 |
Počet návštev: 85757508
AMS práve číta: 1
|
|
|
|
|
 |
|
|
| Seidlerová J., Valášková M., Šustai O., Lešková J. |
| FÁZOVÁ A MORFOLOGICKÁ CHARAKTERISTIKA KOVONOSNÝCH MIKROČÁSTIC |
Abstrakt
Jemnozrnné metalurgické odpady pro svůj obsah železa jsou potenciální druhotné suroviny jejichž využití omezuje obsah řady těžkých a toxických kovů. Jednou z podmínek možné recyklace je separace sloučenin těžkých kovů od sloučenin železa. K navržení takové technologie je nutné dokonalé poznání fázové a morfologické struktury těchto materiálů.
Předkládaná práce se zabývá charakterizací nerecyklovatelných odprašků a kalů z metalurgických výrob - ocelárenské odprašky z filtrů čistírny plynů elektrických obloukových pecí (vzorek 1), kal z kalolisu čistírny plynů kyslíkového konvertoru (vzorek 2) a odprašky z elektrostatických filtrů z výroby litiny odebrané v různém časovém období (vzorky 3 a 4).
Ke zjištění chemického a fázového složení studovaných vzorků byly použity fyzikálně chemické metody i metody klasické chemické analýzy. Analýza pevných vzorků byla provedena na přístroji SPECTRO X-LAB. Z možných postupů přípravy vzorků byla při analýze použita metoda "PELET". Koncentrace Fe, Pb, Cd a Zn byly stanoveny metodou atomové emisní spektroskopie s indukčně vázanou plazmou na přístroji JY 24. Koncentraci železa v různých oxidačních stavech, obsah chloridů a uhličitanů byl stanoven odměrnou analýzou, formy síry gravimetricky. Celkový obsah uhlíku byl stanoven analyzátorem CS-244 (viz Tab. 1). Velikost částic vzorků byla sledována laserovým granulometrem - Fritsch Particle Sizer ANALYSETTE 22. Fázová analýza vzorků byla provedena metodou práškové rentgenové difrakce. Studované vzorky byly analyzovány na rentgenovém difrakčním spektrometru práškovou metodou v laboratořích Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Identifikace fází byla provedena pomocí ICDD - PPF databáze na pracovišti autorů. Ke studiu morfologie vzorků byl použit řádkovací elektronový mikroskop PHILIPS XL 30. Mikroskop je vybaven energiově disperzním rentgenovým analyzátorem (EMA) EDAX, umožňujícím určení chemického složení zvolených míst na povrchu vzorku (bodová analýza) a analýzu distribuce vybraných prvků na zvolené ploše vzorku. Vzorek je analyzován do hloubky cca 1 ?m.
Z provedených experimentálních prací vyplývá:
1. Odprašky z elektrofiltrů suchého čištění plynů elektrických obloukových pecí (vzorek 1) obsahují 45 hm.% železa (převážně ve třetím oxidačním stupni - 39 hm. %), 2 hm.% olova, 7,5 hm. % zinku a 290 mg.kg-1 kadmia. Rtg. difrakcí byla prokázána přítomnost hematitu, wüstitu, franklinitu, oxidu zinečnatého, síranu a chloridu olovnatého, chloridu draselného, oxidu křemičitého a síranu vápenatého. Sloučenina, ve které je vázáno kadmium nebyla zjištěna. Odprašky tvoří částice o průměru menším než 10 ?m, převážně tvaru koule. Většina těchto malých částeček koaguluje do větších agregátů.
2. Kal z mokrého čištění plynů kyslíkového konvertoru (vzorek 2) obsahuje 47,8 hm. % železa, 1,2 hm. % olova, 5,38 hm. % zinku a 480 mg.kg-1 kadmia. Převážná část želena se nachází ve druhém oxidačním stavu jako wüstit a téměř 7 hm. % tvoří kovové železo. Dále byla dokázána přítomnost franklinitu, magnetitu, hydroxidu vápenato- dizinečnatého a uhličitanu vápenatého. Řádkovacím elektronovým mikroskopem bylo zjištěno, že kal obsahuje nesymetrické částice různých tvarů a rozměrů menších než 500 ?m. Nehomogenní částice s obsahem Fe, Zn, Pb, Si, Mn, Mg, Al, Ca and O jsou často zachyceny na větších částicích odpovídajících svým složením uhličitanu vápenatému, uhličitanu hořečnato-vápenatému nebo hydroxidu vápenatému.
3. Odprašky z elektrostatických filtrů výroby litiny (vzorky 3 a 4) se liší obsahem železa (obsahují 41,2 hm. %, resp. 47,6 hm. % železa), ale obsah olova, kadmia a zinku je obdobný (olovo: 3,5; resp. 3,2 hm. %, zinek: 10,0, resp. 10,8 wt. %, kadmium: 390 mg.kg-1). Rtg. difrakce prokázala přítomnost hematitu, magnetitu, franklinitu, sulfidu a chloridu olovnatého a oxidu křemíku. Nebylo prokázáno, že by zinek byl přítomen ve formě oxidu zinečnatého. Uvedené sloučeniny tvoří kulovité i nesymetrické částice menší než 50 ?m, resp. 100 ?m. Nejmenší částice se shlukují do větších agregátů. Mikroanalýza dokázala, že sloučeniny olova a pravděpodobně i další sloučeniny těžkých kovů tvoří nejmenší částice, které koagulují nebo jsou zachyceny na oxidech železa, oxidech železa a zinku nebo grafitu.
Studované vzorky odprašků a kalů z metalurgických výrob obsahují tedy částice menší než 0,5 mm. Mikroanalýza pomocí energiově disperzního rentgenového analyzátoru ukázala, že většina větších částic je tvořena oxidy železa nebo směsnými oxidy železa a jiných prvků (např. Zn, Mn), dále také uhličitany, grafitem. Sloučeniny olova a kadmia jsou pravděpodobně přítomné v menších částicích, které často ulpívají na částicích větších nebo se shlukují. Uvedená skutečnost brání rozdělení materiálů do velikostních frakcí pomocí suchého prosévání na sítech a zjistit tak závislost obsahu jednotlivých prvků na velikosti částic. Bude tedy pravděpodobně nemožné mechanické oddělení sloučenin nežádoucích prvků jako je Zn, Pb a Cd od oxidů železa. Navíc ve všech typech sledovaných odpadů bylo prokázáno, že velká část zinku je přímo vázána do směsného oxidu s železem – franklinitu.
|
| K. s.: Fine grained metal-bearing wastes|Phase and morphology metallurgical wastes| |
| No 2 (2008), p. 209-223 |
|
|
|
|
|
|
|
Vydavatelia a tlač
AMS online
