Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Vörösiszapok kezelése és hasznosítása Szépvölgyi János MTA Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet 1.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Vörösiszapok kezelése és hasznosítása Szépvölgyi János MTA Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet 1."— Előadás másolata:

1 Vörösiszapok kezelése és hasznosítása Szépvölgyi János MTA Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet 1

2 Helyzetkép It has been estimated that in 2000, the global inventory of bauxite residue stood at about 2 billion tons and is likely to reach 4 billion tons by 2015 unless improved means of storage, rehabilitation and re-use options are developed in large scale. International Aluminium Institute,

3 A vörösiszap képződése világprobléma 3 Mennyiségi okok miatt Földrajzi okok miatt Forrás: CSIRO Document DMR-3608, May 2009.

4 A VÖRÖSISZAP TULAJDONSÁGAI 4

5 Képződés: Bayer-technológia A bauxit feltárása és Al-tartalmának elválasztása Feltárási körülmények Laterit-bauxitok: o C, 1-3 atm, 3,5-4,9 M NaOH Karszt-bauxitok: o C, 3-6 atm, 3,5-8,7 M NaOH Egy tonna Al 2 O 3 előállításához 1,9 – 3,6 tonna bauxitot kell feldolgozni 5 Forrás: CSIRO Document DMR-3608, May 2009.

6 Technológia vs. tulajdonságok Technológiai lépés Bauxitőrlés Kovasavtalanítás Feltárás Ülepítés Tulajdonságok változása Szemcseméret, fajlagos felület Reológiai jellemzők, összetétel CAS kialakulása Kémiai, ásványos összetétel Na-tartalom, pH nő Alumínium oldatba kerül, elválik Stabilabb fázisok alakulnak ki Adalékok bevitele Aluminátlúg + vörösiszap 6

7 Technológia vs. tulajdonságok Technológiai lépés Mosás Szűrés, besűrítés Tulajdonság változása Flokkulensek adagolása NaOH, NaAl(OH) 4 visszanyerése Szilárdanyag-tartalom növelése További szűrési segédanyagok További mosás 7

8 Feltárási maradék vagy vörösiszap? Vörösiszap: összetett anyag – Bauxit feltárás szilárd maradéka + Na 2 O + egyéb anyagok – Erősen lúgos (pH = 11-13)  veszélyes a környezetre Feltárási maradék – Oldhatatlan alkotók (FeOOH, SiO 2, NAS, CAS, CaCO 3, Na 2 O  TiO 2 ) – Pórusvíz (10x hígabb a feltáró oldatnál, de még erősen lúgos) – CaCO 3, TCA, kalcium-aluminát-karbonát pH pufferként viselkednek Na 2 O-tartalom – Oldatban levő (szabad) Na 2 O (NaOH) – Kémiailag kötött Na 2 O – Összes Na 2 O 8

9 Az Ajkán kitárolt bauxitmaradékok 9 VÖRÖSISZAPOK Szárazanyag-tartalmuk  30 %, pH-juk 11-12

10 Ajkai vörösiszapok összetétele 10 Alkotóm/m % Fe 2 O 3 37,0 ± 2,6 SiO 2 20,0 ± 2,7 Al 2 O 3 14,3 ± 1,6 Na 2 O4,8 ± 1,3 TiO 2 3,8 ± 0,5 FőalkotókRitkafémek Alkotómg/kg Ce188 ± 18 La299 ± 63 Nb100 ± 12 Sc120 ± 8 Sm127 ± 18 Y121 ± 24 V866 ± 110 Zr1001 ± 81 Összesen2822 Forrás: PE – MTA KK AKI kazettából gyűjtött 50 minta átlaga

11 Ajkai vörösiszapok egyéb alkotói EU: a vörösiszap nem veszélyes hulladék – European Waste Catalogue and Hazardous Waste List Ajkai vörösiszap  magas pH  veszélyes Összetételére nincsenek határértékek Környezeti hatás: mi legyen a vonatkoztatási alap? – Földtani közeg (6/2009 (IV. 14.) KvVM-EüM-FVM) – Szennyvíziszap (50/2001 (IV. 3.) Korm. rendelet) 11 Veszélyes, vagy nem?

12 Ajkai vörösiszapok mellékalkotói Alkotó Koncentráció (mg/kg)Határérték (mg/kg) AKI 1AKI 2Földtani közegSzennyvíziszap As14034,61575 Cd<0, Cr65084, Hg5,1<0, Ni19668, Pb19348, Zn52,340,2200 Összesen Mintavétel: október 5. Kolontár térsége

13 Ajkai vörösiszapok fázisviszonyai 13 Fő kristályos alkotók – Göthit (FeOOH) – Hematit (α-Fe 2 O 3 ) Fő Al-tartalmú fázis – Böhmit (AlOOH) Egyéb fázisok – Kalcit (CaCO 3 ) – CAS – Szodalitok (NAS) – Rutil, anatáz (TiO 2 ) – Nátrium-titanát

14 Ajkai vörösiszapok morfológiája 14 Átlagos szemcseméret: 31 µm

15 Ajkai vörösiszapok morfológiája 15 Primer szemcseméret: nm Fajlagos felület: 15 m 2  g -1  átlagméret 125 nm A vörösiszap nanoanyag SEMTEM

16 Tömbi és felületi összetétel AlkotóTömbi (m/m %)Felületi (m/m %)Felületi/tömbi Fe25,926,61,03 Si9,35,60,60 Al7,612,61,66 Na3,64,91,36 Ti2,34,21,83 16 Felületen nátrium-aluminát (NaAlO 2 ) és nátrium-titanát (Na 2 TiO 3 ) Primer szemcsék stabilis agglomerátumokat alkotnak

17 NÁTRIUM-TARTALOM JELENTŐSÉGE Jellemző érték 3-5% 17

18 Miért fontos a vörösiszap Na 2 O-tartalma? Technológia és gazdaságosság – Na 2 O veszteség Tárolás és környezetvédelem – Magas pH  környezeti kockázat Hasznosítás és feldolgozás – Na 2 O-tartalom gátolja 18 TechnológiaFeldolgozásLerakás Na 2 O

19 Hogyan csökkenthető a Na 2 O-tartalom? Oldatban levő (szabad) Na 2 O – Tárolás előtt: elválasztás, visszavezetés – Tárolás közben: ülepítés, elválasztás, semlegesítés (pl. CO 2 ) Pórusokban levő Na 2 O – Tárolás közben: hígítás / semlegesítés – Pufferhatás miatt nehezen csökkenthető a pH Kémiailag kötött Na 2 O – Kémiai átalakításokkal – Biotechnológiai módszerekkel 19 Bonyolult feladat

20 Újszerű kezelési megoldások Vákuum dobszűrők  száraz lerakás Szűrés hipernyomású gőzzel  folyadékok és sók eltávolítása 20

21 VÖRÖSISZAPOK TÁROLÁSA 21

22 Tárolási lehetőségek Tárolási módszer Kiadagolás tengervízbe Nedves tárolás Száraz felrakás Száraz tárolás Lerakott vörösiszap Mosott, szűrt Szárazanyag: 30-40% Mosott, szűrt Szárazanyag: 30-40% Pasztaszerű, tixotróp Szárazanyag: 48-55% Száraz lepény Szárazanyag: >65% 22

23 ALCOA: száraz felrakás 23

24 Nemzetközi tendenciák 24 Nedves tárolás Tengerbe öntés Ismeretlen Száraz tárolás 20% 40% 60% 80% 100% Forrás: CSIRO Document DMR-3608, May A világ timföldtermelésének 2007-ben 44%-át adó 17 üzem adatai

25 Száraz tárolás mozgatórugói Tárolás helyigényének csökkentése Környezeti hatások minimalizálása – Lúgos oldat kiömlés elkerülése Lúgveszteség csökkentése, visszavezetés 25

26 Tárolás: további K+F igény Száraz tárolási módszerek tökéletesítése – Nedvességtartalom csökkentése <30% – Nedvességtartalom csökkentése <20% – Megbízható, nyilvános adatbázis a módszerekről A rehabilitáció javítása – Fő akadály: bauxitmaradék nagy lúgossága – Lúgosság  komplex folyadék és szilárdfázisú folyamatok – Cél: e folyamatok jobb megértése – Maradék semlegesítése  kémiai és technológiai kutatások 26

27 LEGFONTOSABB HAZAI TEENDŐK Vörösiszapok tárolása 27

28 Hazai vörösiszap lerakók Helyszín Lerakott mennyiség (Mt) Bánvölgyi György számítása (Mt)* Ajka3019 Almásfűzitő, Neszmély129,7 Mosonmagyaróvár86,4 Összesen5035,1 28 Pontos helyzetfelmérésre van szükség Tározók biztonságos működtetése Mennyiségek, összetételek, hozzáférhetőség * Száraz anyagban számolva

29 Vörösiszap további tárolása Ajkán X. tározó helyreállítása (ellenőrzés!) Új tározó kialakítása (ellenőrzés!) Bauxitmaradék (vörösiszap) lúgmentesítése Száraz tárolás 29

30 VÖRÖSISZAPOK HASZNOSÍTÁSA ÉS FELDOLGOZÁSA 30

31 A vörösiszap értékes másodnyersanyag … lehet 31

32 Hasznosítás: értékteremtés Waste is waste if you waste it. Otherwise, it is resource. Alapvető feladat Műszaki megoldások kifejlesztése (Költségek, kockázatok, feldolgozható mennyiségek, működési feltételek figyelembe vételével) 32

33 Vörösiszap hasznosítási lehetőségei Építőipar, vegyipar – Építőanyagok, mérnöki létesítmények – Adszorbensek, katalizátorhordozók – Kerámiák, üvegek, műanyagok, bevonatok, festékek Környezetvédelem és mezőgazdaság – Vízkezelés, hulladékkezelés – Gáztisztítás – Mezőgazdaság (adszorbens, nyomelem forrás) 33

34 Vörösiszap hasznosítási lehetőségei Kohászat – A főalkotók (Fe, Al) kinyerése – Acélgyártás, salakadalék – Kisebb koncentrációjú fémek (Ti, V, ritkafémek) kinyerése 34

35 Prioritások és feladatok K+ F feladatok K + F prioritások Táro- lás Rehabi- litáció Értékteremtés Építőipar, vegyipar Körny.véd, mezőgazd. Kohászat Adatbázis (K) Kémiai, fizikai alapok (K) Gyors megvalósítás (F+I) Bioremediáció (K+F+I) Ipari szinergizmus (K+F+I) 35 Forrás: CSIRO Document DMR-3611, May K – kutatás, F – fejlesztés, I – ipari megvalósítás

36 Mi a feldolgozás lényege? 36

37 Mi a feldolgozás lényege? 37

38 Hol tart a világ? Intenzív K+F néhány országban – USA, India, Kína, Görögország … Sok közlemény és szabadalom Sokféle megoldás Különböző komplexitás Különböző felhasználási területek Nagyon kevés ipari megoldás 38

39 Hazai példa: komplex feldolgozás Technológiai lépés Technológiai változat Bayer

40 Feldolgozás plazmatechnológiával 40 Előzetes megvalósíthatósági tanulmány t/év kapacitásra

41 Vörösiszap hasznosítás: hazai feladatok Hasznosítási / feldolgozási lehetőségek értékelése Országos/nemzetközi program indítása Hasznosítási eljárások bevezetése Állami szerepvállalás + magántőke bevonása 41


Letölteni ppt "Vörösiszapok kezelése és hasznosítása Szépvölgyi János MTA Kémiai Kutatóközpont, Anyag- és Környezetkémiai Intézet 1."

Hasonló előadás


Google Hirdetések