DOI: https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.3.30-43

Енергоощадна технологія переробки гальванічних шламів з одержанням радіопоглинаючих матеріалів

Dmitry N. Samchenko, Gennadii М. Kochetov, Aleksey Vasiliev

Анотація


Розглядається перспектива підвищення рівня екологічної безпеки промислових підприємств в результаті реалізації енерго- і ресурсозберігаючої технології переробки гальванічних шламів методом гідрофазної феритизації. Досліджено можливість отримання Ni-Cu-Zn феритів при переробці гальванічних шламів на основі феритизаційної технології. Експериментально визначено вплив на кількісний та якісний фазовий склад феритних осадів різних технологічних параметрів переробки та способів активації процесу феритизації: термічного і електромагнітного імпульсного при температурах 75°С і 20°С, відповідно. Метод електромагнітної імпульсної активації забезпечує належний ступінь вилучення іонів важких металів – 99,96%, а також має незаперечні енергетичні переваги в порівнянні з термічним: енергозатрати знижуються більш ніж на 60%. Підтверджено ефективність застосування електромагнітних імпульсних розрядів з амплітудою магнітної індукції 0,298 Тл та частотою імпульсів від 0,5 до 10 Гц з одержанням екологічно безпечних феритних осадів. Запропоновано використання порошкоподібного Ni-Cu-Zn фериту для виготовлення покриттів, що поглинають електромагнітні хвилі в надвисокочастотному діапазоні. Ферити характеризуються максимальним вмістом кристалічних феромагнітних фаз феритів – більш ніж 93%. Запропонований ресурсозберігаючий процес феритизації запобігає забрудненню навколишнього середовища, забезпечує ефективне і раціональне використання сировини та енергії в промисловості, а також дозволяє отримати товарні продукти з відходів виробництва.

Ключові слова


гальванічні шлами; феритизація; електромагнітні імпульсні розряди; радіопоглинаючі матеріали

Повний текст:

PDF

Посилання


Boshnyak, M.V., Galimianov, A.R., & Kolmachikhina, O.B. (2018). Evaluation of the processing opportunity of galvanic production sludges with nickel recovery. Solid State Phenomena, 284, 790-794.

Pashayan, A.A., & Karmanov, D.A. (2018). Recycling of electroplating wastes without formation of galvanic sludges. Ecology and Industry of Russia, 22 (12), 19-21.

de Oliveira, C.L.M., Filho, F.J.P., Moura, J.V.B., Freitas, D.M.G., & Santiago, M.O. (2018). Characterization of galvanic sludges waste derived of the metal plating industry from Cariri region, Northeastern of Brazil. Materials Science Forum, 930 MSF, 541-545.

Zlebek, T., Hodul, J., & Drochytka, R. (2018). Repairing composite using hazardous waste containing heavy metals. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 385 (1), 68-74.

Król, A. (2008). Effect of high temperature on immobilization of heavy metals in concrete with an addition of galvanic sludge. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 109, 331-339.

González-Corrochano, B., Alonso-Azcárate, J., Rodríguez, L., Corvinos, M.D., & Muro, C. (2016). Valorization of washing aggregate sludge and sewage sludge for lightweight aggregates production. Construction and Building Materials, 116, 252-262.

Bednarik, V., Vondruska, M., & Koutny, M. (2005). Stabilization/solidification of galvanic sludges by asphalt emulsions. Journal of Hazardous Materials, 122 (1-2), 139-145.

Krivenko, P., Petropavlovsky, O., Kovalchuk, O., Pasko, A., & Lapovska, S. (2018). Design of the composition of alkali activated Portland cement using mineral additives of technogenic origin. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4/6 (94), 6-15.

Castañeda Bocanegra, J.J., Espejo Mora, E., & Cubillos, G.I. (2017). González Encapsulation in ceramic material of the metals Cr, Ni, and Cu contained in galvanic sludge via the solidification/stabilization method. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5 (4), 3834-3843.

Ol’shanskaya, L.N., Lazareva, E.N., & Bulkina, L.A. (2016). Recycling of Heavy Metals and Their Compounds from Galvanic Sludges to Produce Pigments and Fillers and the Active Species of Nickel–Iron (Cadmium) Battery Cathodes. Chemical and Petroleum Engineering, 52 (1-2), 138-142.

Vilarinho, C., Teixeira, J., Araújo, J., & Carvalho, J. (2017). Effect of time and acid concentration on metal extraction from galvanic sludges. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Proceedings (IMECE), 14, 713-720.

Kumar, M., Dosanjh, H.S., & Singh, H. (2019). Biopolymer modified transition metal spinel ferrites for removal of fluoride ions from water. Environmental Nanotechnology, Monitoring and Management, 12, 237-245.

Argymbek, B.K., Kichanov, S.E., Kozlenko, D.P., & Lukin, E.V. (2018). Kristallicheskaja i magnitnaja struktura granulirovannyh poroshkov Mn − Zn- i Ni − Zn-ferritov shрinelej. Fizika tverdogo tela, 60 (9), 1683-1688. (in Russian)

Kostishin, V.G., Kozhitov, L.V., Vergazov, R.M., Andreev, V.G., & Morchenko, A.T. (2011). Radiopogloshhajushhij ferrit. Patent RF № 2417268. (in Russian)

Hua, S., Huaiwu, Z., Xiaoli, T., & Yingli, L. (2007). Effects of nanocrystalline ferrite pattieles on densification and magnetic properties of the Ni-Cu-Zn ferrites. J. Mates. Sci, 42, 2849-2853.

Kolev, S., & Koutzarova, T. (2018). Nanosized Ferrite Materials for Absorption of and Protection from MW Radiation. Advanced Nanotechnologies for Detection and Defense against CBRN Agents, 273-284.

Özgür, Ü., Alivov, Y., & Morkoç, H. (2009). Microwave ferrites, part 1: fundamental properties. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 20 (9), 789-834.

Gomes, J.A., Azevedo, G.M., Depeyrot, J., Mestnik-Filho, J., & Paula, F.L. (2012). Structural, chemical, and magnetic investigations of core–shell zinc ferrite nanoparticles. Journal of Physical Chemistry, 116 (45), 24281-24291.

Grasset, F., Labhsetwar, N., Li, D., Park, D. C., Saito, N., Haneda, H., Cador, O., Roisnel, T., & Mornet, S. (2002). Etourneau. Synthesis and Magnetic Characterization of Zinc Ferrite Nanoparticles with Different Environments: Powder, Colloidal Solution, and Zinc Ferrite−Silica Core−Shell Nanoparticles. Langmuir, 18 (21), 8209.

Zhang, R., Huang, J., Zhao, J., Sun, Z., & Wang, Y. (2007). Sol-gel auto-combustion synthesis of zinc ferrite for moderate temperature desulfurization. Energy Fuels, 21, 2682-2687.

Kong, L.В., Zhang, Т.S., Ma, J., & Boey, F. (2008). Progress in synthesis of ferroelectric ceramic materials via high-energy mechanochemical technique. Progress in Materials Sci., 53, 207-213.

Chen, D.H., & Не, X.R. (2001). Synthesis of nickel ferrite nanoparticles by sol-gel method. Mater. Res. Bull., 36, 1369-1377.

Kochetov, G.M., Prikhna, T.O., Samchenko, D.M., & Kovalchuk, O.Yu. (2019). Development of ferritization processing of galvanic waste with energy saving electromagnetic pulse activation of the process. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/10 (102), 6-14.

Kochetov, G., Prihna, T., Kovalchuk, O., & Samchenko, D. (2018). Research of the treatment of depleted nickel-plating electrolytes by the ferritization method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6-93), 52-60.

Frolova, L.A., Pivovarov, A.A., & Baskevich, A.S. (2014). Structure and properties of nickel ferrites produced by glow discharge in the Fe2+– Ni2+– SO42− – OH− system. Russ J Appl Chem, 87 (8), 1054-1059.

Pecharsky, V.K., & Zavalij, P.Y. (2009). Fundamentals of powder diffraction and structural characterization of materials. 2nd ed. Springer: New York, 741.

Rodenas, L.G., Blesa, M.A., & Morando P.J. (2008). Reactivity of metal oxides: Thermal and photochemical dissolution of MO and MFe2O4 (M = Ni, Co, Zn). Reactivity Journal of Solid State Chemistry, 181, 2350-2358.

Mansour, A., & Melendres, C. (1997). X-Ray Absorption Spectra and the Local Structure of Nickel in Some Oxycompounds and Fluorides. Journal de Physique IV Colloque, 7(C2), 1171-1176.


Метрики статей

Завантаження метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2020 Dmitry N. Samchenko, Gennadii М. Kochetov, Aleksey Vasiliev

Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution 4.0 International License.

ISSN (онлайн-версії) - 2616-2121
ISSN (друкованої версії) - 2411-4049