмечают авторы исследования, в России значительная часть этих отходов направляется на захоронение, что создает долгосрочную угрозу для почвы и водных объектов из-за миграции ионов тяжелых металлов. Такая практика ведет к безвозвратной потере ценных компонентов.
— По мнению аналитиков, вовлекаемые в процесс промышленного производства ресурсы некоторых отраслей эффективно используются только на 2−10 процентов, все остальное идет в отходы. Производимая продукция также зачастую имеет кратковременный период использования — от полугода до пяти лет, после чего также превращается в отходы. По сути, человечество занято производством отходов и мало интересуется их утилизацией, — говорит доцент института инженерной и экологической безопасности тольяттинского вуза Елена Татаринцева. — Мы предлагаем подход, который позволяет не только снизить класс опасности отходов, но и вовлечь их в хозяйственный оборот в качестве вторичного сырья. Это даст возможность получать из гальваношламов гидроксиды никеля, железа и цинка, а затем использовать их для производства востребованной продукции.
Например, гидроксид никеля после обработки соответствует требованиям, предъявляемым к активной массе положительных электродов для никель-кадмиевых и никель-железных аккумуляторов. Испытания опытных образцов показали высокую стабильность их работы — коэффициент использования никеля достигал 86 процентов.
Полученные из отходов оксиды железа и цинка могут применяться в качестве пигментов-наполнителей для лакокрасочных изделий. По своим характеристикам — маслоемкости, укрывистости, времени высыхания — они соответствуют требованиям ГОСТ и не уступают традиционным наполнителям, таким как каолин или мел.
Еще одним направлением переработки гальваношламов стало получение композиционных магнитосорбентов. Путем специальной термической обработки — ферритизации шлам превращается в материал со структурой магнетита, обладающий магнитными свойствами. Такие сорбенты эффективно собирают нефть и нефтепродукты с поверхности воды и легко извлекаются с помощью магнита. На основе этих наработок ученые ранее также представили специализированные сорбенты для ликвидации нефтяных разливов в арктических условиях — они способны эффективно работать при низких температурах.
— В России есть регионы, например Саратовская область, где сосредоточены крупные машиностроительные предприятия с гальваническими производствами, на которых накоплены значительные объемы гальваношламов. Создание региональных центров переработки таких отходов мощностью от 10 тонн в сутки позволило бы не только решить экологическую проблему, но и обеспечить промышленность доступными вторичными ресурсами. Экономическая целесообразность таких центров подтверждается ростом биржевых цен на цветные металлы, — отмечает Елена Татаринцева.
Разработанные технологические схемы включают стадии кислотно-щелочного выщелачивания, селективного осаждения гидроксидов металлов (с разделением по значениям pH), а также термической и гидротермальной ферритизации остаточного осадка. В ходе переработки класс опасности отхода снижается со 2-го (высокая степень вредного воздействия, период восстановления экосистемы — до 30 лет) до 4-го (низкая степень вредного воздействия).
Результаты исследования опубликованы в журнале «Теоретические основы химической технологии». Сейчас ученые работают над масштабированием технологий для внедрения на промышленных площадках.
