Metalinės detalės ir gaminiai apdirbimo metu dažniausiai užteršiamos riebalais, tepalais, drožlėmis bei korozijos produktais. Be to, pusgaminiai apsaugai nuo korozijos transportaviumo metu sutepami antikorozinėmis priemonėmis.
Prieš bet kokį padengimo procesą, dažymą, galvaninį padengimą ar karštą cinkavimą ant detalių neturi būti rūdžių, purvo, riebalų ir tepalų. Be valymo dažymo ir galvaniniuose procesuose dar reikalingos kitos procedūros tokios kaip, ėsdinimas, fosfatavimas, pasyvavimas ir pan.
Tepalo šalinimui nuo metalo paviršių pramonėje dažniausiai naudojami trijų tipų valymo priemonės:
• Vandeniniai tirpalai
• Nehalogeninti organiniai tirpikliai
• Chlorinti angliavandeniliai
Kai kuriose srityse gali būti naudojamas Plazminis valymas.
Valymas chlorintais angliavandeniliais šiuo metu dėl priežasčių, susijusių su aplinkosauga ir darbų sauga, naudojamas tik labai specifiniais atvejais (pvz. kai labai didelis užterštumas, (pvz. sukietėjusiais riebalais) arba keliami labai dideli reikalavimai paviršiaus švarumui.
Dėl mažos atmosferos taršos ir saugumo darbe vis plačiau plinta valymas vandeniniais tirpalais.
Tačiau valymas vandeniniais tirpalais turi ir savų trūkumų, lyginant su valymu nehalogenintais organiniais tirpikliais. Iš tokių trūkumų galima paminėti didelį energijos poreikį detalių džiovinimui ir aukštus nuotekų valymui keliamus reikalavimus.
Valymo sistemų pasirinkimo kriterijai
Pasirenkant valymo sistemą be ekonominių aspektų reikia įvertinti šiuos faktorius:
• Nešvarumų pobūdį
• Valytinų detalių ir gaminių medžiagą ir formą
• Tolimesnio technologinio proceso reikalavimus kokybei
• Valymo techniką, kitaip sakant turimus valymui naudojamus įrenginius.
Kokių nors bendrųjų nuorodų, kaip pasirinkti valymo sistemą nėra. Techninis sprendimas priklauso nuo darbo užduočių. Kai kokybei keliami dideli reikalavimai, pvz. galvaniniuose procesuose, kad būtų išvengta broko, būtinas pirminis valymas.
Skirtingų valymo sistemų apjungimas
Organiniai tirpikliai dėl savo prigimties riebalus ir tepalus tirpina geriau nei vandeniniai tirpalai, tuo tarpu vanduo geriau tirpina druskas. Tačiau tai nereiškia, kad vandeninės valymo sistemos negali būti naudojamos organiniams teršalams šalinti. Tinkamai parinkus chemikalus, mechaninį poveikį (pvz. suslėgtą orą, ultragarsą) ir aukštesnę darbinio tirpalo temperatūrą galima šiuos trūkumus pašalinti.
Kviečiu apsilankyti mano tinklapyje: http://amkf.lt
2009 m. spalio 31 d., šeštadienis
2009 m. spalio 16 d., penktadienis
Rankinis fosfatavimas
Amorfinis fosfatavimas plaunant rankomis yra pats paprasčiausias fosfatavimo būdas. Galimybė dirbti paprastomis priemonėmis ir naudojant žemos temperatūros tirpalus daro šį būdą labai lanksčiu ir universaliu.
Metalinės detalės ar gaminiai šluostomi ar valomi šepečiais, kempinėmis ar skudurais. Metodas gali būti pritaikytas dideliems gaminiams, kurie netelpa į fosfatavimo vonią ar plovimo liniją, o taip pat, kai įmonėje nėra vietos įrengti stacionarią fosfatavimo merkimu ar purškimu liniją.
Geležies fosfato danga plaunant rankomis susidaro naudojant tirpalą, kurio temperatūra nuo 18 iki 50 laipsnių. Žinoma, geriau dirbti su aukštesnės temperatūros tirpalais. Fosfatavimo tirpalo darbinė koncentracija turėtų būti 8 - 10%. Tepalo dalelės ištirpsta tokiame koncentruotame tirpale, kai paviršius trinamas tirpalu sudrėkinta kempine ar tinkamai parinktu šepečiu.
Dirbant tokiu metodu rekomenduojama užterštą ir chemiškai išeikvotą tirpalą pakeisti nauju, o ne kelti tirpalo koncentraciją naujomis chemikalo porcijomis.
Metalinės detalės ar gaminiai šluostomi ar valomi šepečiais, kempinėmis ar skudurais. Metodas gali būti pritaikytas dideliems gaminiams, kurie netelpa į fosfatavimo vonią ar plovimo liniją, o taip pat, kai įmonėje nėra vietos įrengti stacionarią fosfatavimo merkimu ar purškimu liniją.
Geležies fosfato danga plaunant rankomis susidaro naudojant tirpalą, kurio temperatūra nuo 18 iki 50 laipsnių. Žinoma, geriau dirbti su aukštesnės temperatūros tirpalais. Fosfatavimo tirpalo darbinė koncentracija turėtų būti 8 - 10%. Tepalo dalelės ištirpsta tokiame koncentruotame tirpale, kai paviršius trinamas tirpalu sudrėkinta kempine ar tinkamai parinktu šepečiu.
Dirbant tokiu metodu rekomenduojama užterštą ir chemiškai išeikvotą tirpalą pakeisti nauju, o ne kelti tirpalo koncentraciją naujomis chemikalo porcijomis.
2009 m. liepos 1 d., trečiadienis
Fosfatavimo nuosėdų susidarymas
Dirbant laboratorinėmis sąlygomis, kai naudojamas švarios metalinės plokštelės ir pastoviai palaikomos optimalios reakcijos sąlygos, amorfinis fosfatavimas vyksta praktiškai be nuosėdų.
Gamyboje matome kiek kitokią situaciją. Kodėl gi miltelinio dažymo dažyklų paruošimo linijų fosfatavimo voniose susidaro nuosėdos?
Gamybos sąlygomis yra ganėtinai sunku išlaikyti optimalų tirpalo darbo režimą. Gamybos apimtys ne visada būna priderintos prie turimų įrenginių pajėgumų ar galimybių, ne visur yra procesą prižiūrintis technologas, per retai atliekamas tirpalų koregavimas.
Reikia atskirti dviejų tipų paruošimo linijas: su pradiniu tepalo pašalinimu šarminiuose tirpaluose ir po to sekančiu fosfatavimu, ir linijas, kuriose tepalo šalinimas nuo paviršiaus ir fosfatavimas vyksta viename tirpale praktiškai vienu metu.
Pirmuoju atveju fosfatavimo vonioje nuosėdos atsiranda dėl keleto gana skirtingų priežasčių:
1. Tirpalų ruošimui ir plovimui naudojamas kietas vanduo. Į fosfatavimo vonią patekę kalcio ir magnio jonai sudarys mažai tirpius ir netirpius kalcio ir magnio fosfatus ir padidins nuosėdų kiekį.
2. Per žema fosfatavimo tirpalo pH reikšmė. Šiuo atveju geležis nuo gaminio tirpsta, pereidama į tirpių fosfatų pavidalą. Vėliau šie fosfatai virsta netirpiais, tačiau iškrenta į nuosėdas.
3. Su netinkamai nuplautais gaminiais į tirpalą patenkantis šarminis tepalo šalinimo tirpalas užteršia darbinį fosfatavimo tirpalą didindamas jo pH. Kai pH reikšmė pasiekia 5,8 arba didesnė, daugeliu atvejų danga ant paviršiaus nebesusiformuoja, susidaro tik įvairios sudėties geležies fosfatai, geležies hidroksidas ir geležies oksidas.
4. Tirpalų maišymui naudojamas suslėgtas oras. Oro deguonis oksiduoja tirpale ištirpusią geležį ir taip didina nuosėdų kiekį.
5. Per žemos tirpalo arba gaminių temperatūros. Kai tirpalo arba gaminio temperatūra yra žemesnė kaip 42ºC fosfatinė danga ant plieno paviršiaus nesusidaro. Plienas reaguoja su fosforo rūgštimi, o susidarantys fosfatai iškrenta nuosėdų pavidalu ant vonios sienelių ir dugno. Tokia situacija matoma tada, kai skubant vykdyti gamybines užduotis gaminiai merkiami į nespėjusį pakankamai įšilti tirpalą. Panašiai vyksta ir tada, kai gaminys po šarminės vonios plaunamas šaltu vandeniu ir įmerkus į darbinę vonią jis pirmiausiai turi įšilti. Jei darbinis tirpalo režimas (priklausomai nuo naudojamo produkto) yra 45 – 60ºC, o taupumo sumetimais vonioje palaikoma minimali temperatūra, tai akivaizdu, kad į tirpalą pamerkus, tarkime, 20ºC temperatūros gaminius tirpalas atvės ir vyks ne fosfatavimo, o tik nuosėdų susidarymo procesas.
Susidariusios nuosėdos, jei reguliariai nešalinamos, pradeda trukdyti darbui – persineša į plovimo vonias jas užteršdamos. Negana to, jos gan sunkiai nusiplauna panardinimo linijose ir lieka ant gaminių, ypač sudėtingesnio profilio vietose, iš kurių sunkiau nuteka vanduo.
Kaip jau esu minėjęs aukščiau, laikoma amorfinio fosfatavimo tirpaluose nuosėdos nesusidaro, todėl įrenginių gamintojai juose nesumontuoja papildomos tirpalų valymo įrangos. Tokia tirpalo tarnavimo laikui pratęsti skirta įranga gali būti įvairūs filtrai, hidrociklonai, dekantatoriai, kurie atskiria nuosėdas iš naudojamo tirpalo.
Gamyboje matome kiek kitokią situaciją. Kodėl gi miltelinio dažymo dažyklų paruošimo linijų fosfatavimo voniose susidaro nuosėdos?
Gamybos sąlygomis yra ganėtinai sunku išlaikyti optimalų tirpalo darbo režimą. Gamybos apimtys ne visada būna priderintos prie turimų įrenginių pajėgumų ar galimybių, ne visur yra procesą prižiūrintis technologas, per retai atliekamas tirpalų koregavimas.
Reikia atskirti dviejų tipų paruošimo linijas: su pradiniu tepalo pašalinimu šarminiuose tirpaluose ir po to sekančiu fosfatavimu, ir linijas, kuriose tepalo šalinimas nuo paviršiaus ir fosfatavimas vyksta viename tirpale praktiškai vienu metu.
Pirmuoju atveju fosfatavimo vonioje nuosėdos atsiranda dėl keleto gana skirtingų priežasčių:
1. Tirpalų ruošimui ir plovimui naudojamas kietas vanduo. Į fosfatavimo vonią patekę kalcio ir magnio jonai sudarys mažai tirpius ir netirpius kalcio ir magnio fosfatus ir padidins nuosėdų kiekį.
2. Per žema fosfatavimo tirpalo pH reikšmė. Šiuo atveju geležis nuo gaminio tirpsta, pereidama į tirpių fosfatų pavidalą. Vėliau šie fosfatai virsta netirpiais, tačiau iškrenta į nuosėdas.
3. Su netinkamai nuplautais gaminiais į tirpalą patenkantis šarminis tepalo šalinimo tirpalas užteršia darbinį fosfatavimo tirpalą didindamas jo pH. Kai pH reikšmė pasiekia 5,8 arba didesnė, daugeliu atvejų danga ant paviršiaus nebesusiformuoja, susidaro tik įvairios sudėties geležies fosfatai, geležies hidroksidas ir geležies oksidas.
4. Tirpalų maišymui naudojamas suslėgtas oras. Oro deguonis oksiduoja tirpale ištirpusią geležį ir taip didina nuosėdų kiekį.
5. Per žemos tirpalo arba gaminių temperatūros. Kai tirpalo arba gaminio temperatūra yra žemesnė kaip 42ºC fosfatinė danga ant plieno paviršiaus nesusidaro. Plienas reaguoja su fosforo rūgštimi, o susidarantys fosfatai iškrenta nuosėdų pavidalu ant vonios sienelių ir dugno. Tokia situacija matoma tada, kai skubant vykdyti gamybines užduotis gaminiai merkiami į nespėjusį pakankamai įšilti tirpalą. Panašiai vyksta ir tada, kai gaminys po šarminės vonios plaunamas šaltu vandeniu ir įmerkus į darbinę vonią jis pirmiausiai turi įšilti. Jei darbinis tirpalo režimas (priklausomai nuo naudojamo produkto) yra 45 – 60ºC, o taupumo sumetimais vonioje palaikoma minimali temperatūra, tai akivaizdu, kad į tirpalą pamerkus, tarkime, 20ºC temperatūros gaminius tirpalas atvės ir vyks ne fosfatavimo, o tik nuosėdų susidarymo procesas.
Susidariusios nuosėdos, jei reguliariai nešalinamos, pradeda trukdyti darbui – persineša į plovimo vonias jas užteršdamos. Negana to, jos gan sunkiai nusiplauna panardinimo linijose ir lieka ant gaminių, ypač sudėtingesnio profilio vietose, iš kurių sunkiau nuteka vanduo.
Kaip jau esu minėjęs aukščiau, laikoma amorfinio fosfatavimo tirpaluose nuosėdos nesusidaro, todėl įrenginių gamintojai juose nesumontuoja papildomos tirpalų valymo įrangos. Tokia tirpalo tarnavimo laikui pratęsti skirta įranga gali būti įvairūs filtrai, hidrociklonai, dekantatoriai, kurie atskiria nuosėdas iš naudojamo tirpalo.
2009 m. birželio 30 d., antradienis
Aplinkai palankus fosfatavimo liekanų tvarkymas
(Patentų apžvalga)
Fosfatavimo nuosėdų ir dumblo utilizavimo problema nuolat sprendžiama įvairiais būdais visame pasaulyje. Kadangi kristalinio (cinko) fosfatavimo metu susidaro daug nuosėdų, tai visi mano laisvai prieinamuose šaltiniuose surasti nuosėdų šalinimo būdai aptaria šio proceso nuosėdų perdirbimą.
Kristalinio (cinko) fosfatavimo dumblo (sauso) sudėtyje (bendruoju atveju) yra 20% geležies, 10% cinko, 1 – 3 % mangano, <1% nikelio ir 50-55% fosfatų. Amorfinio fosfatavimo nuosėdų sudėties turimuose šaltiniuose nepavyko rasti. Tačiau galima daryti išvadą, kad jose turėtų būti geležies ir fosfatų, o taip pat, priklausomai nuo panaudoto preparato, molibdeno ir fluoridų pėdsakų. Kadangi amorfinis fosfatavimas plačiai derinamas su tepalo šalinimo operacija, tai dumble gali būti įvairios kilmės ir sudėties priemaišų, apie kurias turimuose šaltiniuose taip pat nebuvo jokios informacijos. Aptariant nuosėdas, susidariusias po tirpalų neutralizavimo, galima pasakyti, kad jose be aukščiau paminėtų komponentų dar yra didelis kiekis kalcio fosfatų, kalcio hidroksido ir kalcio sulfato.
Iš įvairių metodų, pasiūlytų fosfatavimo dumblui perdirbti dažniausiai siūlomi pirometalurginiai metodai – redukcinis sukepinimo procesas, kurio metu atgaunami metalai cinkas, geležis ir nikelis bei natrio fosfatas; šlapi cheminiai procesai, kuriuose reikalingi komponentai iš fosfatavimo nuosėdų išplaunami rūgštimis ir šarmais ; ėsdinimas mineralinėmis rūgštimis ir kt.
JAV patente 5 350 517 aprašomas procesas, kuriame fosfatavimo dumblas tirpinamas azoto rūgštyje, geležis selektyviai ekstrahuojama skystinės ekstrakcijos būdu, o tokiu būdu gautas ekstraktas panaudojamas cinko fosfato tirpalui gaminti. Naudojamas ekstrahentas 2-etilheksilo alkoholio ir fosforo rūgšties tirpalas žibale.
Didžiosios Britanijos patente 1545515 siūloma panaudoti mineralines rūgštis cinko ir fosfato jonų ekstrahavimui iš fosfatavimo dumblo ir po to ekstraktą panaudoti fosfatavimo tirpalui ruošti. Be to, šis patentas taip pat siūlo šarmu išplauti fosfato jonus iš neištirpusių liekanų, kuriose yra geležies ir fosfato jonų, tokiu būdu lieka tik geležies turinčios atliekos. Šarminiame skystyje esantys fosfatai nusodinami cinko fosfato pavidalu ir gali būti panaudoti fosfatavimo tirpalų gamybai.
JAV patente 5 376 342 aprašomas procesas, kurį sudaro tokios stadijos: (1) dumblo ištirpinimas fosforo rūgštyje; (2) neištirpusių kietųjų medžiagų filtravimas; (3) geležies fosfato nusodinimas ir atgavimas ir (4) pridėjimas į cinko fosfato turinčią skystą fazę reikalingų metalų ir gauto tirpalo panaudojimas fosfatavimo vonios papildymui. Šiame procese išsodintas geležies fosfatas gali būti panaudojamas kaip priedas į gyvulių pašarus.
Fosfatavimo dumblo maišymas su šarminiu tirpalu, mišinio džiovinimas ir sukepinimas 500-1300ºC temperatūroje dalyvaujant reduktoriams dumble esančius fosfatus paverčia į tirpias fosfatų druskas, redukuoja cinką ir geležį į metalinį būvį ir išgarina cinką iš reakcijos zonos. Plaunant sukepintus papločius vandeniu gaunami tirpūs fosfatai ir geležis. Toks procesas pateiktas JAV patente 3 653 875. Šis procesas komerciškai nebuvo realizuotas dėl savo brangumo ir savo daugialaipsniškumo. Be to, perdirbimas užtrunka maždaug vieną dieną, dėl ko jis negali būti pritaikytas nuolatiniam medžiagų atgavimo procesui.
JAV patente 5 273 667 pasiūlytas procesas, kuris numato fosfatavimo dumblo surinkimą, jo nusausinimą filtruojant, džiovinimą padidintoje temperatūroje, kol drėgmės kiekis liks mažesnis kaip 10% ir išdžiovinto dumblo smulkinimas iki dalelių dydžio sijojamų per 20 numerio sietą. Išdžiovintas ir sumaltas fosfatavimo dumblas yra puikus priedas, tepalams naudojamiems metalų apdirbimo, metalų formavimo pramonėje, bei pramoniniam tepimui.
JAV patente 4 986 977 siūloma fosfatavimo dumblą apdoroti vandeniniu šarmo tirpalu, kol pH bus daugiau kaip 10, tokioje terpėje iškris geležies hidroksido nuosėdos. Geležies hidroksidas atskiriamas, o vandeninė fazė parūgštinama iki pH 7 – 10, tokioje terpėje iškrenta cinko hidroksidas. Trečiajame tirpale yra šarminių metalų druskos praktiškai be fosfato jonų. Nors šis metodas ir yra tiesioginio fosfatavimo dumblo šalinimo patobulinimas, tačiau jis nepanaikina atliekų šalinimo problemos. Maža to, trečiajame vandeniniame tirpale gali būti nedideli toksiškų teršalų kiekiai, kurie gali labai apsunkinti kietų liekanų utilizavimą ar šalinimą. Procesas yra sudėtingas ir reikalaujantis daug laiko, o geležies fazė būna užteršta sunkiaisiais metalais, dėl ko negali būti panaudota kaip priedas gyvulių pašarams.
JAV patente 5 198 020 aprašomas cinko šalinimo iš fosfatavimo proceso dumblo būdas. Fosfatavimo proceso dumblas maišomas su priedais, kurie su fosfatavimo proceso dumble esančiais fosforo turinčiais komponentais sudaro į šlaką panašius geležies, kalcio ir/arba bario junginius. Mišinys redukuojančioje aplinkoje reaguoja ne mažesnėje kaip 800ºC temperatūroje. Pirminis mišinio aglomeravimas arba granuliavimas būtų palankesnis proceso vykdymui.Geležies junginių susidarymui pageidautina temperatūra ne žemesnė kaip 900ºC, geriau 1000ºC, geriausia ne žemesnė kaip 1100ºC. Tinkamiausias priedas – metalurgijos dulkės.Geležies junginių susidarymui geriausia parinkti , kad Fe:P molinis santykis būtų 1,0, jei reakcijos temperatūra ≤950ºC; kai reakcijos temperatūra tarp 950 ir 1050ºC – 1,5; ir ne mažiau 2,0, kai reakcijos temperatūra ≥ 1050ºC. Kalcio ir/arba bario junginių susidarymui Ca:P arba Ba:P molinis santykis turi būti didesnis kaip 1,5. Šiuo metodu vertingos fosforo ir cinko turinčios medžiagos transformuojamos į tinkamas naudojimui formas.
Jefferson Caponero ir Jorge A.S. Tenorio savo straipsnyje aprašo laboratorinius tyrimus, kuriuose fosfatavimo dumblas panaudojamas klinkerio gamyboje. Buvo paruošiami klinkerio žaliavos ir fosfatavimo dumblo mišiniai. Šie mišiniai buvo deginami elektros krosnyje 1450ºC temperatūroje 10 minučių. Tyrimo rezultatai parodė, kad klinkerizacijos procesas nesutrinka pridėjus iki 7,0% dumblo. Netipinių fazių susidarymas nebuvo pastebėtas pridedant iki 5% dumblo.
Patricia de Oliveira Gifffoni ir Lisete Celina Lange tyrė galimybę fosfatavimo dumblą panaudoti keraminių blokų ir plytų gamyboje siekiant sumažinti fosfatavimo atliekų poveikį aplinkai ir taupyti gamtines žaliavas. Atlikta bandinių analizė parodė, kad rekomenduojamas fosfatavimo dumblo kiekis gali būti 10% molio masės. Darbo rezultatai taip pat parodė, kad plytos, kurių sudėtyje yra 10% fosfatavimo dumblo, nekelia jokio pavojaus aplinkai.
Fosfatavimo dumblo perdirbimas yra užpatentuotas ir Japonijoje.
Patente JP6016403, kaip nurodyta angliškoje santraukoje, aprašomas metodas, kuriame fosfatavimo dumblas disperguojamas vandenyje ir sumaišomas su H tipo stipriai rūgštine katijonitine derva. Vėliau kieta ir skysta tirpalo fazės atskiriamos, gautas tirpalas koncentruojamas ir iš jo ekstrahuojant tirpikliais gaunama švari fosforo rūgštis. Iš tirpalo gaminamas fosfatavimo preparatas, arba sumaišius su disperguojamomis kalcio druskomis gaunamas kalcio fosfatas.
Patente JP8053771, kaip nurodoma santraukoje anglų kalba, aptariamas metodas, kuriuo fosfatavimo dumblas paverčiamas netirpiu baziniu geležies fosfatu. Tirpalas, kuriame yra 50 % (pagal masę) fosfatavimo dumblo, apdorojamas aukštoje uždarame inde 150ºC temperatūroje ir esant 4 kg/cm2 slėgiui. Po apdirbimo nuosėdos nufiltruojamos, gautas bazinis geležies fosfatas aplinkosauginiu požiūriu yra nepavojingas.
Fosfatavimo nuosėdų ir dumblo utilizavimo problema nuolat sprendžiama įvairiais būdais visame pasaulyje. Kadangi kristalinio (cinko) fosfatavimo metu susidaro daug nuosėdų, tai visi mano laisvai prieinamuose šaltiniuose surasti nuosėdų šalinimo būdai aptaria šio proceso nuosėdų perdirbimą.
Kristalinio (cinko) fosfatavimo dumblo (sauso) sudėtyje (bendruoju atveju) yra 20% geležies, 10% cinko, 1 – 3 % mangano, <1% nikelio ir 50-55% fosfatų. Amorfinio fosfatavimo nuosėdų sudėties turimuose šaltiniuose nepavyko rasti. Tačiau galima daryti išvadą, kad jose turėtų būti geležies ir fosfatų, o taip pat, priklausomai nuo panaudoto preparato, molibdeno ir fluoridų pėdsakų. Kadangi amorfinis fosfatavimas plačiai derinamas su tepalo šalinimo operacija, tai dumble gali būti įvairios kilmės ir sudėties priemaišų, apie kurias turimuose šaltiniuose taip pat nebuvo jokios informacijos. Aptariant nuosėdas, susidariusias po tirpalų neutralizavimo, galima pasakyti, kad jose be aukščiau paminėtų komponentų dar yra didelis kiekis kalcio fosfatų, kalcio hidroksido ir kalcio sulfato.
Iš įvairių metodų, pasiūlytų fosfatavimo dumblui perdirbti dažniausiai siūlomi pirometalurginiai metodai – redukcinis sukepinimo procesas, kurio metu atgaunami metalai cinkas, geležis ir nikelis bei natrio fosfatas; šlapi cheminiai procesai, kuriuose reikalingi komponentai iš fosfatavimo nuosėdų išplaunami rūgštimis ir šarmais ; ėsdinimas mineralinėmis rūgštimis ir kt.
JAV patente 5 350 517 aprašomas procesas, kuriame fosfatavimo dumblas tirpinamas azoto rūgštyje, geležis selektyviai ekstrahuojama skystinės ekstrakcijos būdu, o tokiu būdu gautas ekstraktas panaudojamas cinko fosfato tirpalui gaminti. Naudojamas ekstrahentas 2-etilheksilo alkoholio ir fosforo rūgšties tirpalas žibale.
Didžiosios Britanijos patente 1545515 siūloma panaudoti mineralines rūgštis cinko ir fosfato jonų ekstrahavimui iš fosfatavimo dumblo ir po to ekstraktą panaudoti fosfatavimo tirpalui ruošti. Be to, šis patentas taip pat siūlo šarmu išplauti fosfato jonus iš neištirpusių liekanų, kuriose yra geležies ir fosfato jonų, tokiu būdu lieka tik geležies turinčios atliekos. Šarminiame skystyje esantys fosfatai nusodinami cinko fosfato pavidalu ir gali būti panaudoti fosfatavimo tirpalų gamybai.
JAV patente 5 376 342 aprašomas procesas, kurį sudaro tokios stadijos: (1) dumblo ištirpinimas fosforo rūgštyje; (2) neištirpusių kietųjų medžiagų filtravimas; (3) geležies fosfato nusodinimas ir atgavimas ir (4) pridėjimas į cinko fosfato turinčią skystą fazę reikalingų metalų ir gauto tirpalo panaudojimas fosfatavimo vonios papildymui. Šiame procese išsodintas geležies fosfatas gali būti panaudojamas kaip priedas į gyvulių pašarus.
Fosfatavimo dumblo maišymas su šarminiu tirpalu, mišinio džiovinimas ir sukepinimas 500-1300ºC temperatūroje dalyvaujant reduktoriams dumble esančius fosfatus paverčia į tirpias fosfatų druskas, redukuoja cinką ir geležį į metalinį būvį ir išgarina cinką iš reakcijos zonos. Plaunant sukepintus papločius vandeniu gaunami tirpūs fosfatai ir geležis. Toks procesas pateiktas JAV patente 3 653 875. Šis procesas komerciškai nebuvo realizuotas dėl savo brangumo ir savo daugialaipsniškumo. Be to, perdirbimas užtrunka maždaug vieną dieną, dėl ko jis negali būti pritaikytas nuolatiniam medžiagų atgavimo procesui.
JAV patente 5 273 667 pasiūlytas procesas, kuris numato fosfatavimo dumblo surinkimą, jo nusausinimą filtruojant, džiovinimą padidintoje temperatūroje, kol drėgmės kiekis liks mažesnis kaip 10% ir išdžiovinto dumblo smulkinimas iki dalelių dydžio sijojamų per 20 numerio sietą. Išdžiovintas ir sumaltas fosfatavimo dumblas yra puikus priedas, tepalams naudojamiems metalų apdirbimo, metalų formavimo pramonėje, bei pramoniniam tepimui.
JAV patente 4 986 977 siūloma fosfatavimo dumblą apdoroti vandeniniu šarmo tirpalu, kol pH bus daugiau kaip 10, tokioje terpėje iškris geležies hidroksido nuosėdos. Geležies hidroksidas atskiriamas, o vandeninė fazė parūgštinama iki pH 7 – 10, tokioje terpėje iškrenta cinko hidroksidas. Trečiajame tirpale yra šarminių metalų druskos praktiškai be fosfato jonų. Nors šis metodas ir yra tiesioginio fosfatavimo dumblo šalinimo patobulinimas, tačiau jis nepanaikina atliekų šalinimo problemos. Maža to, trečiajame vandeniniame tirpale gali būti nedideli toksiškų teršalų kiekiai, kurie gali labai apsunkinti kietų liekanų utilizavimą ar šalinimą. Procesas yra sudėtingas ir reikalaujantis daug laiko, o geležies fazė būna užteršta sunkiaisiais metalais, dėl ko negali būti panaudota kaip priedas gyvulių pašarams.
JAV patente 5 198 020 aprašomas cinko šalinimo iš fosfatavimo proceso dumblo būdas. Fosfatavimo proceso dumblas maišomas su priedais, kurie su fosfatavimo proceso dumble esančiais fosforo turinčiais komponentais sudaro į šlaką panašius geležies, kalcio ir/arba bario junginius. Mišinys redukuojančioje aplinkoje reaguoja ne mažesnėje kaip 800ºC temperatūroje. Pirminis mišinio aglomeravimas arba granuliavimas būtų palankesnis proceso vykdymui.Geležies junginių susidarymui pageidautina temperatūra ne žemesnė kaip 900ºC, geriau 1000ºC, geriausia ne žemesnė kaip 1100ºC. Tinkamiausias priedas – metalurgijos dulkės.Geležies junginių susidarymui geriausia parinkti , kad Fe:P molinis santykis būtų 1,0, jei reakcijos temperatūra ≤950ºC; kai reakcijos temperatūra tarp 950 ir 1050ºC – 1,5; ir ne mažiau 2,0, kai reakcijos temperatūra ≥ 1050ºC. Kalcio ir/arba bario junginių susidarymui Ca:P arba Ba:P molinis santykis turi būti didesnis kaip 1,5. Šiuo metodu vertingos fosforo ir cinko turinčios medžiagos transformuojamos į tinkamas naudojimui formas.
Jefferson Caponero ir Jorge A.S. Tenorio savo straipsnyje aprašo laboratorinius tyrimus, kuriuose fosfatavimo dumblas panaudojamas klinkerio gamyboje. Buvo paruošiami klinkerio žaliavos ir fosfatavimo dumblo mišiniai. Šie mišiniai buvo deginami elektros krosnyje 1450ºC temperatūroje 10 minučių. Tyrimo rezultatai parodė, kad klinkerizacijos procesas nesutrinka pridėjus iki 7,0% dumblo. Netipinių fazių susidarymas nebuvo pastebėtas pridedant iki 5% dumblo.
Patricia de Oliveira Gifffoni ir Lisete Celina Lange tyrė galimybę fosfatavimo dumblą panaudoti keraminių blokų ir plytų gamyboje siekiant sumažinti fosfatavimo atliekų poveikį aplinkai ir taupyti gamtines žaliavas. Atlikta bandinių analizė parodė, kad rekomenduojamas fosfatavimo dumblo kiekis gali būti 10% molio masės. Darbo rezultatai taip pat parodė, kad plytos, kurių sudėtyje yra 10% fosfatavimo dumblo, nekelia jokio pavojaus aplinkai.
Fosfatavimo dumblo perdirbimas yra užpatentuotas ir Japonijoje.
Patente JP6016403, kaip nurodyta angliškoje santraukoje, aprašomas metodas, kuriame fosfatavimo dumblas disperguojamas vandenyje ir sumaišomas su H tipo stipriai rūgštine katijonitine derva. Vėliau kieta ir skysta tirpalo fazės atskiriamos, gautas tirpalas koncentruojamas ir iš jo ekstrahuojant tirpikliais gaunama švari fosforo rūgštis. Iš tirpalo gaminamas fosfatavimo preparatas, arba sumaišius su disperguojamomis kalcio druskomis gaunamas kalcio fosfatas.
Patente JP8053771, kaip nurodoma santraukoje anglų kalba, aptariamas metodas, kuriuo fosfatavimo dumblas paverčiamas netirpiu baziniu geležies fosfatu. Tirpalas, kuriame yra 50 % (pagal masę) fosfatavimo dumblo, apdorojamas aukštoje uždarame inde 150ºC temperatūroje ir esant 4 kg/cm2 slėgiui. Po apdirbimo nuosėdos nufiltruojamos, gautas bazinis geležies fosfatas aplinkosauginiu požiūriu yra nepavojingas.
2009 m. gegužės 14 d., ketvirtadienis
Šarminio nuriebinimo tirpalo neutralizavimas
Apdorojamas atvėsintas tirpalas, nes dalis neemulguoto tepalo išplaukia į paviršių tirpalui vėstant ir nusistovint. Tada reikia tirpalą parūgštinti sieros arba fosforo rūgštimi iki maždaug pH 1-2. Tokioje terpėje suyra tepalo emulsija ir visas buvęs emulguotas tepalas išplaukia į paviršių. Tepalą reikia pašalinti arba perpumpuoti tirpalą per tepalo gaudyklę (žinoma, jei prie vonios yra įrengta tokio tipo tepalo gaudyklė). Kai tepalas pašalintas, tirpalą reikia pašarminti gesintomis kalkėmis iki pH maždaug 7-8 (nes tik nuotekas su panašiu pH galima išleisti į kanalizaciją). Šarminant gesintomis kalkėmis visi tirpale esantys karbonatai ir fosfatai (kurie paprastai būna visuose nuriebinimo preparatuose) iškrenta į nuosėdas. Taip pat į nuosėdas iškrenta kalcio sulfatas (jei tirpalas buvo rūgštintas sieros rūgštimi).
Jei tirpalą rūgštintume druskos rūgštimi, emulsija suskiltų, tačiau nuotekose atsirastų chloridų, kuriuos sunku pašalinti. Beje, šarminti natrio šarmu irgi netikslinga, nes natrio druskos yra tirpios.
Susidariusias nuosėdas galima nufiltruoti įvairių tipų filtrais, arba dekantuoti ar atskirti kitokiais būdais, o nuskaidrėjusį skystį galima išleist į kanalizaciją.
Nuotekose lieka PAM, tačiau šiuolaikiniuose tepalų šalinimo preparatuose naudojamos biologiškai suyrančios PAM, todėl didelių problemų dėl į kanalizacijos tinklus patekusių detergentų neturėtų būti. ( Tiesą sakant, nuotekų tyrimo laboratorijos neturi metodų PAM išmatuoti).
Susidariusiose nuosėdose vis dar lieka šiek tiek tepalo, dėl to jos laikomos pavojingomis atliekomis ir turi būti perduotos pavojingų atliekų tvarkytojui.
Užsisakykite:
Pranešimai (Atom)
