Сточные воды производств легких металлов

Основными загрязнителями производств легких металлов являются взвешенные вещества и кислоты. Очистка сводится к их сбору, отстаиванию и нейтрализации. Далее рассмотрим производства конкретных металлов.

Производство алюминия

Сырьем в производстве алюминия являются бокситы, нефелины и алуниты. Эти руды используются для получения глинозема (окиси алюминия). Процесс выполняется посредством спекания или по методу Байера. Последняя технология реализуется чаще. Он выполняется следующим образом – сырье дробят, а затем выщелачивают едким натром. Так выделяется глинозем, а примеси собираются в шлам.

Пульпа содержит NaAlO₂ (алюминат натрия), который сгущают и пропускают через фильтр. Здесь тоже образуется шлам, который перекачивают в отвал. Осветленный раствор алюмината подвергается разложению, в результате которого на дно осаживаются чистые кристаллы гидроокиси. Ее сгущают и фильтруют. Далее глинозем поступает во вращающиеся печи на кальцинацию.

Сточные воды образуются в результате уборки, из системы охлаждения, из оборудования, от технологических процессов, частично – на шламоотвалах.

Производство магния

Магний производится из магнезита, доломита, карналлита и битофита. Два первых материала проходят обжиг, в результате получается MgO (окись магния). Битофит и карналлит подвергаются обработке в трубчатых вращающихся печах. Для удаления влаги, для этого обеспечивается поток разогретого воздуха. В результате получается промежуточный продукт с содержанием 4-5% MgO и до 90% MgCl₂. В шахтных тигельных печах выполняют отделение окиси Mg посредством плавления. Затем материал отправляется на электролиз, где на анодах остается хлор, а магний – оседает на катодах. Жидкий Mg собирается на электролите, и извлекается с помощью вакуумных ковшей. Хлор по специальной магистрали транспортируется на участок хлорирования.

Сточные воды при производстве магния образуются от периодической промывки оборудования, от очистки газов, из системы охлаждения.

Производство титана

Производство титана осуществляется из титаномагнетитовых и ильменитовых руд, или концентратов. Сырье переплавляется в дуговых рудотермических печах. В результате получается чугун и шлак с содержанием TiO₂ – 80%. Его хлорируют в электрических шахтных печах. Полученная парогазовая смесь состоит из 4-хлористого титана, хлоридов кремния, ванадия, железа и других металлов.

Эта смесь проходит процедуру концентрирования для получения тетрахлорида титана. Его очищают разгонкой, затем обрабатывают магнием при температуре от 800 до 900 градусов С в реакторах. Процесс восстановления сопровождается выделением хлористого магния, который периодически удаляется из оборудования. Сама реакционная масса состоит из удаляемого вещества, губчатого титана и остаточного металлического магния. Она проходит процедуру вакуумной сепарации, которая отделяет металлический титан от Mg. Далее губчатый металл переплавляется в дуговых вакуумных печах.

Сточные воды в производстве титана образуются от промывки хлоропроводов и промывке газа. Стоки не сбрасываются в канализацию, а аккумулируют в емкостях. После прохождения через очистные сооружения, их можно использовать в технологических процессах.

Состав и количество сточных вод

При выпуске 1 тонны алюминия, титана, глинозема и магния используется разные сырье, поэтому количество сточных вод зависит от вида материала, технологии его переработки, используемого оборудования и времени года. В таблице ниже представлены усредненные параметры для теплого времени года, в холодный период значения снижаются от 10 до 15%.

Стоки от производства легких металлов и глинозема можно классифицировать на две группы:

• условно чистые – это стоки от поверхностных систем охлаждения на улице и в замкнутом пространстве, и от устройств охлаждения посредством смешивания;
• грязные воды – это жидкости от шламотранспортеров, из газоочисток, от промывки технологического оборудования, мытья полов.

Ниже в таблице характеристики загрязнений при производстве глинозема.

В следующей таблице параметры стоков при производстве титана и магния.

Очистка сточных вод при производстве легких металлов

Сточные воды, получаемые в процессе производства алюминия и глинозема, включая мытье оборудования и полов, можно полностью использовать в технологических процессах посредством обустройства системы обратного водоснабжения. Потери компенсируются добавлением свежей жидкости. Загрязненные стоки заводов, выпускающих алюминий и глинозем, аккумулируют и осветляют в отстойниках. Исключение составляют шламовые воды от транспортеров. Отстаивание происходит за 2 часа, скорость опускания фракций – от 0,04 до 0,05 мм/сек. Толщина осадка зависит от времени пребывания массы в отстойнике и варьируется от 0,1 до 0,4%.

Шламовые воды от гидравлического транспортера накапливают в прудах, отстаивают и снова используют в оборотной системе водоснабжения производства. На территориях, где влажность низкая эти стоки можно аккумулировать в испарительных прудах.

Отработанные воды производств титана и магния нужно нейтрализовать. Затем их отправляют в пруды-накопители или сбрасывают в водоемы. Второе возможно только в том случае, если не нарушаются установленные нормы. Если они превышают допустимые показатели, стоки отправляются в буферные пруды. Расчеты выполняются согласно расходу воды в водоемах по временам года.

Для очистки дождевых вод и стоков из вспомогательных цехов, загрязненных взвешенными веществами, обустраиваются пруды. Из них после осветления жидкость сбрасываются в водоем. Если территорий для обустройства прудов недостаточно, в них собирают только наиболее загрязненные воды.

Осадок может храниться на дне отстойника от 20 до 25 лет. Если нет возможности обустроить большие полноценные пруды, предусматривается периодическая очистка. Осадок из отстойников перекачивается при помощи шламовых насосов на иловые площадки.

Если у предприятия нет достаточной территории для обустройства прудов, то сооружаются радиальные или горизонтальные резервуары, рассчитанные на 2-часовую процедуру отстаивания. Из горизонтальных емкостей осадок убирается скребковыми транспортерами, которые перемещают его к всасывающим насосам.

При переработке руд в производстве глинозема образуется много шламов. Их состав и количество зависит от реализованной технологии. По методу Байера – шламы преимущественно состоят из глинистых частиц трудно оседающих и уплотняющихся. По технологии спекания – из песчано-гравелистой смеси частиц, диаметром до 10 мм. От переработки нефелиновых или алунитовых руд – пески. Количество шламов также зависит от типа сырья и метода его переработки.

Перемещение шлама с производственных площадок к отвалам выполняют гидравлические транспортеры. Некоторые отходы могут использоваться в других производствах. Например, при получении глинозема из нефелиновых руд получается шлам, который послужит сырьем для выпуска цемента.