Bakar Konacno-2 PDF

8/23/2019 Bakar Konacno-2 PDF

1/57


2/57

BAKAR je asopis baziran na bogatoj tradiciji strunog

i naunog rada iz oblasti koje se bave problemima

dobijanja i prerade bakra kao i dodirnih oblasti. Izlazi

dva puta godinje.

Izdava

Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor

Naunotehnoloka informatika

Redakcioni odbor

Prof. dr Vlastimir Truji, vii nauni saradnik,

Dr Milenko Ljubojev, nauni savetnik,

Dr Ana Kostov, vii nauni saradnik,

Dr Mile Bugarin, vii nauni saradnik,Dr Miroslav Ignjatovi, nauni savetnik,

Prof. dr Zvonimir Stankovi,

Prof. dr Velizar Stankovi,

Prof. dr Nedeljko Magdalinovi,

Prof. dr Milan Antonijevi,

Dr Milane Mitovski

Izdavaki savet

Blaa Lekovski, dipl.in.,

Mr Milan Dejanovski,

Dragoljub Cvetkovi, dipl.in.,

Dr Dragan Milivojevi,

Mr Novica Miloevi, dipl.hem.

Dr Via Tasi, dipl. in.

Glavni i odgovorni urednik

Dr Milenko Ljubojev, nauni savetnik,dopisni lan JINA

Zamenik glavnog i odgovornog urednika

ore Stankovi, dipl. in.

Urednik

Vesna Marjanovi, dipl. in.

Tehniki urednik

Suzana Cvetkovi

Adresa redakcije

Institut za rudarstvo i metalurgiju

19210 Bor, Zeleni bulevar 35

Tel. 030/454-109, 030/454-254

Fax 030/435-175

E mail: [email protected] za tampu


Ljiljana Mesarec, teh.

tampa: Grafomedtrade Bor

Tira: 60 primeraka

COPPER is a magazine based on rich tradition of expert and

scientific work from the field of copper production and

treatment as well as from the familiar fields of science. It is

published twice a year.

Publisher

Mining and Metallurgy Institute Bor

Scientifictechnological Informatics

Editorial Board

Prof. D.Sc. Vlastimir Truji,

D.Sc. Milenko Ljubojev,

D.Sc. Ana Kostov,

D.Sc. Mile Bugarin,D.Sc. Miroslav Ignjatovi,

Prof. D.Sc. Zvonimir Stankovi,

Prof. D.Sc. Velizar Stankovi,

Prof. D.Sc. Nedeljko Magdalinovi

Prof. D. Sc. Milan Antonijevi,

D. Sc. Milane Mitovski

Publishing Council

B.Sc. Blaa Lekovski,

M. Sc. Milan Dejanovski,

B. Sc. Dragoljub Cvetkovi,

D.Sc. Dragan Milivojevi,

M.Sc. Novica Miloevi

D. Sc. Via Tasi

Editor-in-chief

D. Sc. Milenko Ljubojev

Executive editor-in-chief

B. Sc.ore Stankovi

Editor

B. Sc. Vesna Marjanovi

Technical Editor

Suzana Cvetkovi

Editorial office adress

Mining and Metallurgy Institute

19210 Bor, 35 Zeleni bulevar

Phone 030/454-109, 030/454-254

Fax 030/435-175

E mail: [email protected]

Preparation for printing

Mining and Metallurgy Institute Bor

Ljiljana Mesarec

Printed in: Grafomedtrade Bor

Circulation:60 copies


3/57

OSVAJANJE PROIZVODNJE NEVARNIEIH ALATA TOPLIM KOVANJEMOD SPECIJALNIH BRONZI 1

UDK: 669.1:669.184:546.56(045)=861

STVARANJE MAGNETITA U PROCESU KONVERTOROVANJA

MAGNETITE PRODUCTION IN THE CONVERTING PROCESS

Aleksandra Milosavljevi*, Branislav aenovi*, Milorad irkovi*,Aleksandra Ivanovi*

*


Izvod

Proces konvertorovanja predstavlja jedan od najdinaminijih procesa u ekstraktivnoj

metalurgiji uopte, pa je zato od posebnog znaaja izuavanje hemizma procesa kao i uticaja

raznih faktora na poboljanje tehnolokih pokazatelja topionice bakra u celini. Iz tih razloga,

stvaranju magnetita treba posvetiti panju obzirom da magnetit utie na promenu fiziko-

hemijskih osobina ljake, ime naruava i tehnoloke pokazatelje konvertorovanja. Ovo se moe

izbei samo voenjem procesa na visokim temperaturama, to nije ekonomski opravdano, pa se

optimalnim izborom parametara, kao to su parcijalni pritisci kiseonika i SO2, stvorena koliina

magnetita moe svesti na minimum.

Kljune rei: magnetit, konvertorovanje, bakar

AbstractThe most dynamic process in extractive copper metallurgy is converting, and therefore the

chemistry of converting reactions as well as various factors has a great influence on copper

smelter technology, in general. Magnetite has a negative influence on technological indicators of

converting due to a variation of physic-chemical characteristics of slag. This is possible to avoid

only at high process temperatures that is not economically justified. Choosing the optimum

technological parameters, including partial pressure of oxygen and SO2, the produced magnetite

would be minimal.

Key words: magnetite, converting, copper

UVOD

Magnetit (Fe3O4) spada u grupu spinela jer predstavlja sloen oksid u kome

je elezo dvo i trovalentno, tj. FeOFe2O3. Magnetit se u bakrencu i ljaci fizikirastvara, to znai da se u njima javlja kao posebna faza. Ako se formiraju krivezasienja bakrenca i ljake sa magnetitom, na razliitim temperaturama, moe seuoiti da siromaniji bakrenac, kao i bakrenac na vioj temperaturi moe da

primi vie magnetita, kao i ljaka koja sadri manje SiO2. Ravnotea se uvekuspostavlja u ljaci i bakrencu. Ukoliko je ljaka presiena magnetitom, on pre-lazi u bakrenac. Kada se bakrenac presiti, onda se magnetit u vidu talogaizdvaja na dnu pei.

BAKAR 34 (2009) 2 COPPER


4/57

2 A. Milosavljevi, B. aenovi, M. irkovi, A. Ivanovi

Stvaranje magnetita se u obojenoj metalurgiji ne moe izbei, a pri topljenjubakra on predstavlja jedan od znaajnijih problema. Temperatura topljenjamagnetita je 1600C. Poveanje koliine magnetita uslovljava vei viskozitetljake, to dovodi do poveanja mehanikih gubitaka bakra.

Da bi pristup ovom problemu bio potpun, izmeu ostalog potrebno je razmo-triti i uticaj hemijskih potencijala kiseonika i sumpora, kao i temperature i parci-

jalnog pritiska SO2 na proces topljenja i konvertorovanja.

Proces konvertorovanja

Proces konvertorovanja sastoji se iz dva perioda. U toku prvog perioda vri

se oksidacija sulfida eleza, a u drugom oksidacija sulfida bakra [1]. Jedan oduzronika nastajanja problema pri radu konvertora u prvom periodu jeste mag-netit, koji se unosi u konvertor sa bakrencem, a takoe se i stvara pri samomkonvertorskom procesu. Kako bi se ograniila koliina stvorenog magnetita isauvao ozid konvertora, neophodna je optimizacija parametara procesa.

Nakon ulivanja bakrenca (1150C) u konvertor uneta je izvesna koliinamagnetita. Reakcijama oksidacije sulfida eleza oslobaa se velika koliina top-lote, to poveava temperaturu rastopa u konvertoru. Po dostizanju temperaturestvaranja ljake, u konvertor se dodaje polovina potrebne koliine kvarca u ciljuobrazovanja fajalitne ljake FeOSiO2. Dodatkom kvarca rastop se hladi, alikonvertor i dalje radi sa vikom toplote, pa je neophodno dodavanje hladnogmaterijala [2] da ne bi dolo do pregrevanja konvertora. Koliina dodatog hlad-

nog materijala zavisi od sadraja bakra u bakrencu, tj. od energetske sposob-nosti konvertora. Zatim se dodaje preostala koliina kvarca koja vezuje FeO ufajalit ime je onemoguena dalja oksidacija do Fe3O4. Ovako formirana fa-

jalitna ljaka sadri oko 20% Fe3O4, izliva se i nakon toga se ponovo dodajebakrenac i postupak se ponavlja sve do izlivanja poslednje ljake.

Takoe, tokom procesa konvertorovanja, pri obrazovanju fajalitne ljake,jedan deo magnetita ostaje neizredukovan. Konvertorska ljaka sa poveanimsadrajem magnetita ima veu temperaturu topljenja, specifinu teinu iviskozitet, a obzirom da se ona vraa u proces topljenja (plamenu pe), moestvoriti velike probleme u radu i tako uticati na rad topionice u celini. Povean-

jem sadraja SiO2 u konvertorskoj ljaci, sadraj magnetita u istoj se smanjuje.

Uticaj temperature i parcijalnog pritiska SO2 na stvaranje magnetita

Upravljanje procesom oksidacije FeS i Cu2S pri konvertorovanju moe seomoguiti adekvatnim izborom parcijalnog pritiska O2, SO2 i temperature. Ob-zirom na to da dinamika stvaranja magnetita ima poseban znaaj, zbog ega se u

prvom periodu dodaje SiO2 radi stvaranja fajalitne ljake, konstruie se posebandijagram za sistem Cu-Fe-S-SiO2. Dobijeni rezultati se prikazuju u koordinat-nom sistemu log

2Op -log

2Sp -T, za realne intervale parcijalnih pritisaka i tem-


5/57

STVARANJE MAGNETITA U PROCESU KONVERTOROVANJA 3

peratura, istovremeno uzimajui u obzir i aktivnosti bakra i sumpora u ovomsistemu. Ovakav dijagram prikazan je na slici 1.

Slika 1.Dijagram potencijala S-O2-T u sistemu Cu-Fe-S-O-SiO2

Na slici 1 oblast ptsrq odgovara ravnotei tenog bakrenca, ljake i gasovitefaze. Linija PT (

2SOp = 105 Pa) predstavlja gornju granicu ravnotee tenog bak-

renca i ljake sa gasovitom fazom. Sastavu bakrenca pre poetka konvertoro-vanja odgovara taka B. Uduvavanjem kiseonika u sistem, poveava se potenci-

jal kiseonika, a smanjuje potencijal sumpora.Zavretak prvog perioda procesa konvertorovanja oznaen je takom C na

slici 1, a drugog takom D. Dakle, sam proces prikazan je linijom BCD, priemu na temperaturi od 1200C ova linija preseca du st koja oznaava oblaststvaranja Fe3O4, pa je stvaranje magnetita pri ovakvom voenju procesa neiz-

beno.

Poveanjem temperature du [st] linije, oblast stvaranja magnetita se sman-juje, pa se na temperaturi od 1300C stvaranje magnetita moe oekivati samopri parcijalnim pritiscima SO2 veim od 10

4 Pa (slika 1).Uticaj temperature na proces topljenja i konvertorovanja moe se utvrditi

poreenjem dijagrama stabilnosti za 1200 i 1300C, to je prikazano na slici 2.


6/57


Slika 2.Dijagram stabilnosti u sistemu Cu-Fe-S-O-SiO2a) 1200C , b) 1300C

Proces topljenja na slici 2 prikazan je pravom ABC, pri2SO

p = 104 Pa.

Oblast PQRST predstavlja ravnoteu tenog bakrenca i ljake sa gasovitom fa-zom. TP oznaava ravnoteu vrstog magnetita sa rastopom bakrenca i ljake za

2SOp = 105 Pa. ST pokazuje ravnoteu ljake zasiene vrstim SiO2 i Fe3O4. RQ

i RS odgovaraju ravnotei metalnog eleza i tenog bakra sa rastopom bakrencai ljake, a PQ ravnotei oksidacije sulfida eleza.

Porastom potencijala kiseonika (slika 2) aktivnost magnetita raste, pa e injegovo stvaranje biti ubrzano i izraenije na niim temperaturama (slika 7a).Pri voenju procesa du ABCD linije, posebnu panju treba obratiti na ne-

prestano uklanjanje ljake kako bi se izbeglo stvaranje veih koliina magnetitai tako izbegao problem.

Na ponaanje magnetita takoe veliki uticaj ima i aktivnost FeO (slika 3).

Slika 3. Uticaj aktivnosti FeO,2SO

p i sadraja bakra u

bakrencu na aktivnost Fe3O4


7/57

STVARANJE MAGNETITA U PROCESU KONVERTOROVANJA 5

Voenje procesa na dovoljno visokim temperaturama i pri maloj aktivnostiFeO moe uticati na smanjenje koliine stvorenog magnetita, to je prikazanona slikama 2 i 3.

EKSPERIMENTALNI DEO

U cilju sagledavanja raspodele magnetita u toku konvertorovanja u Topionicibakra u Boru, dat je prikaz jedne konvertorske operacije. U toku jednekonvertorske operacije mere se parametri procesa (temperatura, protok vazduha,zapraenost, pritisak), kao i uzorkovanje ulaznih sirovina, meuprodukata i

produkata.

Konvertorska operacija praena je pri poetnim uslovima: topeke = 700C(mereno optikim pirometrom), tbakrenca = 1030-1080C, sadraj bakra u

bakrencu 44,5%, protokom vazduha 30000-40000 mN3/s i pritisku od 1 bar.

REZULTATI I DISKUSIJA

Rezultati hemijskih analiza ulaznih i izlaznih sirovina u toku jednekonvertorske operacije prikazani su u tabeli 1.

Tabela 1.Hemijski sastav materijala koji se ulau i dobijaju pri konvertorovanjuCu Cuox S Fe Fe3O4 FeO SiO2 CaO Al2O3

Bakrenac 44,5 24,00 25,52 6,85 0,67ljaka PP 0,51 40,72 7,10 10,72 33,40 3,18 4,94Kvarc 71,60 4,42 5,29

Hladanmaterijal

35,00 5,83 13,40 27,92 19,08 11,33 0,41 0,76

ljaka I 5,16 1,08 1,20 48,59 25,89 62,20 24,00 1,08 1,70ljaka II 3,35 1,12 1,00 49,70 24,81 63,62 26,88 0,76 1,40ljaka III 2,35 1,28 0,60 49,98 22,55 63,97 25,93 0,63 1,32ljaka IV 3,15 1,63 67,90 21,86 67,90 22,08 0,49 1,46ljaka V 4,88 1,73 66,09 20,50 66,09 21,61 0,52 1,45ljaka (radna bakar)

40,71 24,00 0,40 27,23 18,23 17,94 12,10 0,43 0,85

Praina izakonv.

52,32 12,80 4,23 2,21 3,38 25,03 0,25 0,96

Praina izrashl.kom(rad naljaku)

61,32 3,33 16,00 2,47 1,33 1,94 17,39 0,14 0,59

Praina izrashl.kom(rad nabakar)

86,92 17,36 8,20 0,78 0,68 0,37 1,25 0,086 0,059

Praina iz

sabir. kom.67,20 8,10 12,00 6,20 3,78 4,48 5,15 0,11 0,30

Praina izel.filt.

36,82 7,43 10,60 5,63 3,48 4,00 29,83 0,15 1,30

Blisterbakar

99,60 trag 0,003

Na osnovu hemijske analize moe se zakljuiti da su ljake prilino bogatena bakru i magnetitu. Povean sadraj bakra posledica je nepotpunograslojavanja ljake od belog mata, izuzetno bogatog bakrenca za ovaj reimrada, hladnog rada konvertora i hladne ljake (1110C pri izlivanju).


8/57


Kvarc se pri formiranju fajalitne ljake dodaje u dva navrata, obzirom da prinjegovom dodavanju dolazi do fizikog pothlaenja rastopa. Da bi se stvoriliuslovi za stvaranje fajalitne ljake, potrebno je dostii radnu temperatururastopa, a kako je sama reakcija stvaranja fajalita egzotermna, zbog vikatoplote dodaje se i hladan materijal u konvertor. Pri dodavanju hladnogmaterijala panju treba obratiti na sastav bakrenca. Pri konvertorovanjusiromanih bakrenaca (


9/57

OSVAJANJE PROIZVODNJE NEVARNIEIH ALATA TOPLIM KOVANJEMOD SPECIJALNIH BRONZI

7

UDK: 669.586:669.1:669.15(045)=861

POSTUPAK TOPLOG CINKOVANJE SA ASPEKTANASTAJANJAVRSTOG OTPADA - EKOLOKI METOD

POVRINSKE ZATITE GVOA IELIKA

HOT-DIP GALVANIZATION PROCESS AS AN ECOLOGICALMETHOD FOR SURFACE PROTECTION OF IRON AND STEEL

Aleksandra Ivanovi*, Vojka Gardi*, Tatjana Apostolovski-Truji*

*Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor

Izvod

Postupak toplog cinkovanja kao metod za zatitu od korozije ima mnoge komparativneprednosti u odnosu na druge postupke antikorozivne zatite budui da su prevlake cinka na elikusa dugim ivotnim vekom kao i da je postupak tehiki vrlo jednostavan i ekoloki najbezbednijipo okolinu.

U radu je dat prikaz procesa toplog cinkovanja sa uticajnim parametrima kako na rad samogkupatila tako i na kvalitet prevlake cinka, kao i koliine, vrste i hemijski sastav vrstog otpadakoje nastaju u postupku tolpog cinkovanja.

Kljune rei: postupak toplog cinkovanja, prevlake cinka, vrsti otpad

Abstract

Hot-dip galvanization process as a method for corrosion protection has many comparativeadvantages, regarding to the other anti-corrosion protection procedures, since zinc coatings onsteel have long life time, as well as the process is technically very simple and ecologically safestfor the environment.

This paper presents the hot galvanization process with influential parameters both to theoperation of baths and quality of zinc coatings, as well as quantity, type and chemicalcomposition of solid waste, formed in the hot-dip galvanization process.

Key words: hot-dip galvanization, zinc coatings, fluxing

UVODProces toplog cinkovanja jeste proces presvlaenja gvoa i elika cinkom i

spada u ekoloki prihvatljive procese za zatitu od korozije. Sagledavajui po-datke o gubicima koji nastaju usled korozije gvoa i elika (svakih 90 sekundi

jedna tona elika pretvori u ru, a na svake dve tone proizvedenog elika jednaodlazi kao zamena za elik koji je zarao) upotreba toplog cinkovanja kao

procesa za zatitu od korozije, doprinosi da se za svaku tonu zatienog elika



10/57

A. Ivanovi, V. Gardi, T. Apostolovski-Truji8

utedi dovoljno energije da se zadovolje energetske potrebe prosene porodiceza nekoliko nedelja.

Metalni cink je bletavo beo metal koji na vazduhu podlee oksidaciji i tajsloj oksida ga titi od dalje korozije. Vrlo je reaktivan i u kiseloj i u baznoj sred-ini. Najvanija primena metalnog cinka je u podruju zatite materijala od koro-zije budui da e prevlake cinka na eliku godinama tititi eline konstrukcije isamim tim minimalizovati odravanje.

Postupak toplog cinkovanja kao metod za zatitu od korozije ima mnogekomparativne prednosti u odnosu na druge postupke antikorozivne zatite

budui da su prevlake cinka na eliku sa dugim ivotnim vekom kao i da jepostupak tehiki vrlo jednostavan i ekoloki najbezbedniji po okolinu.

U Srbiji je interesovanje za ovim nainom zatite u porastu, iako se jo uvekne moe rei da je to najdominantniji vid zatite elika na ovim prostorima,nasuprot Evropi koja ovaj vid antikorozivne zatite koristi masovno.

U prilog tome govori podatak da se u Evropi pocinkuje godinje 6 milionatona elika, od toga u Nemaoj 1,4 miliona tona, u Italiji 1,3 miliona tona, uAustriji 140.000 tona, u Sloveniji samo 20.000 tona.

PROCES TOPLOG CINKOVANJA

Proces toplog cinkovanja se satoji iz dva dela: hemijske pripreme materijalai samog cinkovanja.

Slika 1. ema tehnolokog postupka toplog cinkovanja

Proces cinkovanja se odigrava samo na istoj povrini te je postupak

pripreme povrine elika od sutinskog znaaja u dobijanju maksimalnogkvaliteta cinkove prevlake. Proces pripreme povrine za cinkovanje sastoji se ododmaivanja i uklanjanja prljavtine i ljake. Za uklanjanje te vrste prljavtineu upotrebi je niz postupaka:

- Odmaivanje vri se upotrebom baznog ili kiselog rastvora zaodmaivanje, zavisno od materijala koji se odmauje [1].

-Bajcovanje materijal se potapa u kiselinu sobne temperature u ciljuuklanjanja oksidnih slojeva gvoa ostalih u toku metalurkog procesa, u


11/57


POVRINSKE ZATITE GVOA I ELIKA 9

periodu skladitenja ili u toku procesa obrade elika, sa povrine sirovine. Uradovima [2,3] data je analiza korienja kako sumporne i hlorovodoninekiseline, pojedinano, tako i primena njihove smee, sa preporukama za pri-menu u zavisnosti od vrste elika. Odabir odgovarajueg rastvora nagrizajuihkiselina podrazumeva i osvrt na to koliko ta primena ima uticaja na radnu iivotnu sredinu i razvijenost tehnologija regeneracije istroenog rastvorakiselina.

U toku nagrizanja povrine sirovine, odvijaju se sledee hemijske reakcije:FeO+2HCl=FeCl2+H2O

Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe+2HCl=FeCl2+H2Fe2O3+ H2= H2O+ 2FeOFe3O4+H2=3FeO+H2O2FeCl3+H2=2FeCl2+2HClRadi uveanja efektivnosti nagriznih kupatila primenjuje se inhibitor procesa

nagrizanja. Primena inhibitora u kupatilima sone kiseline izaziva:-tednju sone kiseline-smanjenje koliine rastvora koji nastaju nakon nagrizanja;-smanjenje isparavanja hlorovodonika i izdvajanje vodonika;-smanjenje sadraja gvoa u rastvorima;

-postizanje vee istoe povrine obraivane sirovine.- Fluksovanje - Pre uranjanja u vru cink materijal se podvrgava operaciji

fluksovanja koja obezbeuje zatitu metalne povrine od oksidacije, kao i radizavrnog intenzivnog ienja i inhibiranja dalje mogue oksidacije gvoa ielika pre uranjanja u kadu sa rastopljenim cinkom. Ovim postupkom se uklan-

jaju i poslednji delovi oksida sa povrine komada koji odlazi na cinkovanjeomoguujui bolje prijanjanje rastopljenog cinka na elik. U radovima Cook-a[4] detaljno je dat prikaz sastava, ispitivanja i kontrole fluksa koji se koristi u

pripremi procesa toplog cinkovanja.-Suenje materijal se nakon fluksovanja upuuje na suenje. Neophodnost

suenja proizvoda proizilazi iz injenice da je rastvor na povrini i dalje aktivan,nagriza povrinu proizvoda, izazivajui isputanje odreene koliine gvoa,koje se prenosi do cinkanog kupatila. To izaziva poveanje gubitka cinka i stva-ranja vrstog otpada, takozvanog tvrdog cinka, koji se povremeno uklanja sadna kade za toplo cinkovanje. Radi otklanjanja ove negativne pojave, materijalse nakon fluksovanja odmah uvodi u suaru, gde se sui ostavljajui na povrinimaterijala samo so cinkhlorida ZnCl2 i amonijum hlorida NH4Cl. Suenje semora vriti u najkraem vremenu, zbog toga radna temperatura u suari treba daiznosi od 130oC do 180oC.


12/57


-Potapanje u rastopljeni cink materijal se potapa u cinkov rastop na tem-peraturi izmeu 430oC 460oC sa ukupnim koliinama neistoa (osim gvoai kalaja) ispod 1.5% po masi. Prevlaka cinka je posledica metalurkih difuzionihreakcija, kod kojih se difuzijom cinka prema unutra i gvoa prema spolja, stva-raju intermetalne gvoe-cink faze sa razliitim sadrajem gvoa. Gvoe-cinkintermetalni slojevi omoguavaju meusobnu vezu i dobro prijanjanje prevlakecinka na elinu osnovu spreavajui njegovo ljuenje, s tim to je poeljno tomanje prisustvo gvoa u cinkovom sloju. Veliko uee gvoa koje difundirau sloj cinka topljenjem eline osnove u mnogome pogorava korozivnu otpor-nost takve prevlake. Istraivanja usmerena na zavisnost stepena reakcije iz-meu elika i cinka i vremena, ukazuju da postoji parabolina zavisnost izmeu

ovih parametara, tako da je poetni stepen reakcije vrlo brz, a praen je uzbur-kanou kade sa cinkom. U ovom periodu se formira glavni sloj zatite. Posletoga, reakcija se uspori a debljine prevlake se bitno ne uveava iako je elemenatu kadi due vremena. Potapanje traje 4-5 min. a moe biti i due za tee ele-mente, koji imaju visoku termiku otpornost ili tamo gde cink sporije prodire uunutranjost.

U procesu toplog cinkovanja prisutnost aluminijuma u kupatilu sa ras-topljenim cinkom u odreenom procentu je jako poeljna. Prisutnost kalaja u ku-

patilu sa rastopljenim cinkom doprinosi postizanju prevlaka sa velikim sjajem. Do-datak kalaja u kupatilu sa rastopljenim cinkom ne moe biti vei od 0,10% do0,15%, od istovremene koliine dodatka aluminijuma u visini od 0,10% do 0,15%.

Sadraj olova u kupatilu sa rastopljenim cinkom ne moe biti vii od 0,20%do 0,30%. Olovo se taloi na dno kade za cinkovanje i delimino se otklanjazajedno sa takozvanim tvrdim cinkom periodino iz kupatila, to predstavlja

jedan od izvora vrstog otpada u postupku toplog cinkovanja.Hemijski sastav makrokomponenata tvrdog cinka i koliine otpada iz pos-

tupka toplog cinkovanja u pogonu Unipromet aak prikazan je u tabeli 1 iodnose se na koliine koje nastaju pri kapacitetu pogona za toplo cinkovanje od10.000 t obraene robe na godinjem nivou.

Tabela1.Hemijski sastav tvrdog cinkamakrokomponenata-vrsti otpad pogona zatoplo cinkovanje i koliine metala koje se gube otpadom na godinjem nivou

Koliina metala koja se gubi kroz vrsti ot-pad tvrdi cink

Hemijski sastav % Min(kg/god)

Max(kg/god)

Zn 96 1920 3840Fe 1,1 22 44Al 2,8 56 112

U radovima Safaeirad-a [5] prikazan je uticaj olova u cinkanom kupatilu namikrostrukturu, teksturu i mehanike karakteristike prevlake.


13/57



Aluminijum i antimon koji se dodaju cinkanom kupatilu pokazuju pozitivanefekat jer se dobijaju prevlake sa boljom otpornou ka koroziji [6,7].

Prisutnost gvoa u kupatilu za nanoenje prevlake cinka je nepoeljna itetna, jer negativno utie na kvalitet dobijenih prevlaka i na ekonomiku

procesa cinkovanja metodom zaronjavanja. Kupatilo za cinkovanje se uveknalazi u kontaktu sa elikom, kako preko materijala koji se unosi kao ara, takoi sa opremom koja se koristi za prenos delova koji se cinkuju. Radi ograni-avanja veliine rastvorenog gvoa u kadi, elik korien za proizvodnju morada ima odgovarajui hemijski sastav. Silicijum, fosfor, ugljenik i mangan u e-liku imaju najvei uticaj na reakciju cink-gvoe.

U radovima [6,7,8] dat je detaljan prikaz uticajnih parametara kako na kvalitetprevlake cinka tako i na kvalitet zatienih predmeta. Procesne promenljive su: tem-peratura u kupatilu za cinkovanje, brzina hlaenja, vreme uranjanja i sastav kupatila.

Takoe, usled stalnog kontakta rastopljenog cinka sa vazduhom, na povrinikupatila za toplo nanoenje cinka pojavie se takozvana ljaka, koja predstav-lja drugi vid vrstog otpada koji nastaje u postupku toplog cinkovanja. Hemijskisastav i koliine metala koje se gube vrstim otpadom u vidu ljake na godin-

jem nivou prikazane su u tabeli 2 i odnose se na koliine koje nastaju pri ka-pacitetu pogona za toplo cinkovanje od 10 000 t obraene robe na godinjemnivou. Prosena koliina ljake koja nastaje u pogonu toplog cinkovanja pri

pomenutom kapacitetu je 10 t/god.

Tabela 2.Hemijski sastav ljake makrokomponenata - vrsti otpad pogona za toplocinkovanje i koliine metala koje se gube otpadom na godinjem nivou

Koliina metala koja se gubi kroz vrsti otpad - ljakaHemijski sastav %

Min (kg/god) Max (kg/god)

Zn 95-98 9 500 9 800

Fe 0,5-0,88 50 88

- HlaenjeElementi se nakon toplog cinkovanja hlade vodom ili na vazduhuPogonski uslovi za toplo cinkovanje, kao to su temperatura, vlanost i kvalitet

vazduha, ne utiu na kvalitet pocinkovane zatite, to postupku toplog cinkovanjadaje prednost nad bojenjem gde su ovi parametri od sutinskog znaaja [9, 10, 11].

Otpadne vode od ispiranja elinih delova nakon tretmana u rastvorima za od-

maivanje i bajcovanje podvrgavaju se tretmanu preiavanja, koji podrazumeva,najee, proces neutralizacije otpadnih voda, a koji za posledicu ima nastajanjetree vrste vrstog otpada u postipku toplog cinkovanja, a to je mulj. Mulj je pohemijskom sastavu hidroksid svih metala koji ulaze u sastav elika koji se ovim

postupkom obrauje ili rastvora koji se nalazi u liniji postupka toplogcinkovanja.


14/57


Koliina mulja nastalog preradom protono-ispirnih voda, pri protoku vodeod 2,8 m3/h iznosi 12 t/god. Koliina mulja nastalog preradom istroenih rast-vora od skidanja nekvalitetne prevlake cinka, bajcovanja i odmaivanja je 300t/god, pri pomenutom kapacitetu pogona za toplo cinkovanje.

Hemijski sastav mulja, nastao procesom neutralizacije u pogonu za toplocinkovanje prikazan je u tabeli 3.

Tabela 3.Hemijski sastav mulja i koliina metala koja se gubi sa ovom vrstomotpada na godinjem nivou

Hemijski sastav (mg/kg)Koliina metala koja se gubi krozvrsti otpad mulj od neutralizacije

(kg/god)mikrokomponente

Cd 1 0,3Pb 370 111As 90 27Ba 30 9Cr 54 16,2Ni 660 198Cu 140 42Se 50 15Sb 3 0,9Ti 70 21Mg 3200 9 600P 30 9S 35000 1 050K 160 48Na 3700 1 110Al 900 270Si 11900 3 570

Mn 2200 660

Makrokomponente (%) t/god

Zn 25,8 77,4Ca 13,6 40,8

Fe 11,10 33,3

EKOLOKI ASPEKTI PROCESA

Svetska industrija se danas okree postupcima koji imaju nisku potronjuenergije i vrlo malo otpada. Cinkovanje je jedno od takvih reenja budui daono kroz svrsishodnu upotrebu prirodnih resursa ostvaruje efikasnu zatitu


15/57



okoline i prevlaci nastaloj tokom postupka toplog cinkovanja ne trebaju nikakvepopravke doprinosei tako izdrljivoj gradnji.

U postupku toplog cinkovanja, cink koji ne formira prevlaku na metalu, ostaje ukadi za dalju upotrebu. Emisije iz postupka toplog cinkovanja su vrlo niske i vrstiotpad koji nastaje u toku postupka toplog cinkovanja (tvrdi cink i ljaka)

predstavljaju ulazne sirovine u pogonima za reciklau metala. Uvoenjemmonitoringa otpadnih voda u smislu praenja koncentracija makrokomponenti,omoguilo bi smanjenje potronje vode na minimum, kao i koliine nastalihotpadnih voda i mulja nastalog u postupku neutralizacije otpadnih voda.

Emisije u atmosferu su vrlo niske i strogo odreene zakonskim normama. Pei zatoplo cinkovanje su tunelske sa filterima ime se efikasno spreava gasna emisija.

Osnovne prednosti procesu su: izuzetno dug period antikorozivne zatite; otpornost na mehanika oteenja, pocinkovani sloj je preko intermetalne

faze vezan sa elinom osnovom; sposobnost prekrivanja teko dostupnih povrina; vrlo dobra korozivna otpornost u razliitim sredinama; ekonomian proces antikorozivne zatite, jer je mogua zatita veih

koliina, bez obzira na geometriju konstrukcije tj. proizvoda; sposobnost preoblikovanja mogue je preoblikovanje pocinkovanih

delova bez oteenja antikorozivnog zatitnog sloja;

bitan uticaj na zdravlje ljudi prilikom kontakta sa vodom i prehrambenimproizvodima, regulacijom parametara u pojedinim fazama cinkovanjamoemo uticati na debljinu antikorozivnog sloja i na razna fizika ihemijska svojstva antikorozivnog zatitnog sloja [12, 13].

ZAKLJUAK

U radu su prikazane osnovne karakteristike postupka toplog cinkovanja kaojednog od najefikasnijih, ekoloki najprihvatljivijeg i ekonomski najisplativijegmetoda zatite elika.

Prednost toplog cinkovanja je u kvalitetu zatite, mogunost recikliranjavrstog otpada koji nastaje u postupku toplog cinkovanja, mogunost uvoenja

monitoring sistema za praenje otpadnih voda i smanjenje potronje vode, imese smanjuje tetan uticaj na okolinu, povrinske i podzemne vode.Prikazane su i koliine vrstog otpada koje nastaju na godinjem nivou u

jednom od pogona za toplo cinkovanje u Srbiji.


16/57


ZAHVALNOST

Ovaj rad potpomognut je od Ministarstva za nauku Vlade Republike Srbije uokviru projekta Razvoj tehnologije zatite voda regeneracijom rastvora ireciklaom metala iz pogona vrueg cinkovanja program tehnolokog razvoja(MNTR 19026)

LITERATURA

[1] www.envi.vitkovice.cz[2] W. F. Kladnig, Internatinal Journal of Materials and product

technology, 19(2003)550-561

[3] C. S. Stocks, J.Wood, S.Guy, Resources, Conservation and Recycling,44 (2005) 153-166

[4] T. H. Cook, Metal Finishing 101 (2003) 22-35[5] M. Safaeirad, M.R.Toroghinejad, F.Ashrafizadeh, Journal of Mate-

rials Processing Technology 196(2008) 205-212[6] R. Parisot, S. Forest, A.F.Gougues, A.Pineu, D. Mareuse, Computa-

tional materials Science 19 (2000) 189-204[7] S. M. A. Shibli, R.Manu, V. S.Dilimon, Applied Surface Science 251

(2005), 179-185[8] F. Hanna, N. Nassif, Surface Technology 21(1984) 27-37[9] M. H. Hong, H. Saka, Journal of Electron Microscopy53 (2004), 545-552

[10] H.Asgari, M.R.Toroghinejad, M.A.Golozar, Current Applied Phisics9(2009)59-66

[11] S. J. Makimattila, E.O.Ristolainen, M.Sulonen, Scripta Metallurgica19 (1985)211-214

[12] N. Katiforis, G. Papadimitriou, Surface and Coatings Technology 78(1996) 185-195

[13] D. D. N. Singh, R.Ghosh, Surface and Coatings Technology 202(2008) 4687-4701


17/57


15

UDK: 628.54:576.8(045)=861

ANAEROBNI TRETMAN OTPADNIH VODA

ANAEROBIC TREATMENT OF WASTEWATER

Vojka Gardi*, Aleksandra Ivanovi*,

Tatjana Apostolovski-Truji*, Suzana Stankovi*

*Institut za rudarstvo i metalurgiju Bor

Izvod

Tretman industrijskih otpadnih voda anaerobnim mikroorganizmima omoguava konverzijuorganskih zagaivaa do metana i ugljen(IV)-oksida. Nastali gas biogas dalje se koristi kaoizvor energije. Osim organskih zagaivaa, proces omoguava konverziju sulfata, sulfita, nitratai nitrita u produkte koji nisu tetni po okolinu.

Kljune rei: anaeroni tretman, otpadne vode, mikroorganizmi i biogas

Abstract

Wastewater treatment using anaerobic microorganisms enables conversion of organicpollutants to methane and carbon (IV)-oxide. The produced gas, known as bio gas, is further usedas a valuable fuel. In addition to organic pollutants, this process allows the conversion ofsulphate, sulphite, nitrate and nitrite in the products that are harmful to the environment

Key words: anaerobic treatment, wastewater, microorganism, biogas

UVOD

Anaerobni tretman otpadnih voda smatra se tehnologijom 21. veka. Spada u

biololoke tretmane otpadnih voda bez upotrebe vazduha ili elementarnog

kiseonika. Odsustvo kiseonika vodi ka kontrolisanoj anaerobnoj konverziji

organskih jedinjenja do ugljen (IV)-oksida i metana. Nastali gas moe se

primeniti kao izvor energije.

Prednost anaerobnog tretmana je velika brzina prerade (10 do 20 puta vea u

odnosu na konvencionalni postupak koji ukljuuje primenu aktivnog uglja) i mali

trokovi prerade. Vreme povratka investicija procenjuje se na manje od dve godine.

Veliki broj primena usmerene su ka tretmanu otpadnih voda sa sadrajemorganskih zagaivaa. Meutim, postupak je efikasan i kada su pored organskih

zagaivaa prisutni i neorganski (sulfati i teki metali, nitrati i nitriti).

U radu e biti prezentovane mogunosti i mehanizam anaerobnog postupka u

tretmanu otpadnih voda. Osim pomenutih, postupak ima primenu i pri bioremedijaciji

(biodegradacija ili biotransformacija toksinih zagaivaa), gde mikroorganizmi u

anaerobnim uslovima oksidiu zagaivae do ugljen (IV)-oksida, ili ih redukuju do

manje toksinih supstanci (dehlorinacija hlorovanih ugljovodonika).



18/57

V. Gardi, A. Ivanovi, T. Apostolovski-Truji, S. Stankovi16

Postupak je primenljiv i kod tretmana zagaenih podzemnih voda ili naslaga

na mestu zagaenja [1].

MEHANIZAM ANAEROBNOG TRETMANA

INDUSTRIJSKIH OTPADNIH VODA

Organske supstance kao zagaivai

Industrijske otpadne vode sa odreenim sadrajem organskih zagaivaa

mogue je podvrgnuti anaerobnom tretmanu. Tokom procesa dolazi do

konverzije organskih zagaivaa uz pomo anaerobnih mikroorganizama do

gasovitih produkata.

Gas nastao anaerobnim delovanjem mikroorganizama na organske materijesadri CO2 i CH4 i poznat je kao biogas.

Mehanizam konverzije organskih zagaivaa moe se opisati sledeom

jednainom:

24 COCHzagaagaorganski izmimikroorgananaerobni + ................. (1)

Ili

.............(2)

Koliina organskih materija prisutnih u vodi meri se potrebnom koliinom

kiseonika za hemijsku oksidaciju pomenutih zagaivaa (chemical oxygen

demand - COD), to je u osnovi mera za sadraj organskih jedinjenja ili njihovu

koncentraciju.Sulfati i sulfiti kao zagaivai

Prisustvo sulfatnih jona u otpadnim industrijskim vodama ne predstavlja

problem prilikom primene anaerobnog tretmana. Anaerobni mikroorganizmi

redukuju sulfatne (SO42-

) ili sulfitne (SO32-

) jone do sulfidnog (S2-

), prema

sledeoj jednaini:


19/57

ANAEROBNI TRETMAN OTPADNIH VODA 17

224 COHSCODSO

bakterijapomouzsulfataredukcija

+ + .................................. (3)

U sluaju prisustva jona tekih metala, bioloki nastao sulfidni jon reaguje sa

jonima tekih metala i taloi ih u obliku metal-sulfida. Meutim, sulfidi metala

u zemljitu mogu da disosuju na jone i na taj nain nastaje zagaenje

podzemnih voda jonima tekih metala, dok se sulfidni jon oksiduje do

elementarnog sumpora. Opisani procesi teku prema sledeim jednainama:

+ + MSMS 22 ..................................................................... (4)

OHSOHSsTiobaciliu 2

0

2

+ + .............................................. (5)

Nitrati i nitriti kao agaivai

Prisutni nitrati u otpadnim vodama podleu procesu denitrifikacije. Denitrifikacija

u otpadnim vodama poinje procesom oksidacije prisutnih organskih ili neorganskih

supstanci i istovremenom redukcijom nitrata ili nitrita do elementarnog azota.

Proces denitrifikacije moe se opisati sledeom jednainom:

223 CONCODNO acijudenitrifikzabakterije + + ........................... (6)

Procesom denitrifikacije dolazi do konverzije neorganskih zagaivaa, nitrata i

nitrita, do azota, koji inae ini 70% atmosfere, tj. nastaje nezagaujui produkat.

Meutim, esto se u efluentu azot nalazi u obliku amonijum jona (NH4+),tada je neophodno efluent podvrgnuti prvo oksidaciji primenom hemotrofinih

bakterija do nitrata (uz pomo kiseonika), proces poznat pod nazivom nitrifikacija.

Efluent koji je ve podvrgnut opisanom predtretmanu dalje se moe tretirati

anaerobnim mikroorganizmima (podlee procesu denitrifikacije) [2, 3, 4].

Prednosti anaerobnog tretmana otpadnih voda

Prednosti anaerobnog tretmana otpadnih voda u odnosu na aerobni predstav-

lja se uporeivanjem vrednosti COD-a, tj. raspodelom utroenog kiseonika u

odnosu na dobijene produkte (slika 1).

a) anaerobni tretman b) aerobni tretman

Slika 1. Raspodela COD-a pri razliitim tretmanima otpadnih voda


20/57


Aerobni tretmani kao produkt imaju velike koliine mulja, ije odlaganje

zahteva velika dodatna ulaganja. Aeracija otpadnih voda je neophodna za pomenuti

tretman to zahteva dodatnu oprema koja je skupa i dodatni je potroa energije,

dok se sa slike 1. jasno vidi da je pri anaerobnom tretmanu velika konverzija

organskih zagaivaa u metan, koji je mogue kasnije koristi kao izvor energije.

Tehnologija je jednostavna za voenje, to se ogleda i u sluaju potrebe poveati

kapacitete postrojenja za obradu otpadne vode. Na slici 2. data je fotografija

jednog anaerobnog postrojenja za tretman otpadnih voda.

Slika 2. Izgled anaerobnog postrojenja za preiavanje industrijskih

otpadnih voda u primeni (Mirzapur)Na slici 3. prikazan je ematski prikaz celokupnog postrojenja za

preiavanje industrijskih otpadnih voda. Jedna jedinica predstavlja anaerobni

tretman otpadnih voda odakle se jasno vidi jednostavnost proirenja kapaciteta

postrojenja.

Slika 3. ematski prikaz anaerobnog tretmana kao deo postrojenja zapreiavanje industrijskih otpadnih voda


21/57

ANAEROBNI TRETMAN OTPADNIH VODA 19

a) b)

Slika 4. ematski prikaz

a)najednostavnije jedinice ib) jedinice sa pregradama za anaerobni tretman otpadnih voda

Postupak anaerobnog preiavanja primenjuje se i u sluajevima prerade

komunalnih otpadnih voda, sa velikom efikasnou, malim trokovima prerade,uz dobijanje biogasa kao energenta. Izgled jednog takvog postrojenja ematski

je prikazan na slici 5 [5, 6, 7, 8].

Slika 5. ematski prikaz postrojenja za anaerobno preiavanjekomunalnih otpadnih voda


22/57


ZAKLJUAK

Anaerobni tretman otpadnih voda omoguava preiavanje industrijskih,

komunalnih i drugih otpadnih voda sa odreenim sadrajem organskih i

neorganskih zagaivaa (nitrata, nitrita, sulfata, sulfita, jona tekih metala).

Proces je ekonomski isplativ jer se kao produkat dobija biogas, sa

odreenom energetskom vrednou.

Anaerobni tretman ne zahteva velika ulaganja u opremu i procenjeno je da je

mogu povraaj investicije za dve godine.

Tretman je jednostavan u smislu upravljanja i ako postoje potrebe i

poveanja kapaciteta.Brzina tretmana je 10-20 puta vea u odnosu na konvencionalni tretman sa

aktivnim ugljem.

Iz izloenog se vidi veliki broj prednosti anaerobnog tretmana u odnosu na

druge tretmane preiavanja kako industrijske tako i komunalne otpadne vode,

zato se pomenuti tretman opravdano smatra tehnologijom 21. veka u polju pre-

iavanja otpadnih voda

LITERATURA

[1] www.adi.ca

[2] www.anaerobictechnologies.com

[3] www.industrialwater.royalhaskoning.com

[4] Garrido JM, Omil F, Arrojo B, Mndez R, Lema JM. Carbon and

nitrogen removal from a wastewater of an industrial dairy laboratory

with a coupled anaerobic filter-sequencing batch reactor, Water Sci

Technol 43, (2001), 24956.

[5] A. Gangagni Rao, G. Venkata Naidu, K. Krishna Prasad, N.

Chandrasekhar Rao, Anaerobic treatment of wastewater with high

suspended solids from a bulk drug industry using fixed film

reactor(AFFR),Bioresource Technology Volume 96, Issue 1, January

2005, Pages 87-93

[6] A. Pual, E. Roca, M. Lema, An expert system for monitoring and

diagnosis of anaerobic wastewater treatment plants, Water Research

36 (2002) 2656-2666[7] www.elsevier.com/locate/watre

[8] www.esemag.com/index.html


23/57


21

UDK: 658.567(045)=861

RECIKLAA ELEKTRONSKOG OTPADA

RECYCLING OF ELECTRONIC WASTE MATERIALS

Tatjana Apostolovski-Truji*, Aleksandra Ivanovi*, Vojka Gardi*


Izvod

Intenzivan razvoj elektronske industrije tokom XX veka a i poetkom XXI veka, prouzrokovao

je i porast otpada iz ove industrije pre svega raunara na kraju ivotnog veka. Vrlo je vano

pravilno recikliranje zastarelih i odbaenih raunara koji predstavljaju veoma rizian otpad ako

se sa njim ne postupa na adekvatan nain sa aspekta zatite ivotne sredine kao i sa ekonomskog

aspekta dobijanja skupih plemenitih metala koji ulaze u sastav svih komponenti u raunarima.

Direktive EZ o reciklai otpada elektronskih proizvoda (OEEP) koja se od 2006. primenjuje,

prisiljava proizvoae da preuzimaju svoje proizvode i recikliraju 65% njihove prosene teine.

U ovom radu su predstavljene neke od metoda kao i tehnikih barijera za recikliranje pojedinih

delova raunara

Kljune rei: reciklaa, , elektonski otpad

Abstract

Intensive development of electronic equipment industry results into generation of high

quantities of specific waste from this industry at the end of life time. Recycling of waste from

electronic equipment (WEEE) is an important subject, not only from the point of view of

environment protection, but also regarding the recovery of usable electronic components,

precious metals the basic components of all electronic equipment. The EU Directive on

recycling the electronic waste products (WEEE) that is applied since 2006, have forced the

manufacturers to reuse their own products and recycle 65% of their average weight. This paper

presents some of the methods and technical barriers for recycling of some computer parts.

Key words: recycling, electronic waste

UVOD

Porast odbaenih elektrinih ureaja predstavlja realnost kako u svetu tako ikod nas i to izaziva zabrinutost celokupne svetske javnosti jer se svake godineglobalni elektronski otpad poveava, prema procenama Ujedinjenih Nacija, zaoko 50 mil. tona. Ujedno, poraavajua je injenica da se samo nekih 15%



24/57

22 T. Apostolovski-Truji A. Ivanovi, V. Gardi,

odbaenih elektronskih komponenti reciklira a da ostalih 85% zavri nadeponijama smea. Raspoloivost postojeih deponija kao i visoka cenaformiranja novih predstavlja samo jedan od problema dok je drugi, mnogoznaajniji sa aspekta zatite ivotne sredine problem prisustva materija opasnih

po ivotnu sredinu u elektronskom otpadu poput: Pb, Cd i njihova jedinjenja,Hg, As, razni bioakumulativni otrovi, organski halogenidi i dr. (oko 40% Pb uzemlji potie iz elektronskog otpada) [1].

Mnogo je razloga zbog kojih je recikliranje starih raunara oteano. Presvega, proizvodnja raunara je skopana sa korienjem velikog broja toksinihkomponenti koje prilikom recikliranja predstavljaju opasnost po osoblje kojeradi na tim poslovima. Takoe, projektovanje raunara je izvoeno tako da ihini tekim za rasklapanje i pravilno postupanje sa tetnim materijalima.Poseban problem su monitori zbog visoke koncentracije Pb koje ulazi u sastavkatodnih cevi (oko 20% Pb proseno zbog zatite od zraenja) [1].

Tretman raunara na kraju ivotnog veka mora biti znatno ozbiljniji i morase zakonski regulisati jer slaba zakonska regulativa u ovoj oblasti dovodi do

pojave toksinih materija na deponijama i samim tim poveavaju se trokoviraiavanja nagomilanog opasnog otpada. Recikliranje tetnih materija imaogranienu korist za okolinu upravo zbog toga to samo pomera tetnematerijale u druge proizvode kojima e ipak, na kraju, biti potrebno odlaganje.Primarni cilj bi trebalo da bude projektovanje i proizvodnja proizvoda sasmanjenim a na kraju i kompletno bez tetnih materijala.Ovakvi problemi

doveli su do usvajanja Direktive EZ o OEEP otpad elektrinih i elektronskihproizvoda koja od 2006. god. prisiljava proizvoae da preuzimaju svojeproizvode i recikliraju 65% njihove prosene teine.

Koliine i struktura trita

Prema nekim istraivanjima raunari i druga elektrina i elektronska opremazauzimaju oko 1.6% od ukupne koliine tetnog otpada na godinjem nivou (214miliona tona; SAD, podaci se odnose na 1997.g.)[2]. Visoko razvijene zemlje usaradnji sa kompanijama koje proizvode elektrinu i elektronsku opremu imaju uvidu koliki je uticaj njihovih proizvoda na ivotnu sredinu, kako tokomeksploatacije tako i na kraju ivotnog veka.

Proseni vek trajanja raunara je u 1997. godini bio 4-6 godina, a u 2005.god. iznosi samo dve godine to je rezultat ubrzanog razvoja u toj oblasti.Imajuiu vidu ovu injenicu, oekuje se da e se koliina elektronskog otpada nadeponijama vrlo brzo udvostruiti.

Pod pritiskom javnog mnjenja velike kompanije su zapoele projektereciklae zastarelih raunara, a najpoznatiji su takvi projekti kompanija HP iDell. U njima postoje specijalizovani pogoni u kojima se na adekvatan nain, sa


25/57

RECIKLAA ELEKTRONSKOG OTPADA 23

minimumom ugroavanja zdravlja radnika, vri reciklaa starih raunara iraunarske opreme. Tehnologija i oprema u ovakvim pogonima je nedostina zaveinu manje bogatih zemalja jer strogi propisi primoravaju ovakve pogone dafiltriraju izduvne gasove i otpadnu vodu i da na svaki nain spree ugroavanjeivotne sredine. Iz tih razloga je takvim firmama jeftinije da izvoze raunarskiotpad u zemlje treeg sveta, gde jeftini radnici u neadekvatnim uslovimarecikliraju stare raunare. injenica da samo Amerika izvozi oko 50-80% svogukupnog elektronskog otpada govori dovoljno.

U Srbiji su koliiname ovakvog otpada relativno male jer teka ekonomskasituacija uslovljava korienje raunara u to duem periodu.Kako vreme prolazikoliine odbaenih raunara bi mogle ubrzano da porastu.

Konstantan porast prodaje raunarske opreme rezultirae i u porastu koliinaelektronskog otpada proporcionalno, mad ase jo uvek ne mogu naslutiti kolikee to cifre biti. Prema studiji koja je u SAD-u sprovedena od strane InternationalData Corporation [3] u 1997. godini je prodato 5.5 miliona jedinica raunara,sa godinjim rastom od 14 %. Kada u pitanju Japan, procenjuje se da je2001-e godine bilo 830.000 jedinica korienih raunara na tritu pri emu jetaj broj porastao za 18% 2002. godine [4]. Trite novim raunarima u 2001.godini je bilo 12 miliona raunara, to je 11% manje nego u 2000. godini. to seEvrope tie, ne postoje studije koje se bave procenom trita korienim inovim raunarima.

PROCES RECIKLIRANJA

Za sada postoje etiri osnovne metode reciklae elektronskog otpada: Rastavljanje opreme runo odvajanje delova Mehanika obrada usitnjavanje i rezanje Spaljivanje i proiavanje nakon to se spale gorivi delovi mogu se

odvojiti metali

Hemijska obrada izdvajanje plemenitih metala hemijskom postupcimaNa slici 1 je prikazan tipian proces rastavljanja raunara pri emu se pojedini

delovi mogu ponovo iskoristiti, dok se otpad u zavisnosti od njegove tetnosti,odlae na gradsku deponiju ili odlagalite predvieno za takav otpad.


26/57


Slika 1. Tipian proces rastavljanja i odlaganja zastarelih raunara

Nakon rastavljanja, pristupa se mehanikoj obradi raunara demontaaekiem i mlinom za drobljenje. Sledei korak podrazumeva odvajanje metalnihdelova putem konvencionalnih tehnika odvajanja:

vibracione tehnike odvajanja, ciklonsko odvajanje, izdvajanje vrednih metala potapanjem i ispiranjem, odvajanje putem turbulencije, magnetna separacija, tehnike odvajanja pod pritiskom vazduha,prosejavanje.


27/57


Sakupljeni metali koji se ponovo mogu iskoristiti a sadre dvovalentnogvoe, se ponovo obrauje u tradicionalnim topionicama i fabrikama za preraduelinog otpada, a obojeni metali mogu se koristiti kao drugorazredni sirovimaterijali. Upotrebom mlinova za drobljenje, pojedini delovi se dovode u stanjemeovitog granulate iz ega se moe izolovati do 99% istog bakra putemmetode fizike separacije.

TEHNIKE BARIJERE

Prilikom recikliranja osnovni problem koji se javlja jeste nedostatak podatakao materijalnom sadraju proizvoda koji je se reciklira pa se stoga javljaju raznaogranienja i tehnike prepreke.

Proizvodni podaci

Veina korisnika elektronskih ureaja a i radnici u pogonima reciklae imajuogranieno poznavanje vezano za sadraj materijala proizvoda kojim rukuju akako je osnovni cilj procesa reciklae rastavljanje i raspodela delova u odgovara-

jue kontejnere za pojedinane vrste materijala, to predstavlja glavni nedostatakpri procesu reciklae.

Recikliranje metalaMetali ine oko 60% ukupne koliine elektronskog otpada. Najee korieni

metali su:elezo, olovo, nerajui elik i druge legure elika, aluminijum i nje-gove legure, legure bakra, olova i cinka. Olovo je najee korieno u proizvod-nji CRT-a i pri lemljenju i za sada ne postoji isplativa alternativa za olovo. Postojeneka istrivanja u pravcu razvoja postupaka lemljenja bez olova..

Recikliranje tampanih ploa

tampane ploe su zastupljene u najveem broju elektronskih ureaja (oko20%). Sloenost tampanih ploa ini njihovu reciklau komplikovanom. Prvi

korak u njihovoj reciklai predstavlja vizuelni pregled kojim treba utvrditi pris-ustvo toksinih elemenata pre svega na prisustvo kondenzatora i baterija koji semoraju ukloniti sa tampanih ploa. Oni se skidaju i usmeravaju u specijalizovanefirme na dalji tretman.

Sastav tampanih ploa iz elektronskih ureaja [6]: nemetale tj. polimer ovrsnut staklenim vlaknom 70%bakar 16%


28/57


lem 4% gvoe, ferit 3% nikl 2% srebro 0,05% zlato 0,03%paladijum 0,01% ostali (bizmut, antimon, tantal i dr.) 4.91%

Sa stanovita reciklae iskoriene tampane ploe mogu se svrstati u tri ka-regorije prevashodno po otpadnoj vrednosti (sadraju implementiranih plemeni-

tih metala). To su otpadne tamapane ploe sa oznakama H (visok nivo), M(srednji nivo) i L (nizak nivo) iskoristivosti. Ova podela u osnovi predstavljasadraj plemenitih metala. [6]

Reciklaa tampanih ploa je, naalost, samo u malom procentu (oko 15%)zastupljena danas. Znaajno vea koliina tampanih ploa zavrava na deponi-

jama u originalnom stanju ili eventualno mehaniki obraena radi redukcijezapremine.

Recikliranje plastike

Plastini materijali ine oko 19% ukupnog elektronskog otpada. Kod recik-liranja plastike javlja se problem dobijanja visokog kvaliteta materijala jer ter-

moplastini materijali ne predstavljaju problem ali sloena plastika predstavljajer je nemogue razdvojiti razliite vrste plastike. Zbog nekompatibilnostirazliitih plastika, delovi skinuti sa starih proizvoda mogu biti identifikovani isortirani kao razliiti tipovi plastike. Pravci daljeg istraivanja u okvirureavanja ovog problema prilikom recikliranja trebali bi da se kreu kaiznalaenju adekvatnog naina rada sa svakim tipom plastike (recikliranje, ob-navljanje ili spaljivanje), kao i efikasne i ekonomski isplative identifikacionetehnike i tehnologije odvajanja a i efikasnog naina meanja originalne i recik-lirane plastike.

Prilikom obrade meane plastike nema velikih trokova ali postojanje tritaza jedan takav material je dosta diskutabilno. Tee je nai trite za meanu plas-tiku nego za materijale od smole, a i smole imaju niu trinu vrednost. I stoga je

jedna od opcija da se identifikuju vrste plastike, ili runo ili upotrebomtehnologija za odvajanje. Najvei problem nije sam tehnoloki postupak sorti-ranja plastike ve da li se to moe izvesti na ekonomski isplativ nain.

Obrada monitora i CRT stakla

Kod monitora raunara katodna cev ini 32% teine i sadri toksine fluores-centne materijale zbog ega spada u opasni otpad. Zato je bitno da se upotrebe


29/57


odgovarajue metode za postupanja sa katodnim cevima poput nekih mehan-ikih, termalnih i hemijskih procesa recikliranja CRT-a (CRT je engleska skra-enica za "Cathod Ray Tube", kod nas poznatiju kao "katodna cev".)

Katodna cev se sastoji od dva tipa stakla. Ekran je napravljen od stakla kojesadri barijum i stroncijum a unutranja strana sadri olovo. Pored toga, zarazliku od monohromitnih cevi, cev za sliku u boji ima metalnu masku. Tokomreecikliranja ove vrste cevi, mora se skinuti fluorescentni omota a pored toga ida se razliite vrste staklenih i metalnih delova odvoje. Mnogo brojne prepreketreba prevazii pre recikliranja stakla monitora ukljuujui i odvajanje stakla kojesadri olovo od ostalih vrsta stakla.

Reciklaom katodnih cevi dobijaju se materijali: metal, plastika i staklo, elik

i staklo od CRT-a, dok od kompletnih monitora razliiti metali, vie vrsta plas-tike i stakla.

Recikliranjem katodnih cevi, zanemarljive koliine bakra, nikla i elika semogu ponovo dobiti. Bakarne ice i zatitno staklo, posle odreenih tretmanarecikliranja, zavravaju kao tetni otpad. Noviji modeli monitora daju manjedragocenih metala nego stariji. Takoe, visokokvalitetne plastine smole,

posle uspenog odvajanja i recikliranja, nalaze svoje trite.Upotreba recikliranog stakla kao sirovog materijala podrazumeva odredjene

uslove: svako staklo koje sadri olovo ili drugu potencijalno tetnu materiju mora

biti efikasno uklonjeno.

materijal mora biti samleven do veliine zrna manje od 1do 2 milimetarakako bi mogao da se pomea sa drugim obradjenim sastojcima i daomogui pouzdanu analizu materijala.

materijal mora biti dobro sortiran i analiziran i mora da sadri stabilnuboju, da ima isti reim rada i gustinu stakla koje treba da se proizvede.

ZAKLJUAK

Reciklaa, kao industrijska grana definitivno ima budunost jer rast irazvoj informacionih tehnologija svakodnevno namee potrebu proizvodnjenove raunarske opreme dok ona stara predstavlja problem, kao sa stano-

vita ekonomije tako i sa stanovita ekologije. Pravilno recikliranjeE-otpada predstavlja odgovor na jedan takav gorui problem, kao iz razlogazatite ivotne sredine, tako i iz razloga ouvanja energije i sirovina. Uovom radu su prikazani neki od naina recikliranja pojedinih delova rau-nara kao i potekoe koje se pri tome javljaju.


30/57


LITERATURA

[1] Silicon Valley Toxics Coalition, videti stranicu na sajtu:http://www.svtc.org/

[2] Yu Yue et al. "A decision-making model for materials of end-of-lifeelectronic products", Journal of Manufacturing Systems, (2000).

[3] Luening, E., Used PC market surging, CNET News.com, 1998, youcan see the page: http://www.news.com.com/2100-1001-209684.html

[4] My-Com PC Web, you can see the page:

http://pcweb.mycom.co.jp/news/2002/08/22/23.html[5] Matthews et al., "Disposition and end-of-life options for personalcomputers", Carnegie Mellon University Design Initiative technicalreport, Pittsburgh, PA, Carnegie Mellon University,1997.

[6] Matthew C. Frank: The Recycling of Computer Circuit Boards,(2005), 52-61.

[7] European Commission, Draft proposal for a European parliament andcouncil directive on waste electric and electronic equipment,Brussels, 2000, Belgium, http: //www. eia. org/do wnload/eic/21/www_F inal_Proposal_June_2000.htm, 2000-07-31.

[8] S.Dragulovi, V.Gardi, S.Dimitrijevi, A.Ivanovi, Z.Stanojevi-imi, Reciklaa srebra iz srebrnih kontakata hemijskim

postupkom, Zatita materijala 49(2008), 51-52


31/57


UDK: 669.2/.8.054.8(045)=861

OTPADNI BAKAR KAO SEKUNDARNA SIROVINA

WASTE COPPER AS SECONDARY RAW MATERIALS

Vesna Marjanovi*, Vesna Cvetkovi-Stamenkovi*


Izvod

Industrijski otpad obojenih metala nastaje kod topljenja metala i legura, kod proizvodnje

valjanih proizvoda, strugotina, opiljci, kod livenja, kod hemijske industije i sl. Razvoj reciklae

otpadaka doveo je do velikih unapreenja u tehniko-tehnolokoj i organizacionoj oblasti.

Kljune rei: sekundarne sirovine, bakar, reciklaa

Abstract

Industrial waste of non-ferrous metals is produced in smelting of metal and alloys,

production of rolled products, chips, saw dust, casting, chemical industry, etc. Development ofrecycling waste has led to major improvements in technical-technological and organizational

fields of science.

Key words: secondary raw materials, copper, recycling

UVOD

U svim granama privrede nastaje industijski otpatci obojenih metala i legura.Otpaci se dele na procesni i amortizacioni otpadak. Procesni-proizvodniindustijski otpad obojenih metala nastaje kod topljenja metala i legura, kod

proizvodnje valjanih proizvoda, strugotina, opiljci, kod livenja, kod hemijskeindustije, kod nanoenja zlatnih prevlaka i sl. U amortizovani industrijski otpad

ubrajaju se rashodovana osnovna sredstva u industriji, graevinarstvu,transportu, komunalni otpad i sl.

Otpadnog bakra najvie ima u elektrotehnikoj industriji16,2%, automobilskojindustriji7,2%, crnoj metalurgiji 6,4% i obojenoj metalurgiji 3,9%.

Proizvodni i amortizovani industrijski otpad obojenih metala deli se na klase:

A.Proizvodni i komadasti otpadB.Strugotine



32/57

V. Marjanovi, V. Cvetkovi-Stamenkovi30

C.Otpadne praine kobalta, molibdena i volframa i njihovih legura kojenastaju u procesu izrade i obrade delova

D.Otpad belih limovaE. Otpad olovnih akumulatoraF. Otpad od rezanja titanskog lima i njihovih leguraG.Ostali otpadZa procenu koliine otpada obojenih metala koriste se metode matematike

statistike i teorija verovatnoe. Primena matematike statistike zamenjujesubjektivnu ocenu proizvodnog procesa realnim podacima dobijenim merenjem

parametara procesa.

PRIMARNA PRIPREMA

Pod pripremom otpadaka obojenih metala podrazumeva se njihovodovoenje u takvo stanje koje e obezbediti efikasnu metalurku preradu. To

podrazumeva odvajanje metalnih i nemetalnih delova, odmaivanje, smanjenjevlanosti, umanjenje veliine i mase i dr. Kvalitetna priprema otpadaka dovodido smanjenja potronje goriva, elektine energije, efikasno korienjemetalurke opreme, transportnih sistema i sl.

Osnovne operacije pripreme su:-sortiranje sastoji se u razdvajanih pomeanje sekundarne sirovina najednorodne metale, legure itd., zatim sortiranje po veliini i

frakcijama. Sortiranje moe da se vri runo, mehaniki, u tekojsredini i sortiranjem korienjem pei za rastapanje.

-magnetna separacija koristi se za rastresite strugotine veliine do 10cm, izdrobljene ljake, liveni otpad do 15 cm, otpad u vidu praine

bilo kojeg sastava, razlomljeni kablovi, otpad od prosejavanja itd. Ciljove operacije je da se izdvoje feromagnetini delovi i predmeti. Priizboru tipa elektromagnetnog separatora uzima se u obzir krupnoamaterijala, neophodni stepen izdvajanja, produktivnost i sl.

-razdvajanje cilj ove operacije je odvajanje metalnih i nemetalnihdelova, razdvajanje mehanikih vezanih delova, kao i smanjenje doveliine pogodne za kasnije operacije. Osnovne operacije razdvajanja

su: seenje aligatorskim makazama, rezanje pomou plamena,drobljenje kablovskog otpada, razdvajanje elektromotora iautomobilskih hladnjaka i drugih vrsta otpada. Moe biti runo imehanizovano.

-drobljenje je meuoperacija koja se primenjuje pri pripremisekundarnih sirovina za dalju obradu ili transport. Bakarni otpad koji se

podrvrgava usitnjavanju su laki negabaritni kablovski i drugi bakarniprovodnici struje, kuita elektromotora, bakarna strugotina, statorski


33/57

OTPADNI BAKAR KAO SEKUNDARNA SIROVINA 31

namotaji itd. Maine za drobljenje se dele na maine: - opte namene(ekiaste i rotorne drobilice) koje se koriste za drobljenje krupnijihkomada, a slue za sitno i srednje drobljenje, i specijalizovane maine(ureaji za raskidanje paketa, drobilice za strugotinu, ureaji zakidanje i sl.). Za fino usitnjavanje primenjuju se mlinovi, rotorniusitnjivai i sl.

-odmaivanje i suenje odmaivanje se na osnovu tehnolokogprocesa deli na hidrotermijsko i termiko odmaivanje.Hidrotermijsko odmaivanje sastoji se u ispiranju strugotinezagrejanim alkalnim rastvorom na temperaturi od 60-80C ucentrifugalnim ili puastim mealicama.

-pakovanje i briketiranje otpada smatra se osnovnim tehnolokimoperacijma primarne obrade. Pakovanje-paketiranje je mehanikozbijanje nekompaktne sirovine u pakete odreene dimenzije, teine igustine. Tako dobijeni materijal arira se u metalurke pei. Tehnoloki

proces paketiranja se sastoji iz sledeih operacija: prijem i priprema,ubacivanje u presu, paketiranje, izbacivanje paketa iz matrine prese,

prijem i otpremanje gotovih paketa. Briketiranje je tehnoloka operacijapripreme metalne strugotine tj. dovoenje u kompaktno stanje za daljumetalurku preradu u livnicama tj. peima za topljenje.

-elektrostatika separacija - elektrostatiki separator zasniva se naprimeni elektrostatikog polja, a primenjuje se za razdvajanje tankihCu i Al kablova prenika do 0,4 mm od izolacije.

-ostale metode separacije-tu pripada vazduna, hidrostatika separacija i dr.RESURSI I RECIKLAA SEKUNDARNIH SIROVINABAKRA I BAKARNIH LEGURA

Sakupljanje i prerada bakarnog otpada je jedna od najmlaih industrijskihproizala grana. Ona je prizlala iz trgovine otpadnim materijalima i felerinomrobom, ali vremenom ova delatnost prelazi u industriju. Osnovni izvorinastajanja bakrnog otpada su sledee industrijske grane: energetika, elektronika,telekomunikacije, roba iroke potronje itd. Znaaj i uloga bakarnog otpada

zasniva se na sledeem:1)bakarni otpad direktno zamenjuje katodni bakar dobijen iz sveih

sirovina, i na taj nain se produava vek prirodnim leitima bakra,2) upotreba bakarnog otpada je ekonominija u odnosu na korienje bakra

iz primarnih sirovina koja ima dugaak ciklus proizvodnje.


34/57


Slika 1. Opta ema primarne pripreme

VRSTE BAKARNOG OTPADA

Bakarni otpad moe biti razliitog oblika i sastava, a pored toga sadri irazliite primese kao to su: Pb, Zn, Sn i dr. Bakarni otpad moe da se podeli na

procesni otpad onaj koji nastaje u procesu prerade i proizvodnje bakra(proizvodnja metala i legura, valjanje, livenje, proizvodnja kablova i

provodnika) i amortizacioni otpad nastaje izbacivanjem iz upotrebe proi-zvoda koji sadre bakar (drumska i inska vozila, transformatori, generatori,


35/57


kablovi, provodnici, livniki proizvodi i dr.). Koliina procesnog otpada zavisiod primenjene tehnologije. Dok koliina amortizacionog otpada zavisi odkoliine metala u upotrebi kao i sastava bakarnih proizvoda. Bakarni otpad semoe razvrstati na osnovu bakra i njegovih legura i to na bakarni, mesingani i

bronzani otpadak. To omoguava bolju, jeftiniju i jednostavniju proizvodnju,kontrolu kvaliteta, laki i bri obraun proizvodnje.

Pod bakarnim otpatkom se podrazumeva: kart livenih, kovanih i presovanihkomada, bakar nelemljeni i nekalaisani, otpadak bakarnih provodnika sa i bezizolacije, bakarna strugotina, otpadak rotora motora itd. Mesingani otpadak

podrazumeva: otpadak nerazdvojenih hladnjaka, puane aure, kalaisaniotpadak mesinga itd. Bronzani otpadak podrazumeva: bronzani novac, bronzana

zvona sa sadrajem kalaja itd.Bakarni otpadak se moe podeliti i prema:-fizikom izgledu, tada je podeljen prema klasi krupnoe na krupnogabaritni,

strugotinu, i prakasti otpadak bakra i bakarnih legura.-hemijskom sastavu,-sadraju osnovnog metala i neistoa, i to u tri grupe. Prva grupa se

odlikuje visokim sadrajem metala, a sadraj neistoa ne prelazi 3%. Udrugu grupu spada bakarni otpadak sa sarajem neistoa do 10%, a treugrupu ini bakarni otpadak sa sarajem neistoa veim 10%.

BILANSIRANJE SEKUNDARNIH SIROVINA

Metode matematike statistike se koriste za procenu koliine otpadakaobojenih metala. Ove metode omoguavaju zamenu subjektivne ocene

proizvodnog procesa objektivnim podacima dobijenim merenjem parametaraprocesa. Pri odreivanju resursa, koliine amortizacionog otpada i tekueg otpatkaiz proizvodnje se raunaju odvojeno. Koliina amortizacionog otpada zavisi odveka trajanja, zamene i remonta opreme. Koliina tekueg otpatka zavisi od vrsteobrade metala i legura, koja je utvrena proizvodnim programom.

Za proraun svake grupe otpadaka potrebno je raspolagati odreenimjednainama, koje treba da budu usaglaene sa raspoloivim izvornimpodacima. One predstavljaju raunski model obrade ulaznih podataka, a u ciljuprognoze nastajanja bakarnih otpadaka.

SREDNJE VREME POVRATKA BAKRA

Upotrebni put bakra poinje od momenta njegove proizvodnje u topionicibakra, zatim njegova prerada u poluproizvod ili gotov proizvod. Vek trajanjagotovog prizvoda je najdui period i on odreuje vreme povratka. Vreme zakoje se najvei deo proizvoda vrati kao sirovina u proizvodni ciklus naziva se

srednje vreme povratka proizvoda Va, ono karakterie period od poetka


36/57


funkcionisanja aparata, maina i ureaja, do momenta njihovog ispadanja izeksploatacije. Srednje vreme povratka metala Vp podrazumeva koliinu metalakoja je sadrana u aparatima, mainama i ureajima zakljuno sa uraunatimsrednjim vremenom njihovog korienja. Odnos izmeu srednjeg vremena

povratka metala Vp i srednjeg vremena povratka proizvoda Va dat jesledeom jednainom:

Vp=Va/(1+ksVa)

gde je:ks- koeficijent godinje potronje koliine obnovljivog metalaU tabeli 1 dati su neki primeri za vreme povratka bakra.

Tabela 1. Vreme povratka bakra

R. br.Oprema, maine,

ureaju i sl.

Srednjevreme

povratkaureaja Va

Vremeremonta

Vr

Srednjevreme

povratkabakra, Vp

1. Transformatori 20 20 20

2. Bakarne cevi 15 15 15

3.Limovi od bakra i

bakarnih legura29 29 29

4. Armature 10 10 10

5. Generatori 20 20 20

6. Veliki motori 10 2 3

7. Poljoprivredne maine 15 10 14

8. Drumska vozila 15 10 14

9. inska vozila 30 4 6

10. Aparati za domainstvo 15 5 6

11. Industrijska oprema 10 10 10

12. Kablovi 30 15 20

13.Telekomunikacioni

ureaji

30 30 29

14. Brodogradnja 30 30 30

Veliine koje se odnose na vreme remonta Vr i srednje vreme povratkaureaja Va u tabeli 1 su podaci dobijeni na osnovu iskustva od proizvoaa i

potroaa opreme i iz literature.


37/57


Srednje vreme povratka bakra zavisi od vie faktora: uslova rada, brzinerazvoja tehnologije, optereenosti delova proizvoda ili celog proizvoda u radu,obuenosti kadrova, klimatskih uslova, transportnih uslova, stanja putne mree,tehnike i opte kulture, odnosa prema sredstvima rada i dr.

METALNI FOND BAKRA

Pod pojmom metalni fond bakra podrazumeva se ukupna koliina metalasadrana u osnovnim i obrtnim sredstvima, kao i u predmetima za linu

potronju. Odreivanje bakarnog fonda po glavi stanovnika je osnovnipokazatelj ukupnog ekonomskog razvoja jedne zemlje. Za izraunavanje

bakarnog fonda potrebni su podaci o koliinama katodnog bakra dobijenog izbakarne rude, uvoz i izvoz katodnog bakra, sirovine za livnice bakra i bakarnihlegura, polufabrikata za izradu gotovih proizvoda, gotovih proizvoda kojisadre bakra itd. Bakarni fond jedne zemlje raste sa porastom potronjekatodnog bakra umanjene za bespovratni gubitak bakra, a uveava se ilismanjuje za bilans uvoza i izvoza gotovih proizvoda koji sadre bakar.

Pri odreivanju prirasta bakrnog fonda, bakar koji se dobija pretapanjembakarnog otpatka nije dopunski izvor bakarnog fonda. Bakarni fond jepotencijalni izvor bakarnih otpadaka, tako da je njegovo prouavanje vaanstadijum u prognoziranju budue strukture sirovinske osnove za proizvodnju

bakra.Nepovratni gubici, stepen povratka i stepen revalorizacije procenjuju se i

zavise od primenjene tehnologije, asortimana proizvoda koji sadre bakar,aktuelnih cena, potronje bakra i bakarnih otpadaka, obuenosti kadrova, odnos

prema sredstvima, zainteresovanosti za korienje bakarnog otpadaka i dr.

ZAKLJUAK

Sve je vie metalnih otpadaka koje treba dovesti u stanje da se mogu opetkoristiti u livnicama. Pogoni za reciklau postaju saradnici topionicama ilivnicama u industiji elika i obojenih metala. Razvoj reciklae otpadaka doveo

je do velikih unapreenja u tehniko-tehnolokoj i organizacionoj oblasti.Obezbeena tehnika sredstva i tehnologije su veoma vaan faktor za

prikupljanje metalnih otpadaka, njihovo klasificiranje i pripremu u pogonima zareciklau. Meutim, sve su stroiji zahtevi za kvalitetom sekundarnih sirovina,ulaganja u savremene tehnologije pripreme otpadaka i smanjenje trokovasakupljanja i pripreme.


38/57


LITERATURA

[1] W. W. Kellogg, J. Metals, 28 (12) (1976), p. p. 29-32

[2] M. Shamsuddin, Metal Recovery from Scrap and Waste, Journal ofMetals, 2(1986), p. p. 24-31

[3] A. Ivanovi, V. Cvetkovi-Stamenkovi, V. Marjanovi, The Industrial,Economic and Environmental Dimension of Recycling, 41stInternational October Conference on Mining and MetallurgyPROCEEDINGS, 04.10.-06.10.2009, Kladovo, Serbia, p. p. 413-416.

[4] V. Marjanovi, A. Ivanovi, B. Rajkovi, V. Cvetkovi-Stamenkovi,Scrap of Electronics, 41st International October Conference on Miningand Metallurgy PROCEEDINGS, 04.10.-06.10.2009, Kladovo, Serbia,

p. p. 409-412.


39/57


UDK: 546.56:669.4:544.62(045)=861

ODREIVANJE SADRAJA BAKRA U LEGURI PbSn20 TEHNIKOMATOMSKE APSORPCIONE SPEKTROFOTOMETRIJE SA PLAMENOM

ATOMIZACIJOM

DETERMINATION OF COPPER CONTENT IN PbSn20 ALLOY BY

ATOMIC ABSORPTION SPECTROPHOTOMETRY TECHNIQUE WITHFLAME ATOMISATION

Ljubinka Todorovi*, Radia Todorovi*, Mirjana teharnik*


Izvod

U ovom radu prikazana je brza, tana i precizna metoda za odreivanje sadraja bakra u

leguri PbSn20 primenom atomskog apsorpcionog spektrofotometra sa plamenom atomizacijom.

Cilj rada bio je ispitivanje i pronalaenje optimalnijih analitikih uslova za odreivanje bakra

navedenom tehnikom.

Provera dobijenih analitikih uslova izvrena je analizom uzorka referentnog materijala kao iuporednim analizama nepoznatih uzoraka primenom atomskog apsorpcionog spektrofotometra sa

plamenom atomizacijom i optikog emisionog spektrometra sa varnicom. Dobijeni rezultati su u

dobroj saglasnosti. Uraena je i statistika obrada rezultata. Koncentraciono podruje

odreivanja bakra ovom metodom je 0.1-10%.

Kljune rei: legura PbSn20, bakar, atomska apsorpciona spektrofotometrija sa plamenom

atomizacijom, optika emisiona spektrometrija sa varnicom

Abstract

This work presents a rapid and precise method for determination of copper content in

PbSn20 alloy by atomic absorption spectrophotometer with flame atomization. The aim of this

work was investigation and development of optimal analytical conditions for copper

determination.

Analysis of certified reference material was used for control of optimal analytical conditionsas well as comparative analysis of unknown samples by atomic absorption spectrophotometer

with flame atomization and optical emission spectrometer with spark. The results of comparative

analysis of reference material and unknown samples are in accordance with the certified valued

and results of optical emission spectrometer with spark analysis. The content of copper

determination by atomic absorption spectrophotometry with flame atomization is in the range of

0.1% to 10%.

Key words: PbSn20 alloys, copper, atomic absorption spectrophotometry with flameatomization, optical emission spectrometer with spark



40/57

Lj. Todorovi, R. Todorovi, M. teharnik38

UVOD

Beli metal je legura koja u osnovi sadri olovo ili kalaj. Prema nameni ovelegure se mogu podeliti na: leajne legure-babiti, legure za livenje pod priti-skom-tipografske, lako topivi lemovi i legure za preradu u plastinom stanju.Sadraj kalaja moe biti od 0.5% do 95% dok su jeftinije vrste legura raene saosnovom olova sa sadrajem i do 95%. Ostali elementi koji mogu da se nau uleguri su antimon 1-20%, bakar 0.1-10%, arsen 0.1-2%, nikal 0.4-0.6%, kao itragovi neistoa iz sirovina, i to: Fe, Al, Zn, Mn, S, Ag i dr.

Za potrebe pra

enja tehnolokog procesa proizvodnje ove legure u svakod-nevnom radu koristi se tehnika optike emisione spektrometrije sa varnicom. Sobzirom da se ovom tehnikom mogu analizirati jedino kompaktni uzorci na ko-

jima je mogue dobiti idealno glatku i ravnu povrinu, jer se analize rade bezprethodnog rastvaranja, bilo je neophodno razviti brzu, tanu i pouzdanu me-todu za odreivanje sadraja bakra za uzorke koji ne mogu ispuniti te zahteve.Razraena je metoda za odreivanje bakra primenom atomskog apsorpcionogspektrofotometra sa plamenom atomizacijom. Pored toga, gornja granicaodreivanja tehnikom optike emisione spektrofotometrije sa varnicom je do6%, a atomskom apsorpcionom spektrofotometrijom sa palmenom atomizaci-

jom do 10%.

EKSPERIMENTALNI DEO

Princip metode

Uzorak legure se prevodi u rastvorni oblik rastvaranjem u smesi azotne ihlorovodonine kiseline uz postepeni dodatak vodonik-peroksida. Rastvoruzorka uvodi se u oksidacioni plamen acetilen-vazduh, a sadraj bakra odreujese merenjem intenziteta apsorbovane svetlosti na talasnoj duini 324.8nm.

Potrebna oprema

1.Atomski apsorpcioni spektrofotometar sa plamenom atomizacijom firme

Perkin Elmer, model 50002.Lampa sa upljom bakarnom katodom firme Perkin Elmer3.Uobiajeno laboratorijsko posue4.Optiki emisioni spektrometar sa varnicom firme Spectro, model 20

Reagensi

1.Hlorovodonina kiselina, p.a., 36%2.Azotna kiselina, p.a., 63%


41/57

ODREIVANJE SADRAJA BAKRA U LEGURI PbSn20 TEHNIKOMATOMSKE APSORPCIONE SPEKTROFOTOMETRIJE SA

PLAMENOM ATOMIZACIJOM 39

3.Vodonik-peroksid, p.a., 30%4.Osnovni rastvor bakra, 1 g/dm35.Radni rastvor bakra, 0.1 g/dm36.Kalibracioni rastvori bakra, 1-5 mg/dm37.Osnovni rastvor olova, 1 g/dm3

Postupak

Odmeri se 0.1g uzorka i prebaci u asu zapremine 250 cm3, rastvori sesmeom kiselina uz postepeni dodatak 5 cm3 vodonik-peroksida i polako se

zagreva na peanom kupatilu. S obzirom da je rastvaranje sporo, kiseline ivodonik-peroksid se dodaju u manjim porcijama do potpunog rastvaranja. Kadase uzorak potpuno rastvori, stavi se da prokuva da bi se udaljio viak vodonik-

peroksida, doda 10 cm3 azotne kiseline i prenese u normalni sud od 100 cm3 idopuni destilovanom vodom do crte.

Nula uzorak priprema se na identian nain kao i nepoznati uzorak izuzevto se umesto uzorka uzima 0.07 g olova istoce 99.9%.

Kalibracija instrumenta

U pet normalnih sudova od 100 cm3 pripreme se kalibracioni rastvori bakrakoncentracija 1, 2, 3, 4, 5 mg/dm3, doda se po 7 cm3 osnovnog rastvora olova i

kompletira do crte destilovanom vodom. Merenja intenziteta apsorbovanogzraenja kalibracionih rastvora, rastvora referentnog materijala i nepoznatihuzoraka vrena su pri sledeim analitikim uslovima (Tabela 1).

Tabela 1.Analitiki uslovi odreivanja bakra

Talasna duina 324.8(nm)

Energija lampe 25(mA)

irina lita 0.7(nm)

Plamen Acetilen-vazduh

Protok gasnesmee

1.8-22(l/min)

Visina brenera 7/6

Koristei navedene analitike uslove, na osnovu izmerenih intenziteta

apsorbovane svetlosti za seriju kalibracionih standarda, konstruisana jekalibraciona kriva kao zavisnost apsorbance od koncentracije kalibracionihrastvora (slika 1).


42/57


40

80

120

160

200

1 2 3 4 5

Koncentracija bakra u g/cm3

Apsorbanca

Slika 1.Kalibraciona kriva za sadraj bakra u leguri PbSn20

REZULTATI

Za ispitivanje tanosti i pouzdanosti opisane metode, analiziran je uzorakreferentnog materijala RPb15/46. Dobijeni su sledei rezultati prikazani uTabeli 2.

Tabela 2.Rezultati analize uzorka referentnog materijala RPb15/46

Oznakauzorka

cAAS (%) csret (%)

RPb15/46 1.48 1.49

S obzirom da je analiza uzorka referentnog materijala pokazala dobroslaganje sa sertifikovanom vrednou, uraena je i statistika obrada rezultata

analiziranjem uzorka OM 541/2 dvadeset puta, srednja vrednost merenja (xsr),standardna devijacija (s), relativna standardna devijacija (RSD) i interval

poverenja pri 95% verovatnoi (95%) i rezultati su prikazani u Tabeli 3.


43/57

ODREIVANJE SADRAJA BAKRA U LEGURI PbSn20 TEHNIKOMATOMSKE APSORPCIONE SPEKTROFOTOMETRIJE SA

PLAMENOM ATOMIZACIJOM 41

Tabela 3.Prikaz statistike obrade rezultata: srednja vrednost merenja (xsr), stan-dardna devijacija (s), relativna standardna devijacija (RSD) i interval pover-

enja pri 95% verovatnoi (95%)

Oznakauzorka

xsr (%) s (%)RSD(%)

95% (%)

OM 541/2 0.857 0.0178 2.08 0.008

Uraena je i uporedna analiza za koncentracije bakra u nepoznatim uzorcimatehnikama atomske apsorpcione spektrofotometrije u plamenu i optike

emisione spektrometrije sa varnicom. Rezultati uporednih analiza prikazani su uTabeli 4.

Tabela 4.Rezultati uporednih analiza tehnikama atomske apsorpcione spektro-fotometrije u plamenu (cF-AAS) i optike emisione spektrometrije sa

varnicom (cOES)

Oznakauzorka

cF-AAS (%) cOES (%)

OM-5 1.24 1.16

406/5 1.24 1.18

68/2 1.36 1.42

80/2 2.05 2.17139/4 1.36 1.28

ZAKLJUAK

U ovom radu prikazana je brza, tana i precizna metoda za odreivanje sadrajabakra u leguri PbSn20 primenom atomskog apsorpcionog spektrofotometra saplamenom atomizacijom. Cilj rada bio je ispitivanje i pronalaenje optimalnijihanalitikih uslova za odreivanje bakra navedenom tehnikom.

Provera dobijenih analitikih uslova izvrena je analizom uzorka referentnogmaterijala kao i uporednim analizama za sadraj bakra u nepoznatim uzorcima

primenom atomskog apsorpcionog spektrofotometra sa plamenom atomizacijomi optikog emisionog spektrometra sa varnicom. Uraena je i statistika obradarezultata. Koncentraciono podruje odreivanja je 0.1-10%.

Na osnovu analize referentnog materijala (Tabela 2) i uporednih analizanepoznatih uzoraka (Tabela 4), moe se zakljuiti da se sadraj bakra uspenomoe analizirati tehnikom atomske apsorpcione spektrofotometrije sa plame-nom atomizacijom. Odstupanja su u dozvoljenim granicama na ispitivanomnivou koncentracije.


44/57


LITERATURA

[1] Sabioncello P., Filipovi I., Opa i anorganska kemija, II, Zagreb,(1962).

[2] Dozinel M.C., Modern Methods of Analysis of Copper and itsAlloys, London, (1963).

[3] Grupa autora, Hemijsko tehnoloski prirunik, V, Analitika, Beograd,(1988).

[4] Perkin Elmer, User Manual, (1982).[5] Savi J., Savi M., Osnovi analitike hemije-klasine metode,

Svjetlost, Sarajevo, (1990).


45/57


UDK: 552.52:616-074(045)=861

HEMIJSKA ANALIZA GLINE SA LOKALITETADUANOVAC KOD NEGOTINA

CHEMICAL ANALYSIS OF CLAY FROM THE LOCALITYDUSANOVAC NEAR NEGOTIN

Nevenka Petrovi*, Brankica Aneli*, Jelena Petrovi*

*Institut za rudarstvo i metalurgiju, Bor

Izvod

Za potrebe geolokih istraivanja, prikazane su analitike metode za odreivanje makro

komponenti gline: SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaO, H2O- i gubitak arenja. Iz kompozitnih

uzoraka, pored navedenih oksida, odreeni su MgO, MnO, SO3, K2O, Na2O, Cr2O3, pH i H2O+.

U radu su dati kriterijumi za izbor analitikih metoda. Radi utvrivanja tanosti rezultata, vrena

je analiza elemenata primenom razliitih metoda i tehnika.

Kljune rei: glina, hemijski sastav, topljenje uzorka, analiza oksida,

AbstractFor the needs of geological explorations, theanalytical methods were developed for

determination the macro components of clayas well as SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaO, H2O- and

loss of annealing. The followings MgO, MnO, SO3, K2O, Na2O, Cr2O3, pH i H2O+ were

determined from composite samples besides the mentioned oxides.This work gives the criteria forselection of analytical methods. For evaluation the result accuracy, an analysis of elements wascarried out using the various methods and techniques.

Key words: clay, chemical content, sample melting, oxide analysis

UVOD

Hemijski sastav i fizike osobine gline menjaju se u irokim granicama.

Mada su gline smese razliitih minerala, za skoro sve vrste zajedniki mineral jekaolinit, Al2(Si2O5)(OH)4 (Al2O32SiO22H2O) i slini hidratisani alumo-silikatikao to je na primer ili koji sadri neto kalcijuma [1].

Glina je prozvod raspadanja feldspata ili feldspatnih (granitnih) stena:tipina reakcija pri raspadanju predstavlja se jednainom:

K2OAl2O3SiO2 + CO2 + H2O = Al2O32SiO22H2O + 4 SiO2 + K2CO3(ortoklas-feldspat) (koalinit ) (pesak)



46/57

44 N. Petrovi, B. Aneli, J. Petrovi

Kie spiraju rastvorni kalijum-karbonat, a pesak i drugi nerastvorni mineralizaostaju sa koalinitom: ova smesa je glina.

Gline mogu da sadre i pirita, markasita, krenjaka i drugih sastojaka. Fero iferi oksid, kalcijum-oksid, magnezijum-oksid i alkalni oksidi sniavaju takutopljenja gline, tako da u nekim sluajevima nisu poeljni. Od prirodnih primesaoksidi gvoa najee boje glinu. Pored pomenutih sastava, gline sadre iorganske supstance.

Zbog razliitog odnosa oksida koji ine sastav gline, te raznih vrsta otpadastena i zemljita, ine da geoloki uzorak bude kompleksan za hemijsku analizu.Zato je cilj ovog rada da se pronau adekvatne analitike metode zaodreivanje sadraja navedenih oksida. Iskustva u radu sa alumo-silikatima [2]

pomogli su u izboru postupka za ispitivanje sastava gline sa lokalitetaDuanovac kod Negotina.

EKSPERIMENTALNI DEO

- Higroskopna voda , H2O-. Utvruje se odreivanjem gubitka teine uzorka,

suenjem pri 105C.- Vezana voda, H2O

+. Za odreivanje vezane vode, dobre rezultate dajePenfildova metoda [3]

- Analiza SiO2, Al2O3, Fe2O3, TiO2, CaOZa analizu makro oksida koji ine sastav gline, posluila je metoda analizesilikatnih stena [4]. Prakast uzorak razlae se topljenjem sa Na-Kkarbonatom, nastali kola tretira se hlorovodoninom kiselinom, pri emuse silicijumova kiselina dehidruje i odfiltrira. arena silicijumova kiselinatretira se HF i H2SO4.,pa se tako iz gubitka teine odreuje SiO2. Ostatak

posle isterivanja silicijum-dioksida, topljen je sa KHSO4, luen vodom ipridodat prvom rastvoru u balonu od topljenja sa smeom Na2CO3 i K2CO3.Kad je sav uzorak razoren, iz rastvora su odreeni ostali elementi: Al2O3,Fe2O3, TiO2, CaO

- Gubitak arenja.(G. .) Gubitak arenja odreuje se tretiranjem uzorka natemperaturi od 1100C, pri emu odlazi vezana voda, prisutne organskematerije i eventualno prisutan ugljen-dioksid.

- Analiza MgO, MnO, K2O, Na2O, Cr2O3,Ovi elementi analiziraju se iz posebne odvage, rastvaranjem uzorka u teflonusa fluorovodoninom i perhlornom kiselinom do suva. Suvi ostatak jerastvoren sa mineralnim kiselinama i iz dobijenog rastvora primenomatomske apsorpcione spektrofotometrije odreuju pomenuti elemenati.

- Sumpor(VI)-oksid, SO3, odreen je gravimetrijski kao BaSO4 taloenjemsa BaCl2


47/57

HEMIJSKA ANALIZA GLINE SA LOKALITETADUANOVAC KOD NEGOTINA 45

- Reakcija na karbonate vrena je tretiranjem uzorka sa razblaenomhlorovodoninom kiselinom i vizuelnim posmatranjem reakcije

- pH gline Za odreivanje pH korien je standard [5].

REZULTATI I DISKUSIJA

Za pripremu analitikog uzorka koji slui za hemijsku analizu gline, geolokisirov uzorak morao se samleti, homogenizovati i osuiti. Visok sadraj vlage(oko 20%) i plastinost kao glavna fizika osobina gline, ine da pripremauzorka zahteva posebni tretman i vreme.

Empirijski sastav kaolina koji je priblinog sastava Al2O32SiO22H2O,ukazuje na visok sadraj silicijuma i aluminijuma u ispitivanim uzorcima gline.Prevoenje kvarca u rastvorne silikate vri se topljenjem sa smeom natrijum ikalijum karbonata. Kako se ovo topljenje vri u platinskom lonetu, jasno je dase svi materijali ne mogu direktno topiti da ne bi otetili platinu Ukoliko se pretopljenja izvri kiselinsko rastvaranje uzorka, komponente koje smetaju platini

prelaze u rastvor, a sulfidni sumpor u sulfatni.Poetak hemijske analize vren je na uzorcima prvih buotina D1, gde su ova

dva postupka primenjena: direktno topljenje i predhodna kiselinska obrada patopljenje (tabela1)

Tabela 1. Sadraj SiO2(%) dobijen direktnim topljenjem i predhodno

kiselinskim rastvaranjem

% SiO2Oznaka uzorkaDirektno topljenje Kis. Ras. + topljenje

D1 61-62 51.42 51.05D1 63-64 54.28 54.42D1 64-65 53.36 53.00D1 67-68 53.44 52.96

Sadraj SiO2 dobijen na dva naina pokazuje dobro slaganje, pa su ostaliuzorci direktno topljeni. I mali sadraj sumpora (oko 0.2%), dozvoljavadirektno toplienje uzorka u platini [2].

Kako talog SiO2

posle arenja moe da bude oneien oksidima (TiO2,

Al2O3, Fe2O3), neophodno je da se na areni ostatak deluje fluorovodoninomkiselinom, pri emu e silicijum ispariti kao gasoviti SiF4 :

SiO2 + 6HF = H2SiF6 + 2H2O

H2SiF6 = SiF4 + HF

Pravi rezultat sadraja silicijum-dioksida e se dobiti iz gubitka teine posledejstva HF (tabela 1). Zaostali oksidi posle udaljavanja SiF, topljenji su sa


48/57

46 N. Petrovi, B. Aneli, J. Petrovi

KHSO4, lueni vodom i dobijeni rastvor pripojen prvom rastvoru od topljenja sasmeom Na K karbonatom.(balon od 250 ml ili 500 ml).

Kako je aluminijum-oksid preveden u rastvor, za odreivanje aluminijumaprimenjene su dve tehnike (tabela 2): atomska apsorpciona spektrometrija saindukovano spregnutom plazmom (ICP-AES) i atomska apsorpcionaspektrofotometrija(AAS) u plamenu azot-suboksid/acetilen.

Tabela 2. Sadraj Al2O3 u glini raeni ICP-AES i AAS

% Al2O3Oznaka uzorkaICP-AES AAS

Uzorak 1 18.72 18.08

2 18.40 18.283 19.23 18.244 17.63 17.955 17.68 17.966 18.78 18.847 18.46 17.15

Za odreivanje titan (IV)-oksida iz rastvora posle odvajanja silicijuma,primenjene su dve optike metode hemijske analize: ICP-AES i spektro-fotometrija (SF). Rezultati analize prika

Documents

Bakar Konacno-2 PDF