МАТЕРИАЛЬНЫЙ СОСТАВ И КОЛИЧЕСТВО ШЛАМА ИЗ ХРАНЕНИЯ ОТХОДОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

АННОТАЦИЯ

Данная исследовательская работа посвящена комплексному изучению материального (химического) состава и количества водно-шламовых проб, отобранных из накопительного пруда отходов одного из крупных промышленных предприятий Узбекистана — медепроизводящего предприятия АГМК. В работе были определены физико-химические свойства шлама, накапливающегося в настоящее время в объектах хранения отходов, а также количество тяжелых металлов и других сопутствующих примесей. Полученные результаты могут послужить основой для разработки технологий переработки отходных масс, их обезвреживания или рекультивации. Исследование также предлагает направления для снижения негативного воздействия на окружающую среду и эффективного использования ресурсов.

ABSTRACT

This research work is devoted to a comprehensive study of the material (chemical) composition and the quantity of water-sludge samples collected from a tailings storage pond of one of the largest industrial enterprises of Uzbekistan — the copper-producing enterprise Almalyk Mining and Metallurgical Complex (AGMK). The study determined the physicochemical properties of the sludge currently accumulating in waste storage facilities, as well as the amount of heavy metals and other additional impurities.

Ключевые слова: медь, цинк, шлам, химический анализ, щелочь, осадок, pH-среда.

Keywords: copper, zinc, sludge, chemical analysis, alkali, sediment, pH environment.

Введение. Изучение извлечения металлов из медного шлака с использованием различных растворителей, в том числе кислот, является одним из основных методов. Твердые образцы подготавливаются в лабораторных условиях: сначала изучается их состав, затем они измельчаются и дробятся для вскрытия поверхностного слоя. После этого проводится их растворение в растворителях, таких как H₂SO₄, HCl и H₂O [1]. Эксперты в области гидрометеорологии считают, что центральноазиатские пустынные территории уже в ближайшее десятилетие столкнутся с катастрофической нехваткой воды из-за глобального потепления [2]. Существует несколько технологий отделения осадка от жидкости. Безреагентные методы, такие как электрокоагуляция, исключают использование химикатов. В отличие от них, реагентное осаждение, хотя и предполагает применение коагулянтов, дает значительные преимущества: повышение скорости процесса, компактность оборудования, возможность непрерывного цикла и лучшее качество воды на выходе [3]. Согласно другому исследованию, при использовании серной кислоты концентрацией 78 г/л, температуре 85 °C и продолжительности процесса 120 минут достигается степень извлечения меди на уровне 90% [4]. В другом исследовании также рассматривалось повышение экономической эффективности, отмечая возможность сокращения технологических затрат на 20% благодаря извлечению до 90% меди [5].

Материалы и методы исследования

Целью настоящего исследования является разработка и обоснование технологии комплексного извлечения меди и сопутствующих ценных компонентов из промышленного шлама кислотного характера с обеспечением высокой степени извлечения металлов и минимизации экологической нагрузки.

Для достижения поставленной цели предусмотрено решение следующих задач:

– исследование химического и фазового состава исходного сырья;

– выбор и обоснование оптимальных параметров выщелачивания;

– изучение условий селективного разделения металлов;

Существует несколько теоретически обоснованных методов переработки шламов, образующихся в результате промышленных стоков, среди которых можно выделить следующие. Например:

• Физические методы: седиментация, механическая фильтрация.
•  Химические методы: осаждение реагентами, нейтрализация.
• Электрохимические методы: электрофлотация, электроосаждение.
• Физико-химические методы: испарение, адсорбция, ионный обмен.

При исследовании состава шлама на сканирующем электронном микроскопе (СЭМ) изображения содержащихся в нём металлов отображались в различном виде, что можно наблюдать следующим образом.

Рисунок 1. Микрофотография осадка, полученная с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM)

Предоставленное изображение получено с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) и показывает морфологию поверхности того же шлама. Основные характеристики микроструктуры: Образец состоит из агломератов сферических и субсферических частиц размером от нескольких микрон до ~20–30 мкм. На изображении отмечены несколько точек, в которых проводился локальный энергодисперсионный анализ (EDS): Spectrum 8, Spectrum 9, Spectrum 10, Spectrum 11, Spectrum 12, Spectrum 13. Предыдущий общий спектр, который мы разбирали ранее, обозначен как Spectrum 8 — он представляет средний состав по большой области. Разные точки анализа позволяют сравнить состав отдельных частиц или зон: Сферические частицы часто имеют близкий состав к среднему (высокое содержание Pb, O, P). Возможны локальные отличия: например, более тёмные или светлые области могут быть обогащены определёнными элементами (Fe, Si и т.д.). Выводы по морфологии и связи с составом.

Результаты и обсуждения

Образец шлама, полученный в процессе промышленного производства (вероятно, на предприятиях по переработке свинца или фосфора), исследован методом энерго дисперсионной спектроскопии (EDS).

Рисунок 2. Спектр энерго дисперсионной рентгеновской спектроскопии (EDS) шлам с производственного предприятия — график, определяющий химический состав

Спектр показывает следующие элементы по массовой доле (Wt%). Кислород 32,7 % — наибольшее содержание, указывает на преобладание оксидных соединений. Свинец-31,9 % очень высокое содержание, характерное для шлаков вторичной переработки свинца. Фосфор-15,3 % значительное количество, свидетельствует о наличии фосфатных соединений. Железо-7,6 %, Медь-4,6 %, Сера-3,4 %, Кремний-2,3 %, Алюминий-2,0 %, Цинк-0,2 %, Калий-0,2 %, на спектре доминируют пики свинца в областях ~2–3 кэВ, 10–12 кэВ и др., а также мощный пик кислорода (~0,5 кэВ). Это подтверждает, что шлам в основном состоит из оксидов свинца, фосфатов и соединений железа. Возможное происхождение шлама. Кроме того, анализ показывает, что в составе шлама присутствует определённое количество драгоценных металлов, а именно золота (Au) и серебра (Ag).

Заключение. Энергодисперсионный анализ промышленного шлама показал высокое содержание кислорода и свинца (преобладают оксиды свинца), а также значительное количество фосфора (фосфатные фазы). Присутствуют железо, медь, сера, кремний и алюминий, что подтверждает сложный состав отходов свинцово-фосфорного производства. Особый интерес представляет наличие в шламе золота и серебра, что делает его ценным вторичным сырьём. Извлечение металлов из шлама проще и дешевле, чем из первичных руд. Комплексная переработка ~70 тыс. тонн шлама позволит извлечь цветные и драгоценные металлы, даст хороший экономический эффект, снизит экологическую нагрузку и повысит эффективность использования ресурсов.

Список литературы:

1. С. М Юлдошев, М. С Ахмедов, Д. Урозов. Извлечение меди и ценных компонентов из отходов медной промышленности. // International Journal of Advanced Technology and Natural Sciences Vol.1(6), 2025 IF=4.372, ICV:59.77 84-стр
2. Азимова А.Б, Ярлакабов С.К., Йулдошев С.М., Шоназаров М.И. Сокращение потребления технической воды на производственных предприятиях путем перенаправления воды, используемой во вспомогательных процессах, на вторичную переработку. // Вестник науки и образования 2025. № 6 (161) Часть 3. 46-стр
3. С. М Юлдошев, М. С Ахмедов, С. Г Жабборова. Compositional characteristics of sludges generated in industrial enterprises and the theoretical foundations of their processing technologies. // Ethiopian International Journal of Multidisciplinary Research, Volume:12, Issue 12, December-2025 837-page
4. BI Tolibov, MS Akhmedov, RA Hamidov, TT Sirojov. “Research and Development of Technology for the Extraction Copper, Iron and Other Precious Metals from Copper Slag” //Journal of Pharmaceutical Negative Results, pp. 2498–2504. doi:10.47750/pnr.2022.13.S08.313
5. Nguyen, P., & Nguyen, T. (2021). “Economic Analysis of Copper Recovery from Slags Using Acid Leaching. // Resources, Conservation and Recycling, 167, 105329.