II.3. IZVODLJIVOST PRERADE FLOTACIJSKE JALOVINE
Flotacijska jalovina je
otpadni materjal iz proizvodnje bakra, koji je prošao sve faze usitnjavanja i
klasiranja, a preko 50 % tog materjala sastoji se od čestica ispod 75 µm. Zbog
relativno niskog prosečnog sadržaja bakra u rudi (0,3-0,4 %), tokom procesa
koncentrisanja bakra u koncentratu (sa oko 20 % bakra), pri prosečnom
iskorišćenju od oko 88 %, stvaraju se ogromne količine flotacijske jalovine. Primera radi, samo na flotacijskom jalovištu
Bor-Cerovo od 1995. do 1997. nastala jalovina iznosi oko 14.000.000 tona. Procena
je da je u deponijama četiri flotacijskih jalovišta skladirano oko 600.000.000
t flotacijske jalovine u kojoj je zarobljeno oko 70 t zlata i oko 300 t srebra,
što samo po tom osnovu vredi 500.000.000 dolara. Do sada je u okolini Bora
skladirano oko 207.000.000 t flotacijske jalovine, od čega oko
120.000.000 tona jalovine ima na flotacijskim jalovištima flotacije V. Krivelj.
Zbog
problema sa obezbeđenjem novih prostora za skladiranje flotacijske jalovine u
uslovima sve strožijih ekoloških propisa, mnoge svetske kompanije iznalaze nove
načine da se oslobode tog tehnološkog balasta. Zbog toga su sve brojniji
primeri da se vrše dodatne prerade flotacijske jalovine radi dobijanja bakra,
srebra, zlata, pirita, i čitave palete građevinskog materjala, a ostatak nakon
tih prerada upotrebi kao građevinski materjal za nasipavanje trasa modernih
puteva.
Takođe,
zbog svakodnevnog priliva novih količina flotacijsake jalovine i problema
nalaženja pogodnih lokacija za odlaganje te flotacijske jalovine, nameće se potreba
da se ta flotacijska jalovina tretira na nov način. U svetu se taj problem
rešava tako što se oko 98 % nove količine flotacijske jalovine pre odlaganja
pretvaraju u pastu, čime se postižu znatne uštede na prostoru i troškovima
skladiranja. Izgled uređaja za proizvodnju flotacijske jalovine u obliku paste
prikazan je na sl. II.3.1.
Prednosti
odlaganja flotacijske jalovine u obliku paste su sledeće:
-smanjenje
zapremine deponovane flotacijske jalovine,
-povraćaj
u proces velikih količina vode,
- potpuno zapunjenje prostora za odlaganje, kao i
mogućnost zapunjavanja napuštenih rudarskih prostora,
-mogućnost
odlaganja na kosim površinama,
-mogućnost
transporta pomoću pumpi,
-nema
problema sa zaglavljivanjem materjala u cevima,
-minimalan
prostor za instaliranje opreme,
-za
oko 10 % niži troškovi proizvodnje i odlaganja paste,
-manji
rizik od isticanja flotacijske jalovine iz jalovišta,
-smanjenje
rizika od zagađenja životne sredine.
Da
bi se odredila izvodljivost i način prerade flotacijske jalovine treba poći od
njenog hemijskog sastava. Prema raspoloživim podacima, iz dostupne literature
sa Interneta, prosečan hemijsko – mineraloški sastav flotacijske jalovine iz
pogona RTB-a u Boru prikazan je u tabeli II.3.1. i II.3.2.
Tabela II.3.1: Hemijski sastav
flotacijske jalovine
Hemijski sastav flotacijske jalovine
|
Količina
|
SiO2
|
58,03 %
|
Al2O3
|
12.04 %
|
Gvožđe
|
8,86 %
|
Sumpor
|
9,87 %
|
Sulfidni bakar
|
0,12 %
|
Oksidni bakar
|
0,03 %
|
Bakar ukupno
|
0,16 %
|
Srebro
|
2,14 gr/t
|
Zlato
|
0,3 gr/t
|
Tabela
II.3.2. Mineraloški sastav flotacijske jalovine
Mineraloški sastav flotacijske jalovine
|
Količina
|
Minerali jalovine
|
80,63 %
|
Pirit
|
14,27 %
|
Kovelin
|
0,03 %
|
Enargit
|
0,01 %
|
Halkozin
|
0,01 %
|
Kuprit
|
0,01 %
|
Ostalo
|
4,88 %
|
Bornit
|
U tragu
|
Azurit
|
U tragu
|
Rezultati brojnih istraživanja pokazali su da
je izvodljivo dobijanje bakra iz flotacijske jalovine hidrometalurškim postupcima
uz iskorišćenje na metalu od oko 60% za sat vremena, odnosno oko 90% za 32 sata
luženja, što je ilustrativno prikazano na Slici II.3.2.
Kako
se vidi sa slike II.3.1. za vreme trajanja procesa od 26 sati, u
laboratorijskim uslovima su postignuta izluženja bakra od preko 70%, odnosno
oko 88% za 32 sata luženja, nakon čega je predložena šema hidrometalurškog
postupka dobijanja bakra iz flotacijske jalovine – slika II.3.3.
Sem toga, izvodljiva
je i neutralizacija izlaznih efluenata iz procesa reprocesiranja flotacijske
jalovine, pre njihovog deponovanja. Ilustrativno je ovaj postupak prikazan na slici
II.3.4.
Na osnovu navedenog, postupak
prerade flotacijske jalovine se može vršiti kombinacijom sledećih postupaka:
· hidrometalurški
postupak dobijanja bakra iz flotacijske jalovine, prikazan na sl. II.3.3.,
· deponovanje
flotacijske jalovine u prostor napuštenog površinskog kopa u vidu paste, koja se proizvodi na način
prikazan na sl. II.3.1.,
· uvođenje
procesa pretkoncentracije (flotacijska koncentracija) i neutralizacije izlaznih
efluenata prikazan na sl. II.3.4.
Predloženom
kombinacijom postupaka mogao bi da se obezbedi i samofinansirajući postupak za raščišćavanje
korita borske reke (u delu koji je zapunjen flotacijskom jalovinom), uz
ostvarivanje pozitivnih ekonomskih rezultata. Zbog sve strožih ekoloških
zahteva ovakvo rešenje će se u bliskoj budućnosti nametnuti kao neminovnost, a
napredak tehnologije će pomoći u ostvarenju tog projekta.
Do
sada razvijene tehnologije, pomoću kojih je moguće reciklirati samo bakar iz
flotacijske jalovine, potvrđene su u laboratorijskim uslovima, ali takve
tehnologije nemaju pouzdanu ekonomsku opravdanost, mada je je najveći stepen izluženja bakra (oko 90%) postignut pri
sledećim parametrima: odnos čvrsto : tečnom = 1:4, temperatura luženja oko 50 0
C, a luženje je vršeno sa 1M sumpornom kiselinom oko 40 minuta, vreme
sulfatizacije je oko 1 čas pri temperaturi od oko 250 0 C. U smislu
ekonomske neopravdanosti prerade flotacijske jalovine samo radi dobijanja bakra
obeshrabrujući je i podatak da se u RTB-u Bor po toni katodnog bakra proizvede
oko 515 t flotacijske jalovine, dok je svetski prosek oko 120 t. Ali i pored
navedenog, povećana tražnja bakra na svetskom tržištu usloviće i porast cene
bakra, što će onda moći da finansira i proizvodnju bakra iz siromašnijih ruda,
pa i iz flotacijske jalovine. Tehnološka
šema jedne od takvih alternativnih tehnologija prikazana je na sl. II.3.5.
U
zavisnosti od od mineraloškog sastava, flotacijska jalovina se može koristiti i kao dodatak u betonskoj
mešavini ili delom kao supstitut pri proizvodnji Portland cementa. Pored
zahteva granulosastava, mogućnost primene flotacijske jalovine u industriji
cementa, kao supstituta za određeni deo cementa, određuje se preko sume
sadržaja tri oksida (CaO+SiO2+FeO), u poređenju sa prirodnim
pucolanom ASTM C 618-92a. Ova vrednost poredi stepen reaktivnosti različitih
pucolana prema klasi C letećeg pepela i neophodno je da bude što veća - obično
preko 70%. Ove komponente uslovljavaju kvalitet cementa odnosno vezivna
svojstva cementa. U cilju korišćenja flotacijske jalovine u ove svrhe neophodno
je, prema utvrđivanju sadržaja ovih komponenti, izvršiti određenu pripremu, uz
eventualnu korekciju sadržaja (CaO, SiO2, FeO), kako bi se sadržaji
ovih komponenti doveli do potrebnih vrednosti.
Zbog toga, eventualna lokacija za izgradnju
cementare, koja bi kao sirovinu koristila i flotacijsku jalovinu iz pogona
RTB-a Bor, mogla bi biti na tromeđi Slatina – Zagrađe – Donja Bela Reka, zato što
se taj prostor ne nalazi u neposrednoj blizini većih naselja i velikih površina
obradivog zemljišta, ali se nalazi u blizini pruge sa kružnim saobraćajnim tokom
(Niš – Bor – Majdanpek – Požarevac – Beograd – Niš, a jedan krak dužine oko 50
km. pomenutu prugu spaja i sa lukom u Prahovu).
Pomenuta
lokacija se nalazi u blizini rudnika kvarca (Donja Bela Reka) i rudnika krečnjaka
(Zagrađe), u blizini elektroenergetskog prenosnika - dalekovod Đerdap – Bor, a
u Boru i okolini ima dovoljno kvalifikovane radne snage, koja je osposobljena
za rad sa specifičnim proizvodnim agregatima (peći, elektrofilteri, kotlovi).
Izgradnjom
cementare na navedenom prostoru obezbedio bi se njen dug proizvodni vek samo na
osnovu sirovinske baze gomilane u prethodnih 100 godina, ne računajući nov
svakodnevni sirovinski priliv iz pogona RTB-a u iznosu od najmanje 15.000 tona
flotacijske jalovine, a u zimskom periodu i šljake i pepela iz Toplane Bor.
Flotacijska
jalovina se može koristi i za dobijanje raznih opekarskih proizvoda . Isto tako
postoji dosta primera gde se flotacijska jalovina koristi i kao građevinski
materijal za izgradnju autoputeva.
Eventualna mogućnost korišćenja flotacijske jalovine
RTB-a Bor za izgradnju puteva bila bi izvodljiva u slučaju ostvarenja ideje o
izgradnji Multimodelarnog saobraćajnog koridora „Istok“ – sl. II.3.6.
Po
ovom projektu navedenim auto putem bi, bio povezan Požarevac sa Negotinom i
tromeđom Srbije, Bugarske i Rumunije. Ovaj put bi imao ogroman značaj za Istočnu
Srbiju, ali i za celu Evropu.
Takođe, realna
i izvodljiva mogućnost bilo bi korišćenje flotacijske jalovine za proizvodnju
staklokeramike.
Naime, staklokeramika
je razvijena 1957.godine. To je polikristalni materijal dobijen kontrolisanom
devitrifikacijom stakla odabranog sastava. Nakon oblikovanja predmet je u
stanju običnog stakla. Da bi se provela kontrolisana devitrifikacija potrebno
je u staklu stvoriti veliki broj centara kristalizacije, 1012-1015 po cm3,
jednoliko raspodeljenih po celoj zapremini predmeta. Pod centrima
kristalizacije podrazumevamo mesta na kojima počinje rast kristala. Kažemo da
tu nastaju kristalni nukleusi, pa taj prvi korak nazivamo nukleacija.
Nukleacija se može pri odgovarajućoj temperaturi dogoditi spontano. Takvu
nukleaciju nazivamo homogenom. Nukleacija se može izazvati i veštački, tako što
se staklu dodaju oksidi kao što su TiO2, P4O10
i ZrO2. Ovi su oksidi pri visokoj tempraturi rastvorljivi u istopljenom
staklu, ali se izlučuju pri nižoj temperaturi. To je heterogena nukleacija.Kod proizvodnje staklokeramičkih predmeta
staklo se proizvede uobičajenim postupkom, tj. topljenjem sa dodacima, koji
pomažu stvaranje centara kristalizacije. Otopina se formira u željeni oblik, a
predmeti se zatim zagrevaju pri temepraturi na kojoj je najveća brzina
nukleacije. Zatim se staklo zagreje na višu temepraturu, pri kojoj je brzina
rasta kristala maksimalna. Pri toj se temperaturi staklo održava tako dugo dok
većina materijala iskristališe u obliku sitnih kristalića različitog sastava i
strukture (različite faze). Budući da je broj centara kristalizacije veliki,
nastali kristalići su vrlo malih dimenzija, reda veličine 0,1 - 1 µm. Preobražaj
stakla u keramiku prikazan je na sl. II.3.7.
Komercijalno
najvažniji staklokeramički sastavi su smeše oksida Li2O, Al2O3
i SiO2, a kao sredstva za nukleaciju dodaju se TiO2 i P2O5.
Kao glavna kristalna faza u takvoj staklokeramici su litijumovi silikati, Li2SiO3
i Li2Si2O5. U staklokeramikama, koje sadrže
MgO ili ZnO javljaju se faze različitog sastava, npr. Li2MgSiO4,
Zn2SiO4, MgSiO3, Mg2SiO43[AlSi3O10F2],
koji nastaje prilikom termičke obrade
staklokeramike.
Proizvodnja
staklokeramike od flotacijske jalovine bi imala ekonomsko opravdanje zbog
činjenice da se može koristiti u raznim oblastima i za razne primene. Tako
naprimer, staklokeramika otporna na termički šok upotrebljava se za
izradu kuhinjskog posuđa, koje već ima ugrađen električni grejač, ili za
izradu grejnih ploča modernih električnih šporeta (šporeti sa ravnom pločom).
Zbog otpornosti na termički šok i stabilnost pri visokoj temperaturi, od
staklokeramike se izrađuju i konusni vrhovi raketa. Zatim, staklokeramika se
koristi u proizvodnji štampanih kola u elektronskoj industriji. Od
staklokeramike se izrađuju implatanti, kojima se zamenjuju delovi ljudskih
kostiju. Organizam puno bolje prihvata implatante od staklokeramike nego od
metala, jer se sastav staklokeramike može podesiti, tako da najbolje imitira
prirodnu kost. Pogodnim izborom sastava može se napraviti staklokeramika, koja
ima negativni termički koeficijent rastezanja, tj. takav materijal, koji zagrevanjem
smanjuje zapreminu. Staklokeramika iz koje nastaju veštački minerali grupe
tinjaca može se obraditi u željenu formu na mašinama za obradu metala (npr. strugovi,
glodalice, bušilice). Staklokeramika za mašinsku obradu sastoji se od natrijumovog
flogopita – NaMg. Tehnološka šema izvodljivosti proizvodnje staklokeramike od flotacijske jalovine prikazana je na
sl. II.3.8.
Iz
Tabele II.3.2. (Mineraloški sastav flotacijske jalovine) vidi se da flotacijska
jalovina, između ostalog, sadrži i oko 14,27 % pirita, što znači da se
flotacijska jalovina može iskoristiti i za proizvodnju koncentrata pirita, jer
je pirit sve traženija strateška sirovina za proizvodnju sumporne kiseline,
gvožđa i čelika. Izgled skladsišta pirita prikazan je na sl. II.3.9.
Iz svega navedenog, vidi se da postoji izvodljiva i
finansijski opravdana mogućnost da se flotacijska jalovina iz pogona RTB-a Bor iskoristi bez
ostatka, tako što bi se prvo vršila njena reflotacija radi dobijanja
koncentrata pirita, zatim bi se vršilo luženje radi izdvajanja preostalog
metalnog sadržaja, ostatak bi se mogao iskoristiti za proizvodnju cementa i
staklokeramike, a otpadni deo bi se mogao koristiti za proizvodnju raznih
građevinskih materjala, dok bi se ostatak otpadnog dela flotacijske jalovine mogao
iskoristiti za nasipavanje puteva ili za proizvodnju paste za zapunjavanje
napuštenih rudarskih prostora. Izvodljivost Održive tehnološke šeme prerade
flotacijske jalovine bez ostatka prikazana je na sl. II.3.10.
Nenad Radulović |
Нема коментара:
Постави коментар