Способ переработки отработанных травильных растворов
Изобретение относится к способам переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, с получением гидрооксидов и позволяет повысить производительность стадии фильтрации. Кислотный раствор, содержащий сульфат или хлорид железа (2) с добавкой железа (3) до отношения FE<SP POS="POST">3+</SP>/FE<SB POS="POST">общ</SB>=0,05 - 0,20, нейтрализуют щелочным реагентом до рН 3 - 6 при постоянном перемешивании. После достижения заданного значения рН нейтрализацию и перемешивание прекращают и раствор выдерживают при указанной рН в течение 15 - 35 мин для формирования осадка основной соли железа (3) - FEOHSO<SB POS="POST">4</SB>. После отстаивания нейтрализацию продолжают до рН 9 - 10 при перемешивании. При этом получают осадок гидрооксидов железа с влажностью 61 - 74%, удельной поверхностью 58 - 59 м<SP POS="POST">2</SP>/г при производительности фильтрации 15,1 - 28,5 кг/м<SP POS="POST">2</SP>ч. 4 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (с1)4 С 01 С 49/06 С 01 В 17/90
g.; Е,С ..".". ЧА1"1
;в- ",,. 1..л-„лЕ".БАЯ.;С,Еr À
ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ
«
<О
CO
1Р
Изобретение относится к способам переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, и может быль использовано при очистке сточных вод; еталлургических, химических и машиностроительных предприятий„
Целью изобретения является интенсификация стадии фильтрации эа счет получения легкофильтрующегося осадка, Способ осуществляют следующим образом, Кислотный раствор, содержащий сульфат или хлорид железа (II) с добавкой железа (III) до отношения
Fe, Ее, =0,05-0,20, нейтрализуют
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 4240822/23-26 (22) 05.05,87 (46) 30,06.89. Бюл. N 24 (71) Научно-производственное объединение по защите а мосферы, водоемов и использованию вторичных энергоресурсов и охлаждению металлургических агрегатов на предприятиях черной металлургии Энергосталь" (72) И, А. Вайнштейн, Л.Д. Кленьш ев а, A.Á.3адорожная и Л,Г,Чалый (53) 661.872.2(088,8) (56) Патент Японии )"- 24770, кл. 15 А 9, 1968. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЬХ
TPABHJIbHbX РАСТВОРОВ (57) Изобретение относится к способам переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, с получением гпдрооксидов и позволяет повысить производительность стадии фильтрации. Кислотный раствор, содержащий сульфат или хлорид железа (II) с добавкой железа (III) до отношения Fe /Fe, 0,05-0,20, нейтрализуют щелочным реагентом до рН 3-6 при постоянном перемешивании.
После достижения заданного значения рН нейтрализацию и перемешивание прекращают.и раствор выдерживают при указанной рН 15-35 мин для формирова ния осадка основной соли железа (III)
РеОНБО . После отстаивания нейтрализацию продолжают до рН 9-10 при перемешивании. При этом получают осадок гидроксидов железа с влажностью
61-747., удельной поверхностью 5859 и /r при производительности фильтрации 15,1-28,5 кг/м ч, 4 табл.
2 щелочным реагентом до рН 3-6 при постоянном перемешивании (1-я стадия).
После достижения заданного значения рН нейтрализацию и перемешивание прекращают на !5-35 мин для формирования осадка основной соли железа (III) (2-стадия).
После отстаивания нейтрализацию продолжают до рН 9-10 при перемешивании (3-я стадия . Перемешивание во время нейтрализации должно быть не очень интенсивным, так как при этом могут разрушаться агрегаты, Пример. Опыты проводят на модельных растворах сульфата и хлорида железа (II) и (III) с различным соотношением Fe /Ре и на промышлен + з
149008 ных отработанных растворах травления углеродистых марок сталей в соляной и серной кислотах. В качестве щелочного реагента используют технический
5 раствор аммиака. Полученную суспензию фильтруют на воронке Бюхнера при разности давлений 1 ° 10 Па. По ре5 зультатам фиЛьтрации рассчитывают удельное сопротивление, производитель"(p ность фильтрующего оборудования и удельную поверхность осадка по известным методикам. Структуру образующихся осадков изучают методами термогравиметрического анализа и электрод- 15 ной микроскопии.
Термографиметрические исследования осадков показали, что во время отстаивания при рН 3-6 в растворе соли железа из небольшого количест- 2р ва железа (III) образуется основная соль. За время отстаивания формируется кристаллическая структура, кото" рая служит затравкой кристаллизации гидрокснда железа (II) и с повы- 25 шением рН переходит в гидроксид железа (III).
Результаты электронно-микроскопических исследований осадков показали значительное различие в размерах 30 агрегатов гндроксидов железа, что подтверждается значениями удельной поверхности. Полученный в результате трехстадийной обработки осадок гидроксндов железа легко фильтруется промывается, а после сушки переходит в крупноигольчатый гематит (о -Fe O>), имеющий применение в промышленности.
В опытах 2-6 (табл.1) 100 мл мо- 40 дельного раствора, содержащего
3,77 г/л железа (III) и 27,63 г/л железа (II), Fe3+/Fe =O, 12; H 35 7 г/л, нейтрализуют в герметичной емкости на 250 мл в течение 5мин до рН 3 путем прнливания 5 мл 25Х NH<0H при медленном перемешивании. Полученный осадок отстаивают в течение разного промежутка времени. После этого в течение 13 мин нейтрализуют 13 мл МН ОН до рН 9,7, На фильтрацию отбирают 100 мл суспенэии. В табл.1 представлена зависимость эффективности процесса фильтрации желеэосодержащих осадков от времени выдержки между стадиями нейтрализации. Для изучения оптимального значения рН отстаивания раствор сульфата железа с отношением Fe 3 /Ре ь „„ был 0>12 нейтрализуют на 1-й стадии до различных рН и отстаивают осадок перед 2-й стадией нейтрализации. В табл,2 представлены реэультаты исследований. Как видно из табл,2, наилучшие показатели фильтрации имеет осадок, полученный с отстаиванием при рН 3-6. Отклонение от этого интервала рН приводит к резкому ухудшению показателей фильтрации. В табл.3 представлены результаты опытов по изучению влияния соотношеЭ ния Fe /Fe в растворе на параметр оБц фильтрации конечной суспензии при рН отстаивания 3,0 и времени отстаивания 30 мин. Как видно из табл.3, оптимум значений Fe3 /Fe находится в интервале 0,05-0,20. В случае, когда соотношение Ге /Ге,„ отличается от укаэанного, фильтрация. осадка ухудшается, поэтому для улучшения фильтрации состав исходного раствора перед нейтрализацией целесообразно откорректировать. В табл,4 приводится сравнение эффективности процесса фильтрации осадков с отстаиванием и при непрерывной нейтрализации. При проведении процесса в предлагаемых значениях Ге /Fe Б, рН и времени отстаивания образуется осадок гидроксидов железа с более крупными агрегатами, чем беэ отстаивания или при других условиях нейтрализации. Это объясняется тем, что во время отстаивания при рН 3-6 иэ солей железа (III) образуется осадок основных солей железа (III) FeOHSO, что подтверждается термогравнметрическим анализом. 3а время отстаивания формируется мелкокристаллическая структура основной соли, которая служит затравкой кристаллизации при дальнейшей нейтрализации солей железа (II). ЪФ Соотношением Fe /Fe, щ в исходном растворе определяется количество ос3+ новных солей. Если соотношение Fe /Fe ОБщ меньше 0 05 то образуется количество основной соли, недостаточное для образования нужного количества центров кристаллизации. При соотношении Fe /Fe,, большем 0,20, железо (III) аБь выпадает не в виде основной соли, а преимущественно в виде гидроксида, так как для смещения равновесия в 1490086 по известному. Таблица 1 Показатели эффективности процесса фильтрации Время отстаивания, мин ВлажПроизводительность, кг/м ° ч дельая подельное ность, Ж с1противение I0, м/кг ерхость, /г l 90,0 9I,2 58,3 58,0 58,0 98,0 81 74,5 74 74 50 5 9,70 2,70 2,70 2,75 9,50 1,30 6,2 16,7 l6,5 16,7 8,0 I0 60 сторону основной соли нужно не только определенное количество ОН -ионов, но и избыток SO ионов, Основные соли железа (III) сущест5 вуют в растворе при определенных значениях рН. Термогравиметрические исследования показали наличие в осадке; выпавшем при рН 3-6, основных солей железа (III), которые разлагаются . Ip после промывки их водой с рН 6-7 или после дальнейшей нейтрализации до рН 9-10. Таким образом, отстаивание при рН 3-6 является необходимым условием формирования кристаллической 15 . структуры основной соли железа (III)— затравки кристаллизации. Другим необходимым условием образования кристаллической затравки основных солей является время отстаивания. Скорость выделения осадка основных солей определяется константой равновесия между количеством основной соли в растворе и в осадке при рН 3-6, кроме того, возможно пе- 25 ресыщение раствора, Для снятия пересыщения и формирования кристаллической структуры необходимо время не менее 15 мин. В случае, когда время отстаивания превышает 35 мин, обра- 30 зовавшийся осадок основной соли меняет свою кристаллическую структуру и излишне уплотняется, что затрудняет распределение зерен затравки среди суспензии гидроксида железа (II) в ходе дальнейшей нейтрализации. Электронномикроскопические исследования показали, что в результате двухстадийной нейтрализации в предлагаемых условиях образуется гекса- 4р гональные агрегаты гидроксидов железа, переходящие после сушки в крупные игольчатые кристаллы. В результате непрерывной нейтрализации образуется мелкозернистый осадок гидроксидов железа, после сушки он переходит в неупорядоченные мелкие кристаллы. Поскольку эффективность . процесса фильтрования зависит от размера агрегатов в суспенэии, то суспензия гидроксидов железа, образующаяся в предлагаемых условиях нейт- рализации и имеющая более крупные агрегаты, фильтруется намного лучше суспенэии, образующейся в результате обычной нейтрализации - производительность фильтрации повышается до 15-28,5 кг/м ° ч против 1,2-4,7 кг/м ч Формула изобретения Способ переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, включающий двухстадийную нейтрализацию их аммиаком до рН 3-6 на первой стадии и рН 9-l 0 на второй стадии и последующую фильтрацию полученной суспензии с отделением осадка образующихся гидроксидов железа, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса фильтрации эа счет получения легкофильтрующегося осадка, на первую стадию нейтрализации раствор подают с отношением Fe /Fe 0,05-0,2 у ОБЦ а суспензию перед второй стадией нейтрализации выдерживают в течение 15-35 мин..1490086 Таблица 2 Показатели эффективности процесса фильтрации рН отстаивания Производи тель ость кг/м ° ч Удельная поверхность М /Г Влажность Удельное сопротивление, xI0", м/кг 78 74 74 74 131 58 58 58 205 12,3 16,7 16,7 16,8 6,1 9,35 2,70 2,70 2,75 42,30 1,5 3,0 4,5 .6,0 8 5 Таблица 3 Изменяющийся Показатели эффективности процесса параметр фильтрации Ре /Реоа,ц Удельное сопротивление, х10, м/кг Производи тельность кг/м ч Влая - Удельная ность, поверхХ ность, м, /г 9,4 2,75 2,70 2,70 25,10 86 58 58 59 166 9,5 78 16,7 74 16,8 74 16,8 74 4,3 81 0,025 0,05 0,12 0,20 0,30 Таблица 4 Вид перерабатываемых растворов, нейтра лизуемык аммиачной водой Удельная поверхность, м /г Производи- Влажтельность ность, кг/м ч 7. Удельное сопротивление, xl0 м/кг 6,5 15, 1 72 1,23 53,7 198 Промышленный отработанный сернокислотный раствор Ре /Ре 0,12 с выдер ккой Промышленный отработанный сернокислотный раствор Fe /Ре,аы = 3Ф 0,12 без выдерласи Промышленный отработанный Показатели эффективности процесса фильтрации 1490086 Прол5лжение табл.4 Вид перерабатываемых растворов, нейтралиэуемых амми ачной водой Показатели эффективности процесса фильтрации Удельное сопротивление, xl0 м/кг Производительность кг/м ч лажость, дельная оверхость, /r солянокислый раствор /Feоьц 0,12 с выдержкой Промышленный отработанный кислый раствор Fe /Fe, 0, 12 без выдержки 2,8 28,5 44,2 12,3 4,7 104 Составитель Л,Темирова Редактор Т,Парфенова Техред М.Дндык Корректор С.Шекмар Заказ 3639/25 Тираж 435 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101
