Avantajele deșeurilor de zgură pentru corectarea acidității solului

Caracterizarea structurală a probelor de zgură

În Fig. 1 .

figura 1

Spectrele FTIR ale probelor de zgură.

Prin analiza spectrului (figura detaliată) în intervalul de la 700 la 1100 cm−1, se constată că există vârfuri evidente de absorbție în spectrele tuturor probelor de zgură. Zgura granulată de furnal prezintă benzile de absorbție caracteristice la 3640, 1418, 980, 944, 861, 753 și 710 cm−1. Banda la 3640 cm−1 este atribuită vibrației de întindere a grupării hidroxil din moleculele de apă slab absorbite de pe suprafața zgurii.24. Benzile caracteristice de absorbție la 1418, 861 și 710 cm−1 sunt atribuite, respectiv, modului de întindere asimetrică și modului de îndoire a grupului carbonat și benzii la 980 cm.−1 sunt atribuite vibrațiilor de întindere ale Si–O25. Banda la 944 și 752 cm−1 reprezintă vibrația internă a [SiO4]4− și [AlO4]5− tetraedric și ia naștere din vibrația de întindere Si(Al)–O-antisimetrică26.

Diferitele moduri de vibrație ale probei de zgură reziduală pot fi observate în spectrul FTIR. Benzile de absorbție prezentate sunt la 1418, 873, 712, 667 și 419 cm−1. Vârful la 1418 cm−1 este atribuită modului de întindere asimetric și modului de îndoire a grupului carbonat. Faza de calcit este confirmată de vârfuri caracteristice la 712 cm−12 Vibrații de încovoiere în afara planului de CO3−2 ioni) și 873 cm−1 vârf (ʋ2 împărțiți vibrațiile de încovoiere în planul CO3−2 ion27. Faza de aluminat de calciu este identificată printr-un vârf caracteristic la 419 cm−128. Vârful în jur de 667 cm−1 este descrisă ca o bandă de absorbție pentru diferite M-O (oxid de metal), cum ar fi Al-O, Fe-O, Mg-O etc.29.

READ  Baptiștii români s-au bucurat de energie și de speranță pe fondul eforturilor epuizante de ajutorare a refugiaților

În cazul unei combinații de 50% zgură granulată de furnal și 50% zgură reziduală de depozit, intensitatea vârfurilor de absorbție este mai mică în comparație cu zgura din eșantionul 1 și din proba 2. Vârfurile caracteristice de absorbție (978 și 753 cm−1) care corespund vârfurilor caracteristice ale eșantionului 1 sunt compensate față de eșantionul 1, atribuite vibrației de întindere Si-O și, respectiv, vibrației de întindere Si(Al)-O antisimetrice, pot oferi dovezi importante ale interacțiunii chimice dintre Proba 1 și Proba 2. Scăderea intensității benzilor care apar la 875 și 709 cm−1 poate fi atribuită suprapunerii vibrațiilor CO3−2 ion de fază calcită.

Figura 2 prezintă micrografiile SEM ale probelor de zgură (proba de la 1 la 3). Se poate vedea morfologia caracteristică – dimensiunile și formele probelor de zgură.

Figura 2
Figura 2

Imagini SEM ale mostrelor de zgură.

La măriri mai mari, suprafața poate fi observată ca fiind aspră și neuniformă și pot fi observate formațiuni zimțate asemănătoare cu granule rotunjite. Probele de zgură prezintă particule agregate cu un diametru mediu de câțiva microni. Mai mult, în aceste formațiuni rotunjite se pot observa diferite morfologii precum sfere, baghete, scânduri specifice fiecărui compus/fază a zgurii metalurgice.

Figura 3 ilustrează analiza elementară EDX a zgurii granulate de furnal (proba 1), zgurii reziduale aruncate într-o groapă de gunoi (proba 2) și o combinație de 50% zgură granulată de furnal + 50% deșeuri aruncate într-un depozit (proba 3).

poza 3
poza 3

Harta EDX elementară a probelor de zgură.

Se poate observa că elementele predominante în zona examinată se regăsesc în carbon, oxigen, calciu și fier, confirmând spectrele FTIR.

READ  Neurotech vizează 500.000 EUR în 5 milioane EUR Seria A pentru boala Parkinson

Figura 4 prezintă spectrele EDX ale probelor de zgură înregistrate pe diferite zone de spot selectate, pentru a obține mai multe informații despre compoziția elementară a zonelor specifice. Deoarece toate probele de zgură testate au conținut similar de elemente.

Figura 4
numarul 4

Analiza spectrelor EDX ale probelor de zgură.

Zonele de puncte selectate sunt evidențiate după cum urmează: structura sferică este în linie galbenă și structura scândură este în linie verde pentru toate probele de zgură analizate. În cazul probei 1 pentru ambele structuri, valorile elementelor chimice prezente sunt similare iar siliciul are o valoare mai mare la structura sferică care poate fi corelată cu prezența siliciului (SiO2).2). Conținutul mai mare de calciu arată că proba 1 este o zgură de furnal dominată de compoziții de calciu și siliciu. În cazul zgurii aruncate într-o groapă de gunoi (proba 2), conținutul de carbon crește atât pentru structuri, cât și anumite elemente chimice precum titanul, bariul, manganul nu apar în spectrele EDX și explicația acestui fenomen este că zgura are a fost aruncat la groapa de gunoi de peste 30 de ani. Se poate observa pentru combinația 50% zgură granulată de furnal + 50% zgură reziduală de depozit (proba 3) că valorile tuturor elementelor chimice pentru structura sferică și scândura se află între primele două probe, confirmând spectrele FTIR. privind interacțiunea chimică dintre proba 1.

Modelele XRD ale probelor de zgură cu fazele identificate sunt prezentate în Fig. 5. Proba 1 prezintă vârfuri minore de CaO și MgO liber, care pot fi dăunătoare și pot provoca o reducere a rezistenței. Fazele și conținutul amorf al zgurii granulate de furnal din proba 1 sunt în general în conformitate cu literatura de specialitate30. Proba de zgură 3 este formată din fază cristalină – Ca2mg2SiOȘapteCalifornia2Fe2Al O5CaCO3 și CaO așa cum s-a observat prin analiza XRD. Din punct de vedere al relaţiilor de echilibru termic de fază, compuşii identificaţi formează o serie izomorfă de melilit specifică zgurii metalurgice de bază.

Figura 5
numarul 5

Modele de difracție de raze X ale probelor de zgură.

Tabelul 1 prezintă valorile exprimate în ppm ale elementului chimic detectat în probele de zgură (probele 1, 2 și 3).

Tabelul 1 Analiza XRF a probelor de zgură.

Rezultatele arată o cantitate mare de calciu în toate cele trei probe de zgură. Mai mult, elementele detectate precum Fe, Al, Mg și Si sunt în concordanță cu spectrele XRD.

Caracterizarea fizico-chimică a amestecurilor sol-zgură

Compoziția chimică a principalelor elemente care alcătuiesc solul, zgura de sol și probele de zgură a fost determinată prin XRF. Valorile exprimate în ppm ale elementelor chimice sunt prezentate în tabelul 2. În cazul unei probe de sol, conținutul constituenților principali este fier, titan, mangan și elemente potențial toxice (PTE) precum arsen, zinc, cupru. și cobalt. . Pentru sol-zgură 1 cu raport de greutate sol:zgură (1:1), se poate observa dispariția elementelor potențial toxice (PTE) găsite în proba de sol și scăderea valorii concentrației de zinc. Pe măsură ce raportul greutate zgură crește la 3 (proba sol-zgură 2), valorile componentelor principale cresc cu valorile probei de zgură, dar în cazul probei sol-zgură 3 unde raportul greutate sol este mai mare (3), se poate observa prezența cobaltului. Pe baza acestor rezultate XRF, putem spune că există o îndepărtare a elementelor potențial toxice din solurile contaminate prin aplicarea de zgură într-o proporție mai mare.

Tabelul 2 Analiza XRF a probelor de zgură de sol.

Folosind un pH-metru, CONSORT C 533, au fost măsurați parametri importanți ai soluțiilor de sol și zgură, cum ar fi: pH-ul, conductivitatea și salinitatea, așa cum se arată în Tabelul 3. Datele prezentate în Tabelul 3 sugerează că solul eșantionat are pH = 5,2 corespunzător unui sol moderat acid, care nu menține o fertilitate ridicată și nu este capabil să ofere condiții favorabile culturilor. In plus, pH-ul solului are o influenta importanta asupra fertilitatii solului, scade disponibilitatea elementelor esentiale si activitatea microorganismelor din sol care pot determina deficitul de calciu si magneziu la plante si scade disponibilitatea fosforului. Valoarea pH-ului soluției de zgură (12,5) corespunde unui caracter puternic bazic care este benefic în procesul de ameliorare a solurilor acide și prezența acestui tip de zgură susține și îmbunătățirea caracteristicilor solului. Pentru probele de sol-zgură, valoarea pH-ului crește odată cu creșterea raportului de greutate a zgurii și amestecurile de sol-zgură rezultate pot fi clasificate ca soluri slab alcaline.

Tabelul 3 Caracteristicile fizico-chimice ale soluțiilor de sol și zgură.

Datele prezentate în Tabelul 4 arată că umiditatea solului este mai mare și scade în probele de sol-zgură odată cu adăugarea de conținut de zgură. Valorile porozității totale sol-zgură sunt cuprinse între 40 și 50% și depind de densitatea și densitatea în vrac a solului fiind influențate de compoziția mineralogică, conținutul de materie organică și gradul de compactare și afânare a solului. . , structura cristalină a mineralelor din sol.

Tabelul 4 Caracteristicile fizico-chimice ale probelor de zgură de sol.

Având în vedere caracterizarea structurală și morfologică a probelor de zgură studiate, propunem o rețetă de zgură de furnal și deșeuri de depozitare conform Directivei 2008/98/CE privind deșeurile privind obiectivul strategic al eliminării complete a eliminării. de deșeuri. Halda de zgură a fabricii siderurgice Galați conține o cantitate imensă de deșeuri de zgură neutilizată care poate fi amestecată cu zgura granulată de furnal, pentru a economisi resursele naturale folosite ca materii prime în procesul tehnologic metalurgic.

Prezența lui Ca2+ în compoziția zgurii se poate menține o alcalinitate ridicată în sol pentru o lungă perioadă de timp în mediul natural. pH-ul alcalin al solului poate contribui la scăderea concentrației disponibile de metale grele prin reducerea mobilității metalelor și legarea metalelor în fragmente mai stabile. Unul dintre obiectivele acestei cercetări este îmbunătățirea calității mediului prin utilizarea amestecului dintre două zguri diferite pe terenurile agricole și reintroducerea acestora în centrul agricol, în special în soluri acide. Solurile acide se caracterizează printr-un pH acid care s-a răspândit în ultimii ani din cauza îngrășământului excesiv sau a muncii excesiv de agresive.31. Productia este influentata semnificativ iar tratarea solurilor acide se face de obicei folosind o serie de materiale naturale (var, dolomita), consumul fiind de cca. 20 t/hectar in functie de aciditatea solului si natura plantelor crescute pe suprafetele respective.

Cercetarea noastră constă în îmbunătățirea caracteristicilor și calităților solurilor acide și a contribui la reintroducerea acestora în circuitul agricol prin transformarea deșeurilor într-un nou material prietenos cu mediul, amestecul de zgură de furnal și zgură reziduală aruncat.

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *