Poveikio aplinkai mažinimas

Metalų apdirbimo procesų poveikis aplinkai kelia rūpestį. Fosfatavimas taip pat nėra išimtis. Atliekos, susidariusios šio proceso metu, gali būti skirstomas į dvi grupes: skystas ir kietas. Skystos atliekos susidaro metalą ėsdinant rūgštimis, atliekant šarminį valymą, plaunant ir pasyvuojant chromo junginiais. Kietos atliekos susidaro iš dumblo, susiformavusio fosfatavimo metu. Apskaičiuota, kad iš viso nuotekų išteka apie 20,8 kg/m2, o kietų nuosėdų fosfatavimo procese susidaro apie 0,049 kg/m2. Fosfatavimo proceso metu į aplinką išmetama apie 400 g/m2CO2- ekvivalentinės masės. Tai įrodo, kad įprastinis fosfatavimas prisideda prie šiltnamio efekto. Laimei, tai nekelia stipraus poveikio žmonių sveikatai. Apskaičiuota, kad toksiškumo lygis yra 1,6 ppm/ppm. Kietos nuosėdos, priešingai nei nuotekos, negali paplisti į aplinką. Fosfatavimo dumblas paprastai laikomas pavojingomis atliekomis, ir todėl jų išmetimas yra griežtai reguliuojamas. Apskaičiuota, kad kiekvienais metais fosfatavimo operacijose susidaro 6 804 tonų dumblo. Taigi, ne tik norima, bet ir yra būtina sukurti būdų, kaip regeneruoti įvairias dumblo sudedamąsias dalis. Jungtinių Amerikos Valstijų patente Nr. 4 986 977 siūlomas metodas, kaip fosfatavimo dumblą apdoroti vandeniniu šarminiu tirpalu tam, kad pH būtų didesnis nei 10. Esant tokiam pH iškrenta į nuosėdas geležies hidroksidas, geležies hidroksidas atgaunamas, o vandeninė fazė parūgštinama tiek, kad pH būtų 7-10 kad iškristų cinko hidroksido nuosėdos. Paprastai, 20% fosfatavimo dumblo svorio sudaro geležis, 10% - cinkas, 1-3% - manganas, <1> Jungtinių Amerikos Valstijų patente Nr. 5 273 667 aprašomas procesas, kuris apima fosfatinio dumblo surinkimą, vandens pašalinimą filtruojant, dumblo, iš kurio pašalintas vanduo, džiovinimą aukštoje temperatūroje, kol dumblo drėgmė sudaro mažiau nei 10% dumblo svorio, ir sauso dumblo dalelių sumažinimą iki mažiau nei 1 mm . Buvo atrasta, kad išdžiovintas ir susmulkintas fosfatinis dumblas yra puikus priedas į tepalus. Toks dumblas tinkamas naudoti tepalų receptūrose, skirtose metalo apdirbimui, metalo formavimui ir tepalų pramonėje. JAV patente Nr. 5 350 517 aprašomas procesas, kuriame fosfatavimo dumblas perdirbamas azoto rūgštimi, geležis išgaunama kartu su skysčiu/skystu ekstraktu, ir šis gautas ekstraktas yra pakartotinai naudojamas ruošiant kristalinio (cinkinio) fosfatavimo tirpalą. Naudojamas ekstrahentas yra 2-etilheksil alkoholio monoesteris su žibale esančia fosforo rūgštimi. Britanijos patente Nr. 1545515 taip pat siūloma naudoti neorganines rūgštis fosfatų išgavimui iš fosfatavimo dumblo cinko ir fosfatų jonų, o vėliau ekstraktą naudoti kaip fosfatavimo tirpalą. Be to, šiame patente siūloma galimybė šarmu išplauti iš fosfatų neištirpusias nuosėdas, kurių sudėtyje yra geležies ir fosfato jonų taip, kad galiausiai, turintys geležies likučiai nusėstų. Šarminiame tirpale fosfatas nusėda kaip cinko fosfatas ir gali būti naudojamas fosfatavimo tirpalų ruošimui. Jungtinių Amerikos Valstijų patente Nr. 5 376 342 aprašomas procesas, kuris apima šiuos etapus: (1) dumblo ištirpinimas fosforo rūgštyje; (2) neištirpusių kietų medžiagų filtravimas; (3) geležies fosfato nusodinimas ir regeneravimas; (4) reikiamų metalų pridėjimas prie cinko ir fosfato, kurių sudėtyje yra vandens fazė, bei likusio cinko fosfato tirpalo pakartotinis panaudojimas kristalinio fosfatavimo procesuose. Šiuose procesuose jis naudojamas kaip paruošimo tirpalas. Proceso metu nusėdęs geležies fosfatas gali būti naudojamas kaip pašarų papildas gyvūnams. Fosfatavimo dumblas maišomas su šarminiu tirpalu, mišinys džiovinamas ir kepinamas 500-1300ºC temperatūroje, dalyvaujant reduktoriui. Dumble esantis fosfatas virsta vandenyje tirpia fosfato druska, cinkas ir geležis virsta metalu ir cinkas išgaruoja iš reakcijos zonos. Plaunant vandeniu, atgaunamas skystame dumble esantis tirpus fosfatas ir geležis. Baldy mano, kad 25% fosfatavimo dumblo, susidariusio automatinio apdorojimo procese, svorio sudaro alyva, ir jos pašalinimas yra būtinas tam, kad būtų galima pilnai regeneruoti visas naudingas sudedamąsias dalis. H2O2 priedas pridedamas prie dumblo rūgščių dispersijos, taip pašalinama alyva iš likusio mišinio. Pasak Baldy, cinko fosfatinio dumblo regeneravimas susideda iš keturių etapų. Pirmas etapas – alyvos atskyrimas nuo dumblo. Antras etapas – dumblo apdorojimas fosforo rūgštimi po to cinko, mangano ir nikelio ekstrakcija iš dumblo. Trečias etapas – antrame etape susidariusių geležies fosfato nuosėdų pavertimas į geležies oksido pigmentus ir natrio fosfatą. Caponero ir Tenerio siūlo fosfatavimo dumblą naudoti klinkerio gamybos procese. Tai būtų vienas iš galimų atliekų panaudojimo būdų. Savo moksliniame darbe jie įrodo, kad iki 7% fosfatavimo dumblo pridėjimas prie portlandcemento miltelių nepadaro jokios žalos klinkerizacijai. Rentgeno spindulių difrakcijos tyrimas rodo, kad modifikuotame klinkeryje, nėra jokių žymių pakitimų proporcingų dumblo priemaišoms. Taip pat nėra netipiškų fazių, susiformavusių su ne daugiau kaip 5% fosfatavimo dumblo. Mišinio, kurio sudėtyje yra iki 7% sauso dumblo priemaišų, diferencinė terminė analizė nerodo jokių skirtumų. Iki 5% fosfatavimo dumblo priemaišų, žymiai pakeičia tik cinko kiekį gatavame klinkeryje.