Uandaaji wa seramsaiti ya kibayolojia kutokana na mabaki ya tungsten

Feng Xiujuan kutoka Chuo Kikuu cha Sayansi na Teknolojia cha Huazhong alifanya utafiti wa majaribio juu ya utayarishaji wa vichujio vya ceramsite vya kibayolojia vyenye matundu kwa kutumia njia ya kuchoma, akitumia mabaki kutoka mgodi wa tungsten wa Daxiao Longxia huko Jiangxi kama malighafi kuu, na slag ya tanuru, majivu ya kuruka, na udongo kama vifaa vya ziada. Muundo mkuu wa kemikali wa mabaki yaliyotumika unaonyeshwa katika Jedwali 8-1. Vifaa vingine vya kusaidia vilijumuisha asidi ya hidrokloriki iliyokolezwa, slag ya tanuru, majivu ya kuruka, udongo, vifaa vya kutengeneza tundu (mabaki ya mbao au povu la plastiki), kiunganishi (wanga lililobadilishwa), rangi nyeupe ya resini ya akriliki, kiyeyusho cha ksilini, n.k.

Jedwali 8-1 Muundo mkuu wa kemikali wa mabaki ya tungsten (uzito wa kilo 1,000)

Mchoro 8-1 Mchoro wa mtiririko wa mchakato wa utayarishaji wa ceramsite ya kibayolojia

Mtiririko wa mchakato wa maandalizi ya seramiki hai kutoka kwenye mabaki ya tungstenu unaonyeshwa katika Mchoro 8-1. Tailings zilibadilishwa kwanza kwa kutumia suluhisho la asidi ya hidrokloriki 20% ili kuunda matundu mengi. Kisha, tailings zilizobadilishwa ziliunganishwa na kuchanganywa sawasawa na slag ya tanuru, majivu ya ndege, na udongo kwa uwiano maalum, huku kiasi kidogo cha nyenzo za kuunda matundu na kiunganishi kikiongezwa. Mchanganyiko huo ulitengenezwa kuwa vidonge vya mviringo vya ceramsite vya kijani kwa kutumia granulator. Vidonge hivyo vya kijani viliwekwa kwenye tanuri ya umeme yenye joto la kudumu la 120 °C kwa saa 1, kisha vilihamishiwa kwenye tanuri ya muffle. Joto liliongezwa taratibu hadi 500 °C ndani ya saa 1, likashikiliwa kwenye joto hilo kwa dakika 10, kisha likaongezwa hadi 800–1200 °C kwa ajili ya kuchoma kwa dakika 30. Baada ya kuchomwa, bidhaa ilitolewa na kuachwa ipoe kiasili hadi kufikia joto la kawaida la chumba. Bidhaa iliyochomwa iliwekwa kwenye kinu cha mipira na kung'arishwa kwa kujikunja. Kisha, rangi nyeupe ya resini ya akriliki iliyochanganywa na zaylini ilinyunyiziwa kwenye uso kwa kutumia bunduki ya kunyunyizia. Baada ya kukauka kwenye joto la kawaida la chumba, bidhaa ya mwisho ya seramsaiti ya kibayolojia ilipatikana. Wakati wa mchakato wa kunyunyizia, shinikizo la kompresor ya hewa lilihifadhiwa kuwa 0.2–0.5 MPa, pembe ya atomization ya bunduki ya kunyunyizia ilikuwa 30°–50°, umbali kutoka kwenye nozeli hadi kwenye ceramsite ulikuwa sentimita 15–50, muda wa kukausha kwenye joto la kawaida ulikuwa saa 0.5–1.5, na unene wa filamu kavu ya koati ulikuwa μm 20–30.

Matokeo ya majaribio yalionyesha kwamba wakati uwiano wa ujazo wa mabaki ya tungsteni, slag ya tanuru, majivu ya kuruka, na udongo ulikuwa 4 : 1.5 : 1.5 : 1 na joto la kuchoma lilikuwa 1100 °C, ceramsite ya kibayolojia iliyotayarishwa ilikuwa na msongamano wa chembe wa 1.61 g/cm³, msongamano wa jumla wa 1.10 g/cm³, eneo maalum la uso la 9.7 m²/g, uye upenyaji katika asidi wa 0.17%, upenyaji katika alkali wa 0.33%, na nguvu ya mfinyazo ya silinda ya 8.1 MPa. Wakati ceramsite hii ya kibayolojia ilipotumika kutibu maji taka halisi yenye mahitaji ya oksijeni ya kemikali (COD₍Cr₎) ya 817 mg/L, ilionyesha uundaji wa haraka wa biofilamu, uambatisho mkubwa wa vijidudu, na uoshaaji nyuma rahisi. Kiwango cha kuondolewa kwa COD₍Cr₎ kilifikia zaidi ya 93% ndani ya siku 20.

Uandaaji wa seramsaiti ya kibayolojia kutokana na mabaki ya madini ya chuma

Zhang Xuedong na wenzake kutoka Chuo cha Tangshan walifanya utafiti juu ya utayarishaji wa vichujio vya ceramsite vya kibayolojia kwa kutumia mabaki ya madini ya chuma kama malighafi kuu, pamoja na kuongeza vifaa vya ziada kama vile slag ya tanuru, majivu ya kuruka, mawe ya chokaa, na vichanganyio.

8.2.1 Malighafi

• Taka za chumaZimetolewa kutoka kwenye mgodi wa chuma huko Qian'an, Tangshan. Ni malighafi kuu ya seramasi, zikitoa nguvu na kutumika kama kiunganishi.
• Mabaki ya tanuru: Inatokana na mabaki ya taka ya boiler inayotumia makaa ya mawe, ambayo hutoa thamani ya kalori kwa sehemu na pia hutumika kama kichocheo cha kuunda matundu kwa ceramsite.
• Majivu ya ndege: Inatokana na Kituo cha Nguvu cha Tangshan, ambacho huboresha utendaji wa pelletizing.
• Mawe ya chokaa: Hutenda kama wakala unaounda matundu na pia huimarisha nguvu ya seramsaiti wakati wa kuchomwa.
• MchanganyikoImeundwa hasa kwa vitu vya kikaboni, ikifanya kazi kama wakala wa kuunda tundu na kiunganishi.

Muundo wa kemikali wa malighafi kuu umeonyeshwa katika Jedwali 8-2.

Jedwali 8-2 Muundo mkuu wa kemikali wa malighafi za ceramsite (uzito wa kilo 1,000)

8.2.2 Mchakato wa Maandalizi

Nyenzo ghafi zilipimwa kwa usahihi kulingana na uwiano uliowekwa na kuwekwa kwenye mchanganyaji wa mchanganyiko wa saruji. Maji ya bomba ya 27% yaliwekwa na kuchanganywa kwa usawa. Peleti za kijani zenye kipenyo cha 3–5 mm zilitengenezwa kwa pelletizing kwa mkono. Pelleti ziliwekwa kavu kwa joto la 105±5 °C kwa masaa 3 ili kuondoa maji huru, kisha ziliwekwa kwenye tanuru inayostahimili joto la juu. Joto liliongezwa kulingana na ratiba ya kupasha joto iliyopangwa hadi 1100 °C na kuchomwa kwa dakika 30. Baada ya kuchomwa, bidhaa za ceramsite ziliruhusiwa kupoa kwa kawaida hadi joto la chumba ili kupata ceramsite ya kibayolojia ya mabaki ya chuma.

Kupitia majaribio ya matibabu ya maji taka, uwiano bora wa malighafi ulibainishwa kuwa: mabaki ya chuma 86%, slag ya tanuru 7%, majivu ya kuruka 5%, mawe ya chokaa 1%, na kiambatanisho 1%. Chini ya joto la kuchoma la 1100 °C, ceramsite iliyotayarishwa ilikuwa na uso mchubuko, ukubwa wa chembe wa 3–5 mm, ufyonzaji wa maji wa 14.01%, na uwekundu wa 31.07%, uzito wa jumla wa 1.12 kg/m³, na msongamano dhahiri wa 1.92 kg/m³. Kiwango cha uondoaji wa turbiditi kwa maji taka ya nyumbani kilifikia 64.02% ndani ya saa 30, na kiwango cha uondoaji wa COD₍Cr₎ kilikuwa hadi 79.48%, kikionyesha ufanisi mkubwa.

Wang Demin na wenzake kutoka Chuo Kikuu cha Sayansi na Teknolojia cha Wuhan waliandaa ceramsite yenye matundu kwa kiwango cha kuongeza mabaki hadi 77%, wakitumia mabaki ya madini ya chuma yenye silikoni kidogo kama malighafi kuu. Utendaji wa matibabu ya ceramsite iliyotayarishwa kwenye maji taka ya nyumbani yaliyofanana ulichunguzwa kwa kutumia kichujio cha kibayolojia chenye hewa (BAF) katika kiwango cha maabara. Matokeo yalionyesha kuwa ceramsite ilikuwa na uso mchubuko na pori nyingi za ndani, ikiwa na msongamano dhahiri, porositi dhahiri, na kipenyo cha wastani cha pori vya 1.33 g/cm³, 54%, na 19.80 μm, mtawalia. Kiwango cha metali nzito katika maji yaliyotiririka kutoka kwa jaribio la utiririshaji wa metali nzito kilikidhi viwango vya kitaifa vya ubora wa maji ya juu. BAF iliyotumia ceramsite hii kama kichujio ilifanya kazi vizuri katika kutibu maji taka ya kufananisha, na viwango vya uondoaji vya COD₍Cr₎, NH₄⁺‑N, na TN vikifikia 84.26%, 84.01%, na 25.87%, mtawalia. Viini vilivyoshikamana na ceramsite katika nguzo ya kichujio vilikuwa na spishi nyingi, na jumla ya fosforasi ya biomasi kwa kila kitengo cha uzito wa ceramsite katika sehemu ya kuingilia ilifikia 371.63 nmol/g, ikiwa 90.79% imegawanywa kwenye uso na 9.21% ndani ya ceramsite.

8.3 Uandaaji wa seramisiti ya kibayolojia kutoka kwa mabaki ya risasi na zinki

Wang Shuncai na wenzake kutoka Chuo Kikuu cha Hohai walitumia mabaki ya flotation ya risasi na zinki kama malighafi, wakiwa na sodiamu silikati na lignini kama viambatanisho, kuandaa ceramsite ya matibabu ya maji kwa kuchoma kwa joto la juu, na kufanya tafiti za majaribio juu ya utendaji wake wa kunyonya kwa maji taka ya uchimbaji madini.

Tailings zilizotumika katika jaribio zilikuwa tailings za flotation kutoka Nanjing Yinmao Lead-Zinc Mining Co., Ltd. Madini makuu katika tailings hizo yalikuwa siliketi, pamoja na oksidi fulani za Fe, Mn, na Al, na upotevu kwa kuchomwa ulikuwa 18.93%. Mchakato wa maandalizi ya ceramsite ulikuwa kama ifuatavyo: gramu 30 za mabaki yote zilitawaliwa kwenye kikombe cha maabara, kiasi fulani cha maji yaliyotengenezwa (distilled water) kiliongezwa na kuchanganywa sawasawa. Mchanganyiko huo ulitengenezwa kuwa vidonge vidogo vya kipenyo cha milimita 5–10 kwa kutumia pelletizer ya diski. Pelleti ziliwekwa kwenye oveni ya umeme ya kupasha kavu kwa hewa kwa joto la 105 °C kwa saa 2, kisha ziliwekwa kwenye kidhibiti cha tanuru ya umeme ya aina ya sanduku yenye joto la juu na zikachomwa kwa joto fulani kwa saa 2. Kisha tanuru ilizimwa na ceramsite iliruhusiwa kupoa ndani ya tanuru kwa saa 12 kabla ya kutolewa.

Matokeo ya majaribio yalionyesha kwamba ceramsite iliyotengenezwa kutokana na mabaki yote yaliyochomwa kwa joto la 800 °C ilionyesha utendaji mzuri wa kunyonya COD₍Cr₎ katika maji taka ya uchimbaji madini. Muda bora wa upyaji ulikuwa dakika 30, joto bora lilikuwa joto la chumba, kipimo bora kilikuwa 2 g/100 mL, na pH bora ilikuwa takriban 8. Kiwango cha kuondolewa kwa COD₍Cr₎ na uwezo wa kunyonya vilifikia 87.1% na 17.85 mg/g, mtawalia. Ili kupunguza kuachana kwa mabaki na kuongeza nguvu ya ceramsite, majaribio ya kuongeza viunganishi pia yalifanywa. Kupitia majaribio ya athari za vifungashio tofauti kwenye utendaji wa ufyonzaji, vifungashio vilivyochaguliwa vilikuwa sodiamu silikeiti na lignini, kwa kiasi cha nyongeza cha sodiamu silikeiti (2.5 g) + lignini (2.5 g) kwa kila gramu 30 za mabaki. Ceramsite ya matibabu ya maji iliyotayarishwa kwa kuokwa kwa joto la 800 °C kwa saa 2 ilikuwa na nguvu ya kutosha kustahimili mmomonyoko kutokana na mtiririko wa maji, na uwezo wake wa kunyonya ulifikia 22.84 mg/g.