Дослідження можливості утилізації продуктів феритизаційної переробки гальванічних відходів в складі лужних цементів

Автор(и)

  • Gennadii Kochetov Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-0041-7335
  • Oleksandr Kovalchuk Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0001-6337-0488
  • Dmitry Samchenko Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0003-3305-8180

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215129

Ключові слова:

гальванічні відходи, феритизація, лужні цементи, важкі метали, осади, вилуговування, електромагнітні імпульси.

Анотація

Проведено дослідження продуктів феритизаційної переробки гальванічних відходів: шламів і відпрацьованих технологічних розчинів. В результаті експериментів з динамічного вилуговування іонів важких металів визначено іммобілізаційні властивості осадів, які отримані при різних технологічних параметрах процесу феритизації. Показано, що рівень іммобілізації важких металів у феритних осадах після вилуговування становить 99,96 % мас., а в осадах традиційної нейтралізації стічних вод <97,83 % мас. Проведені дослідження визначають можливість надійної утилізації феритизованих гальванічних відходів – їх введення в шихту для отримання лужних цементів. Встановлено, що основними кристалічними фазами в структурі лужних цементів із феритними осадами є кальцит, кварц і ферити важких металів. Крім того, виявлені желеподібні новоутворення, які у подальшому здатні до кристалізації. Такі новоутворення надійно зв’язують важки метали в хімічній структурі цементу. Встановлено, що при використанні до 10 % мас. феритних осадів в загальній масі цементу, міцність при стиску штучного каменю сягає 40 МПа, що відповідає вимогам діючого стандарту. Хімічну стійкість матриці лужних цементів з використанням феритних осадів підтверджено дослідженням вилуговування важких металів протягом однієї доби в нейтральному, лужному та кислому середовищах. Показано, що ступінь іммобілізації іонів важких металів в цементі із вмістом феритного осаду 30 % мас. становить >99,98 %. Крім того, концентрації іонів важких металів при вилуговуванні відповідають вимогам вітчизняним і міжнародних стандартів, щодо їх ГДК в питній воді та ґрунті. Застосування такого підходу дозволить розв’язати питання утилізації небезпечних гальванічних відходів та отримання матеріалів загальнобудівельного призначення.

Біографії авторів

Gennadii Kochetov, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Доктор технічних наук, професор

Кафедра хімії

Oleksandr Kovalchuk, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідний інститут в’яжучих речовин і матеріалів ім. В. Д. Глуховського

Dmitry Samchenko, Київський національний університет будівництва і архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Науково-дослідна частинa

Посилання

  1. Boshnyak, M. V., Galimianov, A. R., Kolmachikhina, O. B. (2018). Evaluation of the Processing Opportunity of Galvanic Production Sludges with Nickel Recovery. Solid State Phenomena, 284, 790–794. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.284.790
  2. Pashayan, А. А., Karmanov, D. А. (2018). Recycling of Electroplating Wastes without Formation of Galvanic Sludges. Ecology and Industry of Russia, 22 (12), 19–21. doi: http://doi.org/10.18412/1816-0395-2018-12-19-21
  3. De Oliveira, C. L. M., de Paula Filho, F. J., Moura, J. V. B., Freitas, D. M. G., Santiago, M. O. (2018). Characterization of Galvanic Sludges Waste Derived of the Metal Plating Industry from Cariri Region, Northeastern of Brazil. Materials Science Forum, 930, 541–545. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.930.541
  4. Zlebek, T., Hodul, J., Drochytka, R. (2018). Repairing composite using hazardous waste containing heavy metals. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 385, 012068. doi: http://doi.org/10.1088/1757-899x/385/1/012068
  5. Król, A. (2018). Effect of high temperature on immobilization of heavy metals in concrete with an addition of galvanic sludge. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 109, 331‒339. doi: http://doi.org/10.2495/wm080351
  6. González-Corrochano, B., Alonso-Azcárate, J., Rodríguez, L., Lorenzo, A. P., Torío, M. F., Ramos, J. J. T. et. al. (2016). Valorization of washing aggregate sludge and sewage sludge for lightweight aggregates production. Construction and Building Materials, 116, 252–262. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.04.095
  7. Bednarik, V., Vondruska, M., Koutny, M. (2005). Stabilization/solidification of galvanic sludges by asphalt emulsions. Journal of Hazardous Materials, 122 (1-2), 139–145. doi: http://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2005.03.021
  8. Kovalchuk, O., Grabovchak, V., Govdun, Y. (2018). Alkali activated cements mix design for concretes application in high corrosive conditions. MATEC Web of Conferences, 230, 03007. doi: http://doi.org/10.1051/matecconf/201823003007
  9. Castañeda Bocanegra, J. J., Espejo Mora, E., Cubillos González, G. I. (2017). Encapsulation in ceramic material of the metals Cr, Ni, and Cu contained in galvanic sludge via the solidification/stabilization method. Journal of Environmental Chemical Engineering, 5 (4), 3834–3843. doi: http://doi.org/10.1016/j.jece.2017.07.044
  10. Ol’shanskaya, L. N., Lazareva, E. N., Bulkina, L. A. (2016). Recycling of Heavy Metals and Their Compounds from Galvanic Sludges to Produce Pigments and Fillers and the Active Species of Nickel–Iron (Cadmium) Battery Cathodes. Chemical and Petroleum Engineering, 52 (1-2), 138–142. doi: http://doi.org/10.1007/s10556-016-0163-z
  11. Vilarinho, C., Teixeira, J., Araújo, J., Carvalho, J. (2017). Effect of time and acid concentration on metal extraction from galvanic sludges. ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. Proceedings (IMECE), 14, 71370. doi: http://doi.org/10.1115/imece2017-71370
  12. Huyen, P. T., Dang, T. D., Tung, M. T., Huyen, N. T. T., Green, T. A., Roy, S. (2016). Electrochemical copper recovery from galvanic sludge. Hydrometallurgy, 164, 295–303. doi: http://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.06.028
  13. Makovskaya, O. Y., Kostromin, K. S. (2019). Leaching of Non-Ferrous Metals from Galvanic Sludges. Materials Science Forum, 946, 591–595. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.946.591
  14. Kumar, M., Dosanjh, H. S., Singh, H. (2019). Biopolymer modified transition metal spinel ferrites for removal of fluoride ions from water. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 12, 100237. doi: http://doi.org/10.1016/j.enmm.2019.100237
  15. Heuss-Aßbichler, S., John, M., Klapper, D., Bläß, U. W., Kochetov, G. (2016). Recovery of copper as zero-valent phase and/or copper oxide nanoparticles from wastewater by ferritization. Journal of Environmental Management, 181, 1–7. doi: http://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.05.053
  16. Kochetov, G., Prikhna, T., Kovalchuk, O., Samchenko, D. (2018). Research of the treatment of depleted nickel­plating electrolytes by the ferritization method. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (93)), 52–60. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.133797
  17. Birčáková, Z., Füzer, J., Kollár, P., Streckova, M., Szabó, J., Bureš, R., Fáberová, M. (2019). Magnetic properties of Fe-based soft magnetic composite with insulation coating by resin bonded Ni-Zn ferrite nanofibres. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 485, 1–7. doi: http://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.04.060
  18. Marciniak, K., Grabowska, K., Stempień, Z., Ciesielska-Wróbel, I., Ciesielska-Wróbel, I., Rutkowska, A., Taranek, D. (2016). Woven Fabrics Containing Hybrid Yarns for Shielding Electromagnetic Radiation. Fibres and Textiles in Eastern Europe, 24 (6 (120)), 109–115. doi: http://doi.org/10.5604/12303666.1221744
  19. Antipov, V. B., Potekaev, A. I., Vorozhtsov, A. B., Melentyev, S. V., Tsyganok, Y. I. (2016). Radio-Absorbing Nanocoatings on Corrugated Surfaces. Russian Physics Journal, 59 (8), 1225–1230. doi: http://doi.org/10.1007/s11182-016-0895-4
  20. Kryvenko, P., Guzii, S., Kovalchuk, O., Kyrychok, V. (2016). Sulfate Resistance of Alkali Activated Cements. Materials Science Forum, 865, 95–106. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.865.95
  21. Kovalchuk, O., Kochetov, G., Samchenko, D. (2019). Study of service properties of alkali-activated cement using wastewater treatment residues. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 708, 012087. doi: http://doi.org/10.1088/1757-899x/708/1/012087
  22. Kovalchuk, O., Kochetov, G., Samchenko, D., Kolodko, A. (2019). Development of a technology for utilizing the electroplating wastes by applying a ferritization method to the alkaline­activated materials. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (10 (98)), 27–34. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.160959
  23. Kochetov, G., Prikhna, T., Samchenko, D., Kovalchuk, O. (2019). Development of ferritization processing of galvanic waste involving the energy­saving electromagnetic pulse activation of the process. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (102)), 6–14. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.184179
  24. Kovalenko, V. L., Kotok, V. A., Sykchin, A. A., Mudryi, I. A., Ananchenko, B. A., Burkov, A. A. et. al. (2016). Nickel hydroxide obtained by high-temperature two-step synthesis as an effective material for supercapacitor applications. Journal of Solid State Electrochemistry, 21 (3), 683–691. doi: http://doi.org/10.1007/s10008-016-3405-2
  25. Krivenko, P., Petropavlovskyi, O., Kovalchuk, O., Rudenko, I., Konstantynovskyi, O. (2020). Enhancement of alkali-activated slag cement concretes crack resistance for mitigation of steel reinforcement corrosion. E3S Web of Conferences, 166, 06001. doi: http://doi.org/10.1051/e3sconf/202016606001

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-10-31

Як цитувати

Kochetov, G., Kovalchuk, O., & Samchenko, D. (2020). Дослідження можливості утилізації продуктів феритизаційної переробки гальванічних відходів в складі лужних цементів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(10 (107), 6–13. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.215129

Номер

Том 5 № 10 (107) (2020): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Gennadii Kochetov, Oleksandr Kovalchuk, Dmitry Samchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.