Технология получения и приминения адсорбентов на основе местных углей для очистки промышленных стоков и переработки техногенных растворов

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. Сегодня в мире адсорбенты используются для очистки вод природных, технического назначения, коммунальных и промышленных стоков - от загрязнителей различной природы, а также для сорбции цветных и благородных металлов в гидрометаллургии. Использование угольных адсорбентов с целью очистки промышленных стоков и извлечения ионов благородных металлов даёт высокий экономический эффект. С момента приобретения республикой независимости на основе проведеня мер по организации на высоком уровне научных исследований в области развития разработки различных видов угольных адсорбентов на основе местного сырья и разработки технеологий их применений для очистки промышленных стоков получены теоретические и практические результаты. В частности, разработаны технологические режимы и условия получения адсорбентов на основе местного сырья, вместо импортных адсорбентов, используемых для очистки и умягчения промышленных сточных вод и выделения из технологических растворов металлургической промышленности драгоценных металлов. Нужно отметить, несмотря на то, что наша Республика является богато сырьевыми ресурсами, работы, проводимые в этом направлении, не отвечают требованиям сегодняшнего дня. В третьем направлении стратегии развития Республики Узбекистан, отмечены важные задачи, направленные на опережающее «развитие высокотехнологичных обрабатывающих отраслей, прежде всего по производству готовой продукции с высокой добавленной стоимостью на базе глубокой переработки местных сырьевых ресурсов». Важно в этом направлении, в том числе производство угольных адсорбентов из местного сырья, для очистки промышленных стоков и выделения ионов цветных и драгоценных металлов из техногенных растворов. Сегодня в мире одной из задач по защите экологии является очистка промышленных стоков, извлечение из техногенных растворов благородных металлов, для решения которых разработка адсорбентов и их применение считается актаульной задачей. При этом, с целью увеличения избирательного поглащения и продления сроков использования при очистке многокомпонентных промышленных сточных вод, разработка технологии получения адсорбентов с модификацией угля серой, фосфором и другими добавками; использование разработанных адсорбентов на производственных предприятиях нефтегазовой промышленности в процессе рекуперации для очистки и осушения газообразных углеводородов и паров растворителей; использование при полной регенеративной и деструктивной комплексной очистке промышленных сточных вод от вредных органических частиц; исследование их коллоидно-химических, физико-химических, технологических и адсорбционных свойств; разработка методов эффективной очистки промышленных сточных вод химических и нефтеперерабатывающих предприятий имеют научно-практическое значение и являются актуальными. Данное диссертационное исследование в определенной степени служит выполнению задач, предусмотренных в Указах Президента Республики Узбекистан У П-4707 от 4 марта 2015 г. «О программе мер по обеспечению структурных преобразований, модернизации и диверфикации производства на 2015-2019 годы» и У П-4947 от 2 февраля 2017 г., «Стратегию действий по пяти приоритетным направлениям развития Республики Узбекистан в 2017 - 2021 годах», а также Постановление ПП-142 от 29 мая 2015 г., «О программе развития промышленного потенциала Сурхандарьинской области на 2015-2017 годы» и других нормативно-правовых документов, принятых в данной сфере. Целью исследования является разработка технологии получения на основе местных буро-каменных углей импортозамещающих адсорбентов и применения их для очистки промышленных стоков и переработки техногенных растворов. Научная новизна диссертационного исследования заключается в следующем: разработана технология получения сульфоугольных адсорбентов путем кислотной активации байсунских углей с использованием олеума-H2SO4(SO3)-10-12% в замен олеума-Н25О4(5О3)-19-20% с сорбционной емкостью по ионам Си2* и Ag+ в 1.3-1.5 раза больше, чем у используемого в промышленности импортного активированного угля; создан высокоэффективный способ очистки сточных вод от нефтепродуктов с использованием избирательного термоактивированного адсорбента полученного путем пиролиза (при температуре 5ОО-55О°С в течение 1-1.5 часа без доступа воздуха) из низкозольного Ангренского угля; обоснованы условия очистки промышленных стоков от органических веществ (полифенолов, хлористых соединений и т.п.) с использованием термоактивирванным углеродным адсорбентом, активированным парогазовым методом при 800°С в течении 1 часа; разработан способ умягчения жесткости промышленных сточных вод, с использованием углеродного адсорбента модифицированного СаСО3; разработана технология комплексной многоступенчатой очистки промышленных стоков и пути вторичного применения отработанных адсорбентов в различных отраслях народного хозяйства Республики. Заключение 1. На основании исследований коллоидно-химических, технологических и минералогических свойств сырьевых ресурсов Ангренского, Байсунского, Шаргунского месторождений Республики для получения импортозамещающих адсорбентов, применяемых при очистке и умягчении промышленных сточных вод до норм ПДК, отобраны ангренский бурый уголь марки 2БПК, шаргунский марки 1ССКОМ и байсункий марки 1Т каменные угли. 2. Из Ангренского бурого угля марки 2БПК, путем термоактивации нагревом при 550°С, в течении 1-1.5 часа без доступа воздуха получены пористые, обладающие высокими адсорбционными свойствами адсорбенты, которые рекомендованы для очистки сточных вод нефтеперерабатывающих предприятий от нефтепродуктов. 3. Разработан способ направленной активации ангренских углей путем их термообработки и активации их поверхности при оптимальных режимах водяным паром, полученные адсорбенты рекомендованы для очистки промышленных стоков от неорганических (ионов) примесей. 4. Установлено влияние длительности времени термической и парогазовой при 800-900°С активаций на адсорбционные свойства угольного адсорбента, установлена связь сорбционных свойств с химической активностью функциональных групп поверхности адсорбента. 5. Разработана технология получения нового композиционного адсорбента с повышенными на (75-80%) адсорбционными свойствами путем добавления к ангренскому и байсунскому углям солей щелочноземельных металлов; полученный адсорбент рекомендован к применению для снижения общей жесткости промышленных стоков от 35.0 мгэкв/г до 0. 6. Предложена технологическая схема трех ступенчатой селективной очистки металлургических и нефтеперерабатывающих сточных вод от ионов металлов и нефтепродуктов. 7. При практическом внедрении трех ступенчатой очистки и умягчения технологических сточных вод АО «Узметкомбинат» термоактивированными при 550°С, пароактивированными при 800-900°С и композиционными адсорбентами, экономический эффект составит 425 млн. сумм в год. Доказано, что при очистке сточных вод комбината от нефтепродуктов, термоактивированный адсорбент адсорбирует в 2 раза больше, чем полученный на основе графита импортный (КНР) адсорбент. 8. Разработаны технологический регламент и технические условия на получение предлагаемых угольных (углеродных) адсорбентов на основе бурых и каменных углей Узбекистана, которые зарегистрированы в Государственном агентстве «Узстандарт» (Ts 17088447-02:2017). 9. Разработана технология получения сульфоугольного адсорбента с повышенной ионно-обменной емкостью путем кислотной обработки олеумом байсунского каменного угля марки 1Т. Доказано, что полученные с помощью кислотной активации каменных углей марок 1Т и 1ССКОМ новые импортозамещающие адсорбенты в 1.3-1.5 раза больше адсорбируют ионы Ag+ и Си2*, чем используемый на «Навоийском ГМК» для извлечения из техногенных растворов цветных и редких металлов импортный адсорбент-активированный уголь (АУ) (РФ). 10. Создана адекватная математическая модель разработанного сульфоугольного адсорбента, которая позволяет рассчитывать основные закономерности и оптимальные условии адсорбционной очистки ценных благородных металлов из техногенных растворов. 11. Ожидаемый экономический эффект при использовании для очистки и умягчения промышленных стоков, технологических и питьевых вод СП ОАО «Андижанкабель» полученных на основе бурого ангренского угля марки 2БПК композиционных адсорбентов, составит 31.7 млн. сум. От внедрения термоактивированных и композиционных адсорбентов для очистки сточных вод на Газлийском УМГ АО «Узтрансгаз» и объекте Муллахол ООО «Газлинефтегаздобыча», ожидается получить экономический эффект 40.70 млн. сум и 77.85 млн. сум в год.