Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

Анализ основных причин загрязнения окружающей среды в производстве искусственных алмазов

Невозможно себе представить промышленность любой страны без применения искусственных алмазов. Благодаря своим особым механическим свойствам, они используются для различного рода режущего, сверлильного, шлифовального, бурового инструмента.

Технология, по которой производятся отечественные алмазы, отличается от технологии по которой работают заводы Европы, что позволяет выпускать более мелкие алмазы по сравнению с европейскими производителями алмазы, особенно ценные для изготовления шлифовальных порошков и различного шлифовального инструмента.

В основе технологии, лежит широко известный процесс синтеза алмазов из графита при высоких температурах и давлениях в присутствии в качестве катализатора соединений марганца и никеля и характеризуется незамкнутостью циклов по жидкости и твёрдым веществам, наличим относительно большого количества газообразных, жидких, твердых и пылевидных отходов (см. рис.1)..

Синтез алмазов осуществляется в аппарате высокого давления при температуре 1600-1800 °С и давлении 50-60 Кбар, с использованием в качестве катализатора сплава содержащего 60 % - марганца и 40 % никеля. После стадии синтеза алмазов в основном аппарате спеки подвергаются дроблению и измельчению. В результате образуются отходы содержащие пыль графита, марганца, никеля и алмазную пыль.

Из измельченного продукта синтеза удаляется катализатор, для чего он подвергается выщелачиванию раствором соляной кислотой. На стадии вышелачивания в раствор переходят марганец и никель в виде хлоридов и с парами кислоты образуют газообразные отходы.

Очищенный полупродукт подвергается обогащению на гравитационном столе, где в качестве конечного продукта получают алмазный концентрат и графит с примесью алмазной пыли. Наличие алмазной пыли в графите не позволяет его использовать в технологическом процессе, образуя таким образом твердые отходы.

Алмазный концентрат подвергают обработке хромовым ангидридом в присутствии серной кислоты для окончательного удаления примеси графита. При этом происходит восстановление шестивалентного хрома, с образованием в качестве отходов раствора серной кислоты содержащей ионы трех- и шестивалентного хрома.

 

 

Рис. 1 – Схема процесса синтеза алмазов из графитового сырья

 

В случае, если очищенные алмазы содержат примеси литографского камня, используемого в аппарате синтеза в качестве конструкционного материала, алмазы подвергаются дополнительной очистке раствором гидроксида натрия, растворы которого также являются одним из источников жидких отходов производства.

Таким образом, анализ технологических потоков существующего производства указывает на необходимость внесения существенных изменений в технологическую схему обогащения полупродукта, что позволит значительно снизить экологическую нагрузку на окружающую среду, одновременно повысив экономическую эффективность производства. При этом первоочередной задачей является уменьшение особотоксичных выбросов солей тяжелых металлов: никеля, хрома и марганца как в виде растворов так и в виде кислотных воздушно-капельных взвесей.