Способ регенерации нитрато-фторидных травильных растворов, содержащих цирконий

 

Изобретение относится к способам регенерации отработанных травильных растворов, содержащих соли металлов азотной и плавиковой кислот, и может быть использовано в технологии выделения металлосодержащих осадков. Выделяют фторидные соединения циркония путем концентрирования азотной кислоты до 750 - 900 г/л при мольном соотношении фтора к цирконию 6 - 7 с последующей выдержкой в течение 10 - 15 ч, отделяют кристаллы, корректируют полученный раствор до первоначального состава и возвращают на стадию травления изделий. Процесс концентрирования осуществляют добавкой концентрированной азотной кислоты или упариванием. Предложенный способ позволяет повысить извлечение циркония и упростить процесс регенерации травильных растворов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам регенерации отработанных травильных растворов, содержащих соли металлов азотной и плавиковой кислот и может быть использовано в технологии выделения металлсодержащих осадков.

В процессе химической обработки циркониевых изделий образуются отработанные нитратно-фторидные травильные растворы.

При достижении определенного содержания циркония в растворе 10-25 г/л отработанный травильный раствор сливается и направляется на фазу обработки сточных вод.

Известен способ выделения азотной и плавиковой кислот из отработанных травильных растворов путем распылительной сушки при 200-500^oC с последующей абсорбцией или конденсацией паров кислот водным абсорбционным раствором при 0-70^oC с добавкой перекиси водорода.

Недостатком данного способа является сложность осуществления процесса, высокая температура, необходимость в коррозионностойких материалах.

Известен способ регенерации травильных растворов, содержащих фтористый цирконий.

Травильный раствор, содержащий г/л: HF 5-60, HNO₃ 150-400, Na 0,2-0,9, Zr 10-30, обрабатывается следующим образом: - нагрев раствора до температуры 45-55^oC; - добавка в раствор HF до мольного соотношения Zr:F от 1:5 до 1:6; введение в раствор при перемешивании 30-50%-ного раствора NaOH до мольного соотношения Na:Zr от 1:1 до 1:1,1; охлаждение раствора при перемешивании до 40^oC; отфильтровывание NaZrF-соединения.

Состав раствора после регенерации, г/л Zr-7; Na-0,5; HF-6; HNO₃-286.

Недостатком данного способа является: нагревание раствора, что приводит к выделению окислов азота; дополнительно вводится соединение натрия, который накапливается и приводит к ухудшению поверхности обрабатываемых изделий; низкая степень извлечения циркония из раствора ≈68%; нейтрализация HNO₃ и разбавление раствором NaOH.

Данный способ принят за прототип по совпадению существенных признаков - регенерация травильных растворов, содержащих цирконий.

Целью изобретения является повышение извлечения циркония и упрощение процесса регенерации травильных растворов.

Согласно изобретению, поставленная цель достигается тем, что способ регенерации нитратно-фторидных травильных растворов, содержащих цирконий, включает выделение фторидных соединений циркония путем концентрирования травильных растворов по азотной кислоте до 750-900 г/л при мольном соотношении фтора к цирконию 6-7 и времени выдержки 10-15 ч.

Концентрирование может быть осуществлено упариванием отработанных травильных растворов или введением концентрированной азотной кислоты.

После выделения кристаллов в виде тетра-пентафторидных соединений Zr раствор корректируется по HNO₃ и HF и используется для повторного травления циркониевых изделий, при этом процесс травления проходит в более благоприятных условиях, так как содержание Zr способствует снижению "режущего" действия растворов.

Общими существенными признаками аналогов, прототипа и заявляемого способа является регенерация нитратно-фторидных травильных растворов, заключающийся в выделении циркония.

Отличительные признаки: выделение циркония методом концентрирования азотной кислоты до 750-900 г/л; поддержание мольного соотношения фтора к цирконию равного 6-7; время выдержки 10-15 ч.

Пример 1. В отработанный нитратно-фторидный травильный раствор состава, г/л: Zr - 14,92; F - 22,0; HNO₃ - 573,3 вводится концентрированная азотная кислота до концентрации 790 г/л и выдерживается в течение 15 ч.

После чего раствор декантировался и анализировался на содержание Zr-2,83 г/л, F-5,84 г/л, HNO₃-785 г/л и корректировался по HNO₃ и HF, а затем использовался в процессе травления циркониевых изделий.

Степень извлечения Zr составляет 81%.

После корректировки состав травильного раствора, г/л: HNO₃ - 523; F - 3,9; Zr - 1,9.

При использовании травильных растворов с первоначальным содержанием Zr= 2-5 г/л снижается их "режущее" действие, а также снижается выделение окислов азота.

Пример 2. Отработанный нитратно-фторидный травильный раствор состава, г/л: Zr - 15,1; F - 21,2; HNO₃ - 520,4 в количестве 1 л упаривали на 30%. После охлаждения выделили кристаллы тетра и пента фторида циркония. Состав раствора после выделения циркония, г/л: Zr - 2,5; F - 5,2; HNO₃ - 880.

После корректировки раствора по HNO₃ и фтора он использовался для травления циркониевых изделий.

Степень извлечения циркония 84,5%.

При осуществлении предлагаемого способа регенерации травильных растворов никаких дополнительных компонентов не вводится, поэтому к ухудшению качества травления циркониевых изделий не приводит.

Результаты опытно-промышленных испытаний приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что оптимальными параметрами, позволяющими решить поставленную цель регенерации нитратно-фторидных травильных растворов (повышение извлечения циркония и упрощения процесса) являются: концентрация азотной кислоты 750-900 г/л; мольное соотношение фтора к цирконию 6^oC7; время выдержки 10-15 ч.

Формула изобретения

1. Способ регенерации нитратно-фторидных травильных растворов, содержащих цирконий, включающий выделение фторидных соединений циркония, отделение кристаллов с последующей корректировкой полученного раствора по HNO₃ и HF и возвращением его на стадию травления изделий, отличающийся тем, что выделение фторидных соединений циркония осуществляют путем концентрирования травильных растворов по азотной кислоте до 750-900 г/л при мольном соотношении фтора к цирконию 6-7 и времени выдержки 10-15 ч.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс концентрирования осуществляют добавкой концентрированной азотной кислоты или упариванием.

РИСУНКИ

Рисунок 1