Голубев Олег Валентинович. Исследование техногенного элементопотока хрома и возможностей экологически безопасной утилизации шламов хроматного производства методами черной металлургии

Краткое описание

Голубев Олег Валентинович. Исследование техногенного элементопотока хрома и возможностей экологически безопасной утилизации шламов хроматного производства методами черной металлургии : Дис. ... канд. техн. наук : 05.16.07 : Москва, 2003 137 c. РГБ ОД, 61:04-5/911

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ
(ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
На правах рукописи
ГОЛУБЕВ ОЛЕГ ВАЛЕНТИНОВИЧ
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОГЕННОГО ЭЛЕМЕНТОПОТОКА ХРОМА
И ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНОЙ
УТИЛИЗАЦИИ ШЛАМОВ ХРОМАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА
МЕТОДАМИ ЧЁРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ
Специальность 05.16.07 - металлургия
техногенных и вторичных ресурсов
ДИССЕРТАЦИЯ
на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Научный руководитель - кандидат технических наук доцент Черноусое П.И.
МОСКВА
2003

Содержание
і
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ХРОМ, ЕГО НАХОЖДЕНИЕ В ПРИРОДЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКОМ 5
1.1. ПОЛОЖЕНИЕ В ПЕРИОДИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ, ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХРОМА 5
1.2. ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОТКРЫТИИ ХРОМА 8
, t 1.3. ХРОМ в ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ 9
1.3.1. Содержание хрома в литосфере Земли 9
• .
j 1.3.2. Минералогия хрома 10
1.3.3. Содержание и поведение хрома в почвах 14
1.3.4. Хром в природных и техногенных водах 17
1.3.5. Хром в атмосфере 18
1.3.6. Хром в биосфере. 19
1.4. РЕТРОСПЕКТИВА ПРИМЕНЕНИЯ ХРОМА В ПРОМЫШЛЕННОСТИ 20
1.5. РЕСУРСЫ И ДОБЫЧА ХРОМСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 22
1.6. ХРОМ В СОВРЕМЕННОМ ПРОМЫШЛЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ 26
1.6.1. Применение хрома при производстве сплавов с особыми свойствами 27
1.6.2. Использование хромитовых руд в огнеупорном производстве 33
^ t
1.6.3. Производство химических соединений хрома 34
' * *■ 1.7. ШЛАМЫ ХРОМАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА 37
і
*
1.7.1. Общие сведения о хроматах 3 7
1.7.2. Технология производства хроматов и источники образования хроматных шламов. 43
1.7.3. Токсическое действие соединений, содержащих Cr(VI) 47
1.7.4. Анализ известных методов утилизации шламов хроматного производства 52
ВЫВОДЫ 55
ГЛАВА 2. ДВИЖЕНИЕ ХРОМА В ПРИРОДНОЙ И ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДАХ 57
2.1. ПУТИ И ОБЪЁМЫ МИГРАЦИИ ХРОМА В ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ 58
2.2. СОВРЕМЕННАЯ СХЕМА ПРОМЫШЛЕННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ХРОМА 61
2.3. ЭЛЕМЕНТОПОТОК ХРОМА В ПРИРОДНОЙ И ТЕХНОГЕННОЙ СРЕДАХ 67
2.3.1. Методика построения элементопотоков 67
' 2.3.2. Построение элементопотока хрома в природной и техногенной средах 69
_ 2.3.3. Анализ элементопотока хрома в природной и техногенной средах 75
* 2.3.4. Элементопоток хрома на металлургическом предприятии полного цикла для условий
Череповецкого металлургического комбината 77
2.3.5. Анализ элементопотока хрома на металлургическом предприятии полного цикла 90
Выводы 93
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ШЛАМОВ 
3.1. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОВЕДЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ХРОМА В СЛОЖНЫХ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ
СИСТЕМАХ 94
3.1.1. Теоретические основы и методика проведения термодинамического анализа 94
3.1.2. Выбор исходных данных для термодинамического анализа 96
3.1.3. Некоторые результаты термодинамического анализа 100
3.2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И УТИЛИЗАЦИИ ШЛАМОВ
ХРОМАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА 104
3.2.1. Описание объекта исследования 104
3.2.2. Подготовка шлама к высокотемпературной обработке 106
3.2.3. Высокотемпературная обработка окускованных шламов 108
3.3. МИКРОСКОПИЧЕСКОЕ И РЕНТГЕНОФАЗОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ШЛАМОВ ХРОМАТНОГО ПРОИЗВОДСТВА... 113
3.3.1. Методика проведения рентгенофазового анализа 114
3.3.2. Методика проведения микроскопического исследования 117
3.3.3. Результаты ренгенофазового и микроскопического исследований и их анализ 118
ВЫВОДЫ 129
ВЫВОДЫ 131
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Список литературы

Выводы
В целом по работе можно сделать следующие выводы:
1. Определено, что в настоящее время мощность техногенной и природной составляющих элементопотока хрома сопоставимы и составляют соответственно 4083 и 2590 тыс. т в год. При этом основное количество природного хрома концентрируется в донных отложениях Мирового океана, что делает его недоступным для использования в хозяйственной деятельности человека даже в отдалённом будущем. В то же время основная часть техногенного потока хрома распределяется между металлофондом, накопление в котором составляет 56 % от всего добываемого хрома и отходами горнодобывающей, металлургической и химической промышленности, в которых накапливается 27 % всего добываемого хрома. Хром, находящийся в этих «аккумуляторах» потенциально доступен для извлечения, причём, хром, накопленный в составе металлофонда, активно используется уже на совре¬менном этапе развития технологии. Остальные 17 % хрома, используемого в промышленном производстве, безвозвратно рассеивается в окружающей среде в процессах производства и потребления хромсодержащей продукции.
2. Проведён термодинамический анализ поведения более чем 25 соединений хро¬ма при термообработке в различных термодинамических условиях, в том числе в смесях с различной массовой долей железорудного концентрата. Показано, что для технологии переработки шламов оптимальным является интервал тем¬ператур от 1000 до 1500 °С.
3. На основе данных термодинамического анализа проведены лабораторные ис-следования, показавшие, что при термообработке окускованных шламов со-единения хрома не образуют самостоятельных фаз, а хром переходит либо в шпинельную структуру магнетита, либо в силикатную связку, что исключает его возможное токсичное воздействие на окружающую среду при дальнейшей переработке в восстановительных агрегатах (доменных печах).