Inovacioni centar Hemijskog fakulteta

Novi tehnološki postupak predtretmana alkalne šljake sekundarne metalurgije olova

Količine otpadnih materijala još uvek proporcionalno rastu sa količinom proizvedenih materijala usled čega se u razvijenim zemljama izrađuju preporuke za tzv "zeleno konstruisanje", koje se i praktično primenjuju. Povećanje količine metalnog otpada zahteva bolju organizaciju sakupljanja, bolja tehničko-tehnološka rešenja pripreme za sve vrste metalnog otpda i adekvatnu metaluršku preradu do gotovog proizvoda. Sekundarna metalurgija olova i procesi ponovnog dobijanja olova iz sekundarnih sirovina sve više dobijaju na značaju zbog mogućnosti ponovnog korišćenja metala iz procesa i otpada, mogućnosti izvođenja procesa uz smanjenu potrošnju sirovina i energije i dobijanje proizvoda zadovoljavajućeg kvaliteta. Istrošeni olovni akumulatori su najčešće korišćene sirovine u procesima sekundarne metalurgije olova, koji su praćeni nastankom: otpadnih gasova (prašina i čestice metala, isparljiva organska jedinjenja sa dioksinima, SO2 i drugi kiseli gasovi), otpadnih voda sa jedinjenjima metala, kao i otpada i ostataka od procesa (mulj, ostaci sa obogaćenim sadržajem železa, filterska prašina i šljake).

Šljaka, neminovan nus-produkt pirometaluškog postupka reciklaže olovnih akumulatora, stvara se reakcijama topitelja sa primesama sirovinske smeše (npr. Fe), ali i kao posledica nepotpunog odigravanja reakcija, variranja temperature i nehomogene sirovinske mešavine u peći. Pored vezivanja neželjenih primesa, u šljakama se sakuplja i izvesna količina korisnih komponenti, tako da mogu sadržati od 5 do 10% Pb, koje se može delom valorizovati. U zavisnosti od dodatog topitelja šljake mogu biti kalcijumove, sodne ili silikatne. Kao otpad iz termičkog procesa sekundarne metalurgije olova, šljaka se nalazi na listi opasnog industrijskog otpada. Naime, zbog sadržaja pojedinih elemenata (olovo, arsen, antimon) i mogućnosti njihove migracije u životnu sredinu, postupanje sa pirometalurškom šljakom mora biti strogo kontrolisano.

Cilj istraživanja, tokom realizacije inovacionog projekta, bio je razvoj tehnološkog postupka predtretmana, stabilizacije i solidifikacije alkalne šljake iz sekundarne metalurgije olova. Ispitivanja su izvođena na realnom indsustrijskom uzorku šljake iz pirometalurškog procesa prerade istrošenih olovnih akumulatora, a u cilju ponovnog dobijanja olova iz sekundarnih sirovina.

Početna faza realizacije projekta, odnosila se na modelovanje i optimizaciju procesa redukcionog topljenja, tokom koga se šljaka generiše, sa detaljnom karakterizacijom koja je obuhvatila određivanje sastava (hemijski, fazni, mineraloški), oblika i veličine čestica i drugih svojstava. Pored optimizacije procesa u kome se generiše šljaka, a u cilju dobijanja minimalne količine stabilnije šljake, istraživanja su bila usmerena na predtretman šljake postupkom ispiranja (luženja) i uklanjanja u vodi rastvornih komponeni iz šljake i na taj način dobijanja minimalne količine stabilnije šljake sitnije granulacije, frakcija -1mm, optimalnog sastava i strukture za dalji postupak stabilizacije i solidifikacije radi primene u građevinskoj industriji, kao i, nakon predtretmana, valorizaciju i vraćanje u proces topljenja dela šljake koji sadrži korisne komponente (šljaka krupnije granulacije, frakcija +1mm). Jedan od ciljeva realizacije projekta bilo je i ispitivanje mogućnosti korišćenja rastvora od ispiranja u procesu proizvodnje natrijum(I)-sulfata. Rastvor se vraća u proces prerade istrošenih olovnih akumulatora, tako što se zajedno sa rastvorom natrijum(I)-sulfata iz faze desumporizacije olovne paste, koristi za njegovu komercijalnu proizvodnju.

Na osnovu karakterizacije šljake, nakon prethodno definisanog tehnološkog postupka predtretmana alkalne šljake i ispitivanja mogućnosti korišćenja rastvora nakon predtretmana u procesu proizvodnje natrijum(I)-sulfata, izvršeno je projektovanje, konstruisanje i izvođenje pilot postrojenja za predtretman alkalne šljake, što je, takođe, bio jedan od ključnih ciljeva predloženog projekta. Detaljnom analizom svih relevantnih parametara predtretmana alkalne šljake, definisana je neophodna aparatura pilot postrojenja.

U izvođenju procesa proizvodnje sekundarnog olova, upravljanje pirometalurškom otpadnom šljakom iz peći se može usmeriti na njenu primenu u proizvodnji građevinskih materijala. Naime, otpadna šljaka može biti dobra sirovina za industrijsko korišćenje u građevinskoj industriji (ugradnja u betone i maltere), proizvodnji stakla ili izradi frita za glazure. U skladu sa navedenim, u cilju provere upotrebnih svojstava šljake dobijene definisanim tehnološkim postupkom predtretmana u projektovanom, konstruisanom i izvedenom pilot postrojenju, izvršena je stabilizacija i solidifikacija šljake u cementonoj matrici betona, posle njenog rastvranja i uklanjanja u vodi rastvornih komponenti šljake.