Енергоощадна технологія переробки гальванічних шламів з одержанням радіопоглинаючих матеріалів
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2020.3.30-43Ключові слова:
гальванічні шлами, феритизація, електромагнітні імпульсні розряди, радіопоглинаючі матеріалиАнотація
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.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.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Dmitry N. Samchenko, Gennadii М. Kochetov, Aleksey Vasiliev
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
