تثبیت و جامدسازی باطله های تولیدی در فرآیند استحصال سرب به روش لیچ نمکی

مقدمه: باطله لیچ نمکی، حاصل پایلوت استحصال سرب از فیلتر کیک های روی می باشد. نظر به این که فلزات سنگین در این باطله بیش از حد مجاز مربوطه می باشند، ضروری است تا پیش از احداث کارخانه استحصال سرب، روش مناسب از منظر فنی، اقتصادی و محیط زیستی برای مدیریت این باطله ها تبیین گردد. هدف از تحقیق حاضر، کاهش حلالیت عناصر فلزی در باطله لیچ نمکی به روش تثبیت و جامدسازی آ ن ها (S/S) با افزودنی های سیمان، میکروسیلیس و ماسه بوده است.مواد و روش ها: ضمن اندازه گیری خصوصیات فیزیکی BLT، خصوصیات شیمیایی آن ها شامل فلزات سنگین باICP-OES  و اکسیدها با XRF اندازه گیری شدند. برای کاهش حلالیت فلزات سنگین به ویژه سرب، روش S/S باطله مذکور، در نظر گرفته شد. در همین راستا، برای ایجاد استحکام لازم برای باطله، ۱۶ اختلاط از ترکیب باطله با افزودنی های سیمان (۰-۱۰%)، میکروسیلیس (۰-۵/۱%) و ماسه (۰-۱۰%) با نرم افزار DX۷ طراحی شدند. نمونه های مکعبی با نسبت آب به مواد پودری ۴/۰ (۴/۰ w/p=) ساخته شد. به منظور ارزیابی مقاومت فشاری نمونه های مکعبی (۵×۵×۵ سانتیمتر) در سنین ۷ و ۲۸ روز آزمایش شدند. نمونه ۷ روزه و ۲۸ روزه Ni۱۶ که دارای بیشترین مقاومت فشاری بودند، تحت آزمایش TCLP قرار گرفتند. سپس، کلیه فلزات سنگین، در عصاره TCLP توسط ICP-OES اندازه گیری شدند. همچنین، به منظور شناسایی کمی و کیفی کانی های باطله اولیه (شاهد) و باطله S/S شده، آزمایش XRD انجام شد.نتایج: غلظت سرب در عصاره TCLP نمونه شاهد (ppm ۱۱/۶)، بیش از حد مجاز آن بوده است. لذا، کاهش حلالیت عناصر این باطله به روش S/S پیش از دفع الزامی می باشد. مقاومت فشاری اختلاط های ۷ و ۲۸ روزه به ترتیب، ۲ تا ۲/۵ و ۲ تا ۹ مگاپاسکال بوده که عملا بیش از حداقل مقاومت فشاری لازم (۳۵/۰ مگاپاسکال) بودند. غلظت تمامی فلزات سنگین در عصاره دو نمونه S/S شده N۱۵ و N۱۶ کمتر از حد مجاز آن ها بودند. لذا، روش S/S استفاده شده مطلوب ارزیابی می شود. شناسایی کانی های باطله S/S نشده و نمونه S/S شده (Ni۱۶) نشان می دهد که متاثر از تثبیت و جامدسازی، کانی های جدید شامل Gypsum, C-S-H, Ettringite & Calcium Silicon در نمونه ظهور یافته اند. این کانی ها که حاصل مصرف میکروسیلیس و سیمان، واکنش های تلفیقی و محصولات هیدراتاسیون سیمان با باطله مورد مطالعه بوده است، می توانند عوامل افزایش مقاومت فشاری نمونه ها باشند.بحث: ضمن تصریح اثر منفی ماسه بر مقاومت اختلاط ها، درصد سیمان و میکروسلیس رابطه مستقیم با مقاومت فشاری نمونه ها داشتند. به گونه ای که، شیب تغییرات مقاومت فشاری به ازای سیمان، برای نمونه های ۲۸ روزه به مراتب بیشتر از این شیب برای نمونه های ۷ روزه بوده است. یکی از عوامل کاهش مقاومت فشاری کوتاه مدت اختلاط ها می تواند وجود فلزات سنگین در باطله باشد. در واقع این فلزات باعث اختلال در واکنش هیدراتاسیون و جلوگیری از تشکیل موثر ژل سیلیکات می شوند. کانی بازنایت باعث افزایش مقاومت فشاری و متعاقبا ارتقاء سیستم S/S باطله ها می شود. کاهش قابل توجه بازنایت از ۷۳.۵% در طیف XRD نمونه شاهد به ۳/۶% در نمونه تثبیت یافته نشان از مصرف بازنایت در واکنش های S/S می باشد.

کلیدواژه ها:

تثبیت/جامدسازی ، سیمان ، میکروسیلیس ، مقاومت فشاری ، باطله لیچی نمکی