Иновациони центар Хемијског факултета

Нови технолошки поступак предтретмана алкалне шљаке секундарне металургије олова

Количине отпадних материјала још увек пропорционално расту са количином произведених материјала услед чега се у развијеним земљама израђују препоруке за тзв "зелено конструисање", које се и практично примењују. Повећање количине металног отпада захтева бољу организацију сакупљања, боља техничко-технолошка решења припреме за све врсте металног отпда и адекватну металуршку прераду до готовог производа. Секундарна металургија олова и процеси поновног добијања олова из секундарних сировина све више добијају на значају због могућности поновног коришћења метала из процеса и отпада, могућности извођења процеса уз смањену потрошњу сировина и енергије и добијање производа задовољавајућег квалитета. Истрошени оловни акумулатори су најчешће коришћене сировине у процесима секундарне металургије олова, који су праћени настанком: отпадних гасова (прашина и честице метала, испарљива органска једињења са диоксинима, SО2 и други кисели гасови), отпадних вода са једињењима метала, као и отпада и остатака од процеса (муљ, остаци са обогаћеним садржајем железа, филтерска прашина и шљаке).

Шљака, неминован нус-продукт пирометалушког поступка рециклаже оловних акумулатора, ствара се реакцијама топитеља са примесама сировинске смеше (нпр. Fe), али и као последица непотпуног одигравања реакција, варирања температуре и нехомогене сировинске мешавине у пећи. Поред везивања нежељених примеса, у шљакама се сакупља и извесна количина корисних компоненти, тако да могу садржати од 5 до 10% Pb, које се може делом валоризовати. У зависности од додатог топитеља шљаке могу бити калцијумове, содне или силикатне. Као отпад из термичког процеса секундарне металургије олова, шљака се налази на листи опасног индустријског отпада. Наиме, због садржаја појединих елемената (олово, арсен, антимон) и могућности њихове миграције у животну средину, поступање са пирометалуршком шљаком мора бити строго контролисано.

Циљ истраживања, током реализације иновационог пројекта, био је развој технолошког поступка предтретмана, стабилизације и солидификације алкалне шљаке из секундарне металургије олова. Испитивања су извођена на реалном индсустријском узорку шљаке из пирометалуршког процеса прераде истрошених оловних акумулатора, а у циљу поновног добијања олова из секундарних сировина.

Почетна фаза реализације пројекта, односила се на моделовање и оптимизацију процеса редукционог топљења, током кога се шљака генерише, са детаљном карактеризацијом која је обухватила одређивање састава (хемијски, фазни, минералошки), облика и величине честица и других својстава. Поред оптимизације процеса у коме се генерише шљака, а у циљу добијања минималне количине стабилније шљаке, истраживања су била усмерена на предтретман шљаке поступком испирања (лужења) и уклањања у води растворних компонени из шљаке и на тај начин добијања минималне количине стабилније шљаке ситније гранулације, фракција -1mm, оптималног састава и структуре за даљи поступак стабилизације и солидификације ради примене у грађевинској индустрији, као и, након предтретмана, валоризацију и враћање у процес топљења дела шљаке који садржи корисне компоненте (шљака крупније гранулације, фракција +1mm). Jедан од циљева реализације пројекта било је и испитивање могућности коришћења раствора од испирања у процесу производње натријум(I)-сулфата. Раствор се враћа у процес прераде истрошених оловних акумулатора, тако што се заједно са раствором натријум(I)-сулфата из фазе десумпоризације оловне пасте, користи за његову комерцијалну производњу.

На основу карактеризације шљаке, након претходно дефинисаног технолошког поступка предтретмана алкалне шљаке и испитивања могућности коришћења раствора након предтретмана у процесу производње натријум(I)-сулфата, извршено је пројектовање, конструисање и извођење пилот постројења за предтретман алкалне шљаке, што је, такође, био један од кључних циљева предложеног пројекта. Детаљном анализом свих релевантних параметара предтретмана алкалне шљаке, дефинисана је неопходна апаратура пилот постројења.

У извођењу процеса производње секундарног олова, управљање пирометалуршком отпадном шљаком из пећи се може усмерити на њену примену у производњи грађевинских материјала. Наиме, отпадна шљака може бити добра сировина за индустријско коришћење у грађевинској индустрији (уградња у бетоне и малтере), производњи стакла или изради фрита за глазуре. У складу са наведеним, у циљу провере употребних својстава шљаке добијене дефинисаним технолошким поступком предтретмана у пројектованом, конструисаном и изведеном пилот постројењу, извршена је стабилизација и солидификација шљаке у цементоној матрици бетона, после њеног растврања и уклањања у води растворних компоненти шљаке.