Изучение поведения диоксинов и фуранов в процессе удаления цинка и свинца из пыли ДСП

Применение оцинкованного лома в качестве шихтового материала электросталеплавильного производства приводит к образованию металлургической пыли, пригодной для извлечения цветных металлов. Содержание хлора и органических соединений в металлошихте может привести к образованию диоксинов и фуранов в процессе электроплавки с их последующим оседанием на электросталеплавильной пыли. В предыдущем исследовании авторами установлено содержание диоксинов и фуранов в пыли на уровне 474 нг/кг пыли. Для изучения поведения диоксинов и фуранов при нагреве пыли разработана методика проведения эксперимента в муфельной печи при температурах 300, 600, 900 и 1150 °С. Исследование химического состава пыли до и после проведения эксперимента позволило установить, что при нагреве происходит десорбция диоксинов и фуранов в интервале температур 300 – 900 °С. Параллельно с десорбцией диоксинов и фуранов протекает испарение некоторых химических соединений, косвенно наблюдаемое по изменению содержания С, Na, Cl, K, Pb, Zn в образцах. В изученном интервале температур содержание С, Na, Cl снижается до нуля; содержание K уменьшается на 81 %; Pb – на 83,5 %. Снижение содержания цинка не превышает 5 %. Изменение содержания остальных компонентов невелико. Полученные данные подтверждают преимущественное нахождение хлора в неорганических соединениях в виде NaCl и KCl, наряду с незначительным присутствием в форме ZnCl, PbCl и PbCl₂ . Исследование показало необходимость учета присутствия диоксинов и фуранов при создании технологий, направленных на переработку металлургической пыли. Предлагается вводить высокотемпературную обработку пыли (>850 °С) с последующим орошением отходящих газов известковым молочком. Наиболее рациональным представляется принятие мер по снижению эмиссии диоксинов и фуранов в ДСП: проведение дожигания отходящих газов с последующим резким охлаждением во избежание вторичного синтеза экотоксикантов или сокращение количества хлорсодержащих и органических материалов при предварительной подготовке металлошихты.

1. Mohammad Al-Harahsheha, Awni Al-Otoom, Leema Al-Makhadmah, Ian E. Hamilton, Sam Kingman, Sameer Al-Asheha, Muhanned Hararah. Pyrolysis of poly (vinyl chloride) and–electric arc furnace dust mixtures // Journal of Hazardous Materials. 2015. No. 299. P. 425 – 436.

2. Mohammad Al-harahsheh, Jomana Al-Nu’airat, Awni Al-Otoom etc. Treatments of electric arc furnace dust and halogenated plastic wastes: A review // Journal of Environmental Chemical Engineering. 2019. Vol.7. No 1. Article 102812.

3. Mamdouh Omran, Timo Fabritius. Utilization of blast furnace sludge for the removal of zinc from steelmaking dusts using microwave heating // Separation & Purification Technology. 2019. No. 210. P. 867 – 884.

4. Bruckard W.J., Davey K.J., Rodopoulos T. etc.Water leaching and magnetic separation for decreasing the chloride level and upgrading the zinc content of EAF steelmaking baghouse dusts // International Journal of Mineral Processing. 2005. No. 75. P. 1 – 20.

5. Xiaolong Lin, Zhiwei Peng, Jiaxing Yan etc. Pyrometallurgical recycling of electric arc furnace dust // Journal of Cleaner Production. 2017. No. 149. P. 1079 – 1100.

6. Gomez E., Amutha Rani D., Cheeseman C.R. etc.Thermal plasma technology for the treatment of wastes: A critical review // Journal of Hazardous Materials. 2009. No. 161. P. 614 – 626.

7. Wei-Sheng Chen, Yun-Hwei Shen, Min-Shing Tsai, Fang-Chih Chang. Removal of chloride from electric arc furnace dust // Journal of Hazardous Materials. 2011. No. 190. P. 639 – 644.

8. Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzina, Nestor Cezar Heckb, Antônio Cezar Faria Vilelac. EAF dust: An overview on the influences of physical, chemical and mineral features in its recycling and waste incorporation routes // Journal of Materials Research & Technology. 2016. No. 4. P. 194 – 202.

9. Бердников В.И., Гудим Ю.А. Условия образования диоксинов при высокотемпературном сжигании хлорсодержащих материалов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2015. № 2. С. 77 – 82.

10. Utigard T.A., Friesen K., Roy R.R. etc. The properties and uses of fluxes in molten aluminum processing // The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society (TMS). 1998. No. 11. P. 38 – 43.

11. Pedro Antunes, Paula Viana, Tereza Vinhas etc. Emission profiles of polychlorinated dibenzodioxins, polychlorinated dibenzofurans (PCDD/Fs), dioxin-like PCBs and hexachlorobenzene (HCB) from secondary metallurgy industries in Portugal // Chemosphere. 2012. No. 88. P. 1332 – 1339.

12. Haifeng Li, Wenbin Liu, Chen Tang etc. Emission profiles and formation pathways of 2,3,7,8-substituted and non-2,3,7,8-substituted polychlorinated dibenzo-p-dioxins and dibenzofurans in secondary copper smelters // Science of the Total Environment. 2019. No. 649. P. 473 – 481.

13. Кузнецов Н.П., Тетенев В.А., Хайбулин Р.Г. Технические решения по предотвращению образования диоксинов при термической утилизации промышленных отходов // Обезвреживание, утилизация и переработка промышленных отходов. 2014. № 2. С. 7 – 12.

14. Mukherjee A., Debnath B., Sadhan Kumar Ghosh. A review on technologies of removal of dioxins and furans from incinerator flue gas // Procedia Environmental Sciences. 2016. No. 35. P. 528 – 540.

15. Davy C.W. Legislation with respect to dioxins in the workplace // Environment International. 2004. No. 30. P. 219 – 233.

16. Brenda Eskenazi, Marcella Warner, Paolo Brambilla etc. The Seveso accident: A look at 40 years of health research and beyond // Environment International. 2018. No. 121. P. 71 – 84.

17. Rezaei E., Farahani A., Buekens A. etc. Dioxins and furans releases in Iranian mineral industries // Chemosphere. 2013. No. 91. P. 838 – 843.

18. Мещеряков А.В. Рукавные фильтры для металлургии на европейский уровень качества // Сб. докл. IV Междунар. конф. «Металлургия – ИНТЕХЭКО – 2011» (Москва, 29 – 30 марта 2011 г.). – М.: ООО «ИНТЕХЭКО», 2011. С. 77 – 79.

19. Симонян Л.М., Демидова Н.В. Диоксины и фураны в цинкосодержащей металлургической пыли: процессы формирования и поведение // Изв. вуз. Черная металлургия. 2019. Т. 62. № 7. С. 557 – 563.

20. Караченцова А.Н., Пономарев А.Я. Проблемные вопросы обеспечения экологической безопасности при утилизации хлорорганических пестицидов // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. 2014. № 4. С. 208 – 213.

21. Корнеев С.В., Кабишов С.М. Экологические аспекты использования металлолома в металлургическом производстве // Литье и металлургия. 2015. № 4. С. 123 – 130.