Статьи

Постоянно растущий масштаб загрязнения окружающей среды солями тяжелых металлов, в том числе отходами гальванических производств, представляет серьезнейшую экологическую проблему для промышленно развитых государств и особенно для крупных промышленных городов. К настоящему времени возможности безопасного захоронения гальванических отходов в городах России, в том числе и в Москве, практически исчерпаны, а жесткие меры органов Государственного санитарного надзора по отношению к предприятиям, имеющим гальванические отходы, приводят или к закрытию гальванических цехов, или к наложению крупных штрафов за вывоз отходов на свалку. Таким образом, для сотен производств экологические трудности дополняются прямым экономическим ущербом.

В силу этого любое рациональное и экологически приемлемое решение по переработке гальванических отходов будет иметь двойной эффект: экологический и экономический.

Особый интерес представляют технические решения, исключающие захоронения каких-либо производственных гальванических отходов и позволяющие получать из них малотоксичную товарную продукцию, имеющую активный сбыт на рынке химикатов.

Анализ информации по химическому составу и физической форме промышленных гальванических отходов привел к идее использования последних для получения пигментных паст и пастообразных ингибиторов коррозии металлов. На эти химикаты имеется устойчивый спрос на российском рынке промышленных химикатов.

Некоторые виды гальванических отходов могут быть использованы как исходное сырье для производства термостабилизаторов поливинилхлорида и замедлителей горения пластмасс и резин.
 

В настоящей статье представлены некоторые результаты работ по использованию гальванических отходов, образующихся при хромировании, никелировании, меднении, цинковании и кислотном травлении для получения пигментных паст и антикоррозионных пигментов, применяемых в водно-дисперсионных красках (акриловых, поливинилацетатных и т.д.). Указанное направление в использовании промышленных гальванических отходов не является случайным, а обусловлено серьезными технологическими и экономическими причинами и, прежде всего, возможностью получения из электролитных отходов тонкодисперсных, практически нерастворимых в воде и гидрофобных полярных жидкостях окрашенных солей и гидрооксидов Сг⁺³, Cu⁺², Ni⁺², Zn⁺², Сг⁺⁶, Fe⁺³.
 

Конкретными объектами настоящего исследования стали два типа отходов:

• Шламы гидратов оксидов железа и никеля, полученные путем нейтрализации, осаждения и фильтрования кислых растворов химического травления стальных изделий и никелирования соответственно. Содержание основного вещества в шламах варьировалось в диапазоне 17 — 38 % (по массе), размер частиц 0,5 — 1,5 мкм, истинная плотность 4,1 — 4,9 г/см³.

• Кислые растворы отходов электролитов, полученные в процессе хромирования и меднения.

Для использования отходов первого типа — водных шламов гидратов оксидов железа и никеля были разработаны композиции и технологии производства пигментных паст для водно-дисперсионных красок. Пигментные пасты на основе гидратов оксидов железа получали по двустадийной технологии:

• смешение компонентов в предварительном смесителе, где шлам смешивали с определенными количествами ПАВ, загустителей, стабилизаторов, смачивателей и диоксида титана;

• перетир смеси на дисковой краскотерке с получением однородной, стабильной при хранении и хорошо совместимой с водными дисперсиями пигментной пасты бежевого или красно-коричневого цвета.

Описанная технология была опробована в промышленном масштабе в 1995 и 1996 гг., а полученные пигментные пасты были использованы для промышленного производства погодостойкой антисептированной краски ДОКАС (на основе акриловых сополимеров).

Шламы гидрооксида никеля (Ni⁺²), полученные путем последовательных операций нейтрализации, осаждения и фильтрации кислых растворов — отходов никелирования, смешивали в смесителе с реагентами, образующими с гидрооксидом никеля труднорастворимую в воде соль зелено-голубого цвета. Затем вводили смеситель добавки, необходимые для получения стабильной пигментной пасты, дополнительно перемешивали композицию и загружали ее в краскотерку, получая сине-зеленую пигментную пасту.
 

На основе шлама гидроксида никеля также получены никелевые соли жирных кислот, которые были успешно использованы как компонент термостабилизаторов поливинилхлорида.

В качестве конкретных объектов второго направления в использовании гальванических отходов были выбраны кислые растворы — отходы хромирования и меднения.

Процесс переработки — отходов хромирования являeтся наиболее сложным и включает следующие операции:

• частичная нейтрализация и осаждение гидратов оксидов железа;

• отделение осадка от оставшегося раствора, содержащего хромат-ион СгО₄^2-

• осаждение хромат-иона и получение антикоррозионного пигмента или превращение хромат-иона в катион Сг⁺³ и осаждение последнего в виде малорастворимой в воде соли бирюзового цвета.
 

После выделения осадка (шлама) его использовали для получения пигментной пасты по вышеописанной технологии.
 

Полученные пигментная паста и краска ДОКАС приведены на выкрасках 2 и 6 соответственно.

При работе с отходами меднения использовали нейтрализацию с последующим осаждением катиона Сu⁺² в виде малорастворимой в воде соли ультрамаринового цвета.

Пигментную пасту и краску ДОКАС этого шлама готовили по вышеописанному способу (см. выкраски 4 и 8 соответственно).

Важнейшим преимуществом разработанных технологий является пастообразная форма конечных продуктов, исключающая попадание в воздух частиц солей тяжелых металлов и высокая степень очистки водных растворов от катионов тяжелых металлов.
 

Предложенные технологии обезвреживания гальванических отходов, исключающие их захоронение, были апробированы в опытно-промышленных масштабах на производственных мощностях Х/А "Элита" (г. Нижний Новгород) в 1995 г. и АОЗТ "ВИТМА" (г. Тверь) в 1996 г. с получением товарной продукции в виде пигментных паст и краски ДОКАС различных оттенков. Предварительные экономические расчеты показывают, что при условии бесплатной поставки гальванических отходов на предприятия для их переработки, рентабельность производств при использовании разработанных технологий составит 19..36% в зависимости от типа отходов и концентрации в них соединений металлов.