SKŁADOWANIE I DEPONOWANIE ODPADÓW WANADOWYCH W SPOSÓB MINIMALIZUJĄCY NEGATYWNE SKUTKI DLA ŚRODOWISKA

HTML
DOWNLOAD

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "SKŁADOWANIE I DEPONOWANIE ODPADÓW WANADOWYCH W SPOSÓB MINIMALIZUJĄCY NEGATYWNE SKUTKI DLA ŚRODOWISKA"

Ludwika Witkowska
7 lat temu
Przeglądów:

1 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (2) 2006 SKŁADOWANIE I DEPONOWANIE ODPADÓW WANADOWYCH W SPOSÓB MINIMALIZUJĄCY NEGATYWNE SKUTKI DLA ŚRODOWISKA PIOTR GRZESIAK, RAFAŁ MOTAŁA, MARCIN GROBELA Instytut Ochrony Roślin Miczurina 20, Poznań P.Grzesiak@ior.poznan.pl I. WSTĘP Oprócz związków siarki oddziałujących negatywnie na środowisko, poważny problem stanowią odpady zużytych katalizatorów stosowanych do utleniania SO 2 i pozostałości po ich przesiewaniu (Grzesiak 200). Zawierają one związki wanadu, potasu i siarki oraz zanieczyszczenia metaliczne: Fe, Cu, Pb, Zn, Pb i Cd powodujące skażenie środowiska rolniczego objętego emisjami przemysłowymi, potęgowane kwaśnym odczynem gleby. Ilość nagromadzonych tego typu odpadów szacuje się na minimum 3 tys. ton, a ilość powstających systematycznie na około 0 10 ton/rok. Problem zużytych mas wanadowych jest trudny do rozwiązania ze względu na formy specjacyjne zanieczyszczeń, dlatego do dnia dzisiejszego brakuje kompleksowego sposobu utylizacji lub zagospodarowania tych zasobów. II. MATERIAŁ I METODY Celem badań było określenie charakterystyki zużytych katalizatorów wanadowych (tab. 1) i opracowanie koncepcji technologicznej bezpiecznego deponowania zużytych katalizatorów nie nadających się do dalszego przerobu oraz koncepcji ich bezpiecznego składowania do ewentualnego późniejszego zagospodarowania (Grzesiak i wsp. 2004; Grzesiak i Motała 200). Do badań przygotowano uśrednione próbki zużytych katalizatorów pochodzące z instalacji typu siarkowego (próbka I-1) oraz instalacji typu metalurgicznego przerabiającej rudy miedzi (próbka II-1) oraz cynku (próbka II-2). Z każdej grupy część katalizatora rozdrobniono i oddzielono frakcje o średnicy ziarna powyżej 2 mm (frakcja > 2) oraz pył (tab. 2, 3). Badania nad ekologicznie bezpieczną utylizacją katalizatorów obejmowały: dobór koagulatora ograniczającego mobilność szkodliwych zanieczyszczeń, przygotowanie próbek i przeprowadzenie testów mechanicznych oraz wymywalnościowych i określenie warunków prowadzenia procesu.

2 32 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (2) 2006 Tabela 1. Skład chemiczny badanych katalizatorów Table 1. Chemical composition of catalysts studied mean value Próbka Składniki [% m/m] Components [% m/m] Sample V 2 O K 2 O (SO 4 ) 2 Fe Cu Zn Pb Cd I 1,2 8,4 3 1, II 1 3,2,6 32 2,4 2,1 0,3 0,6 II 2,4 7,8 33 1,8 1,6 1,2 1,0 < 0,09 Tabela 2. Wyniki badań katalizatora grupy II-2 frakcja > 2 mm Table 2. Results of analysis of the catalyst of II-2 group fraction > 2 mm CaS x CaO(OH) Cement ph V 2 O W P Sposób method [cm 3 ] [g] [g] [mg/dm 3 kg/brykiet ] [%] briquette K + ZC , 3,6 3, ,4 8, K + PK + WH + C (PK + WH) + K + C , 8,2 8, 8,2 80 0,8 0, , 1,7 1, 1, K + PK + WH + ZC 200 8,2 0,7 0, (PK + WH) + K + ZC 200 8,1 44 0,8 3 W wymywalność; strength, P wytrzymałość na ściskanie; compression strength, K katalizator; catalys, ZC zaprawa cementowa; cement mortar, PK preparat koagulujący; coagulant, WH wapno hydratyzowane; hydrated lime, C cement Tabela 3. Wyniki badań katalizatora grupy II-2 pył Table 3. Results of analysis of catalyst II-2 group dust CaS x CaO(OH) Cement ph V 2 O W P Sposób Method [cm 3 ] [g] [g] [mg/dm 3 ] [%] kg/brykiet briquette K + PK + WH + C (PK + WH) + K + C ,3 7,2 7,2 7,3 7, 7, ,9 0, ,1 K + PK + WH + ZC 200 7,2 0,6 32 (PK + WH) + K + ZC 200 7,1 6 1,0 336 Objaśnienia patrz tabela 2.; Explanation see Table 2 2,0 2,2 2,

3 Składowanie i deponowanie odpadów wanadowych Tabela 4. Skład chemiczny katalizatorów i roztworu po wymywaniu brykietów Table 4. Chemical composition of catalysts and solution after outwashing the briquettes Katalizator [g] Roztwór [mg/dm 3 ] Składniki Components V 2 O K 2 O (SO 4 ) 2 Fe Cu Zn Pb Cd,4 7,8 33 1,8 1,6 1,2 1,0 < 0,09 0,8 1,0 < 1,0 < 1,0 < 0,1 < 0,1 < 0,1 W koncepcji uwzględniono konieczność stabilizacji zanieczyszczeń metalicznych w sposób gwarantujący ich minimalne wymywanie z depozytu. Badania przeprowadzono na próbce II-2 dla frakcji > 2 mm i dla pyłu, charakteryzującej się najwyższą zawartością wanadu i zanieczyszczeń metalicznych. Po obróbce chemicznej katalizatory formowano w brykiety o wymiarach 0 H 30 H 30 mm, oznaczano wytrzymałość mechaniczną brykietów (P) (Grzesiak i Schroeder 1999) i wymywalność stabilizowanych zanieczyszczeń (Rozporządzenie 1993) (tab. 2, 3). Po testach wymywalnościowych dokonano analizy składu badanych próbek katalizatorów wanadowych i uzyskanych roztworów (tab. 4). III. WYNIKI I ICH OMÓWIENIE Zawartość wanadu w badanych próbkach zużytych katalizatorów wahała się od 3,2 do,4% V 2 O (tab. 1). Całkowita zawartość zanieczyszczeń metalicznych w katalizatorach grupy II wynosiła około % w przeliczeniu na Me. Koagulantem skutecznie ograniczającym mobilność zawartych zanieczyszczeń jest wielosiarczek wapnia (CaS x ), dysocjujący jon siarczkowy, który skutecznie wiąże zanieczyszczenia w bardzo trudno rozpuszczalne siarczki. Rozszerzenie spektrum działania koagulanta uzyskano za pomocą preparatu alkalizującego CaO(OH) (tab. 2, 3). Opracowana technologia pozwala ograniczyć wymywanie wanadu do poziomu poniżej %, a pozostałych zanieczyszczeń do 0,0% zawartość zanieczyszczeń w eluacie jest niższa od 1 mg/dm 3 (tab. 4). Pozwala to w sposób ekologicznie bezpieczny składować stałe depozyty lub bezpiecznie składować w magazynach zużyte masy wanadowe i pył po przesianiu katalizatorów. Zastosowanie procesu cementowania zużytych mas wanadowych z dodatkiem koagulanta i preparatu alkalizującego nadaje dużą wytrzymałość uzyskanych brykietów, pozwalającą na ich wykorzystanie jako materiał podsypkowy (tab. 2, 3). Opracowano koncepcję technologiczną ekologicznie bezpiecznego deponowania zużytych katalizatorów i pyłów po ich przesianiu z ograniczeniem mobilności szkodliwych zanieczyszczeń (rys. 1). Zastosowanie tej metody pozwala także na ekologicznie bezpieczne składowanie tych odpadów na terenie zakładów produkcyjnych z ewentualnym ich przeznaczeniem do późniejszego zagospodarowania (rys. 1) (linia przerywana). W tym przypadku ilości użytego preparatu koagulującego i alkalizującego można zmniejszyć.

4 34 Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (2) 2006 Rys. 1. Schemat technologiczny bezpiecznego utylizowania. Składowanie linia przerywana Fig. 1. Technological schemat of safe utilizing. Storage dashed line

5 Składowanie i deponowanie odpadów wanadowych... 3 IV. WNIOSKI 1. Opracowany sposób pozwala trwale ograniczyć mobilność szkodliwych zanieczyszczeń w zużytych katalizatorach wanadowych do poziomu poniżej wymagań prawnych i wykorzystać je jako materiał podsadzkowy. 2. Korzystnym koagulantem ograniczającym mobilność zanieczyszczeń może być wielosiarczek wapnia (CaS x ) z preparatem rozszerzającym spektrum działania koagulanta CaO(OH). 3. Opracowany sposób można także wykorzystać do bezpiecznego składowania tych odpadów na terenie zakładów przemysłowych z ewentualnym ich przeznaczeniem do późniejszego zagospodarowania. V. LITERATURA Grzesiak P Kwas Siarkowy. Tom. Katalizatory Wanadowe do Utleniania SO 2. Inst. Ochr. Roślin, Poznań, 16 ss. Grzesiak P., Woźniak A., Hłyń T., Grobela M., Motała R Wpływ przemysłowych procesów technologicznych na środowisko. Badanie nad możliwością składowania i utylizacji odpadów wanadowych w sposób minimalizujący negatywne skutki dla środowiska. Sprawozdanie EOS-08. Inst. Ochr. Roślin, Poznań, 1 ss. Grzesiak P., Schroeder G Utlenianie SO 2. s W Kwas Siarkowy (IV). Technologia, Ekologia, Analityka, Ekonomia (P. Grzesiak, red.). Inst. Ochr. Roślin, Poznań, 402 ss. Rozporządzenie RM z dn , Dz.U. nr 133 poz PIOTR GRZESIAK, RAFAŁ MOTAŁA, MARCIN GROBELA STORAGE AND DEPOSITION OF VANADIUM WASTES IN THE WAY WHICH MINIMAZES ITS NEGATIVE EFFECTS ON THE ENVIRONMENT SUMMARY In oxygenation SO 2 to SO 3 process vanadium catalyst is used, which must be retreated from exploitation after some time. The used vanadium masses are the dangerous waste due to presence of harmful impurities in them. Still there are not effective methods of their utilization and storage of them makes up the negative effects on the environment. The ecological method of storage of vanadium wastes useless for further recycling in storehouse or their deposition in the environment was elaborated and examined. This method guarantees allows for permanent limitation of chemical mobility of all occurred impurities by the level ratisfying the requirements of legal regulations. Key words: storage and deposition of vanadium wastes, vanadium catalysts

Podobne dokumenty

ZMNIEJSZENIE NEGATYWNYCH SKUTKÓW DEPONOWANIA W ŚRODOWISKU ODPADÓW Z INSTALACJI ODSIARCZANIA SPALIN

Progress in Plant Protection / Postępy w Ochronie Roślin, 46 (2) 2006 ZMNIEJSZENIE NEGATYWNYCH SKUTKÓW DEPONOWANIA W ŚRODOWISKU ODPADÓW Z INSTALACJI ODSIARCZANIA SPALIN PIOTR GRZESIAK, MARCIN GROBELA,