Способ переработки отработанных растворов
Изобретение относится к области экологии и защиты окружающей среды, а именно к утилизации отработанных гальванических производств в различных областях машиностроения, на металлургических, горно-химических, химических, фармацевтических и энергетических предприятиях. Способ переработки отработанных растворов гальванических производств в безводный продукт включает обработку сухой композицией, содержащей окись кальция, в количестве 300-400 г/л, причем при переработке отработанных растворов, содержащих поливалентный р или d металл, обработку ведут композицией, содержащей дополнительно сульфат алюминия, мольная доля которого в композиции составляет 0,1-0,15, причем суммарное количество поливалентного р или d металла с учетом содержания алюминия в композиции не менее 0,35 моль/л. Способ обеспечивает получение безводного продукта и исключение образования жидких стоков при утилизации различных отработанных растворов. 5 табл.
Изобретение относится к области экологии и защиты окружающей среды и может быть использовано, например, при сухой утилизации отработанных растворов гальванохимических производств в различных областях машиностроения, на металлургических, горно-химических, химических, фармацевтических, энергетических предприятиях.
Известен способ переработки сточных вод гальванического производства, содержащих тяжелые металлы, включающий обработку концентрированных стоков порошкообразной композицией карбоната и бисульфита натрия [1].
Способ обеспечивает получение сухих продуктов комплексного соединения хрома с компонентами добавляемой композиции, связывающих всю фазовую воду раствора в состав кристаллогидратной оболочки, и тем самым исключает образование и сброс минерализованных сточных вод после очистки хромсодержащих стоков. Вместе с тем, присутствие в сухом продукте большого количества сульфатов делает нецелесообразным последующее выделение хрома в металлическом виде, поскольку сульфаты при металлотермической переработке отчасти переходят в металлический хром в виде элементарной серы.
Известен способ переработки концентрированных растворов нанесения гальванических покрытий, предусматривающий обработку сухой композицией с получением безводного продукта, при котором композиция включает смесь 0,1-80% бисульфита и карбоната натрия, 20-99,9% окиси кальция [2]. Способ по совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа. Способ обеспечивает возможность получения продуктов, содержащих ограниченное количество серы, что при последующем металлотермическом восстановлении хрома до металла позволяет получить последний в виде конструкционно-пригодного материала. Вместе с тем, способ ограничен возможностью утилизации только растворов хромирования.
Задача изобретения состоит в создании способа переработки отработанных растворов обработкой сухой композицией с получением безводного продукта, который позволил бы расширить номенклатуру перерабатываемых отработанных растворов.
Задача решается тем, что в способе переработки отработанных растворов гальванических производств в безводный продукт, включающем обработку сухой композицией, содержащей окись кальция, в количестве 300-400 г/л, согласно изобретению при переработке отработанных растворов, содержащих поливалентный р или d металл, обработку ведут композицией, содержащей дополнительно сульфат алюминия, мольная доля которого в композиции составляет 0,1-0,15, причем суммарное количество поливалентного р или d металла с учетом содержания алюминия в композиции не менее 0,35 моль/л.
| Таблица 1 Влияние состава и количества добавляемой композиции на свойства продукта при обработке различных растворов, г/л: (CuSO4 - 200, H2SO4 - 2,5; NiSO4 - 180, NiCl2 - 20, Н3ВО3 - 40; ZnSO4 - 200, Na2SO4 - 80 и др.) | |||
| № п/п | Мольная доля компонентов | Количество вводимой композиции, г/л | Свойства продукта |
| 1 | СаО - 1 | 300 | Жидкая эмульсия |
| Al2(SO4)3 - 0 | |||
| 2 | СаО - 1 | 400 | Жидкая эмульсия |
| Al2(SO4)3 - 0 | |||
| 3 | CaO - 0,95 | 300 | Жидкая эмульсия |
| Al2(SO4)3 - 0,05 | |||
| 4 | CaO - 0,9 | 300 | Рыхлые |
| Al2(SO4)3 - 0,1 | увлажненные | ||
| кристаллогидраты | |||
| 5 | CaO - 0,85 | 300 | Рыхлые |
| Al2(SO4)3 - 0,15 | увлажненные | ||
| кристаллогидраты | |||
| 6 | CaO - 0,85 | 400 | Рыхлые |
| Al2(SO4)3 - 0,15 | увлажненные | ||
| кристаллогидраты | |||
| 7 | CaO - 0,85 | 200 | Жидкая эмульсия |
| Al2(SO4)3 - 0,15 |
При этом образуется комплексное соединение, строение которого отражается следующей структурной формулой:
Aa[BвLl]·nH2O,
где А - катион внешней сферы - щелочной или щелочноземельный металл, например кальций;
В - поливалентный (валентность больше 2) р или d металл, например алюминий, железо, хром и др. - комплексообразователь;
L - лиганд, например сульфат-ион;
Н2О - кристаллизационная вода;
а, в, l, n - стехиометрические коэффициенты;
при этом n соответствует соотношению молярных концентраций воды и поливалентного металла в растворе.
В пользу образования такого соединения говорит то, что возможность получения безводного продукта за счет образования гипса CaSO4 не достигается в отсутствии комплексообразователя даже при количестве вводимой композиции, большем чем 400 г/л (табл.2).
| Таблица 2 Влияние количества и состава смеси СаО+Na2SO4, добавляемой к 1 литру воды, на характеристику продукта. | |||
| № п/п | Количество компонентов в смеси, г | Характеристика продукта | |
| СаО | Na4SO4 | ||
| 1 | 400 | - | Жидкая эмульсия |
| 2 | 400 | 10 | Жидкая эмульсия |
| 3 | 400 | 100 | Жидкая эмульсия |
| 4 | 400 | 200 | Жидкая эмульсия, |
| подвижный осадок на дне | |||
| 5 | 400 | 500 | Жидкая эмульсия, |
| подвижный осадок на дне | |||
| 6 | 400 | 1000 | Плотный осадок со слоем |
| жидкости на поверхности |
При переработке растворов, содержащих не менее 0,35 моль/л соединений металлических р или d элементов, например алюминия, хрома, железа, роль комплексообразователя выполняют сами эти металлы (табл.3).
| Таблица 3 Влияние концентрации комплексообразователя в растворе на характеристику продукта. | ||||||
| № п/п | Состав отработанного раствора | Добавляемая композиция | Характеристика продукта | |||
| компоненты | г/л | Моль/л | г/л | Мольная доля компонентов | ||
| 1 | FeCl3 | 300 | 1.85 | 300 | СаО-0,9 | Рыхлые увлажненные кристаллогидраты |
| Al2(SO4)3 - 0,1 | ||||||
| 2 | FeCl3 | 300 | 1,85 | 300 | CaO - 1,0 | -"- |
| 3 | CrO3 | 300 | 3 | 300 | СаО - 0,9 | |
| Al2(SO4)3 - 0,1 | -"- | |||||
| 4 | CrO3 | 300 | 3 | 300 | CaO - 1,0 | -"- |
| 5 | NaOH | 200 | 5 | 300 | CaO - 0,95 | |
| Na[Al(OH)4] | 20,7 | 0,175 | Al2(SO4)3 - 0,05 | -"- | ||
| 6 | NaOH Na[Al(OH)4] | 200 20,7 | 5 0,175 | 300 | CaO - 1,0 | Жидкая эмульсия |
При переработке растворов, содержащих менее 0,35 моль/л металлических р или d элементов, недостающее количество комплексообразователя компенсируют введением сульфата алюминия (табл.3, 4, 5).
| Таблица 4 Влияние состава добавляемой композиции на характеристику продукта | |||||
| № п/п | Состав отработанного раствора | Добавляемая композиция | Характеристика продукта | ||
| компоненты | г/л | г/л | Мольная доля компонентов | ||
| 1 | HCl | 300 | 300 | СаО - 1,0 | Жидкая |
| ZnCl2 | 25 | эмульсия | |||
| 2 | HCl | 300 | 300 | СаО - 0,9 | Рыхлый увлажненный |
| ZnCl2 | 25 | Al2(SO4)3 - 0,1 | кристаллогидрат | ||
| 3 | H2SO4 | 500 | 400 | СаО - 1,0 | Жидкая |
| HCl | 10 | эмульсия | |||
| HNO3 | 500 | ||||
| 4 | Н2SO4 | 500 | 400 | СаО - 0,9 | Рыхлый увлажненный |
| HCl | 10 | Al2(SO4)3 - 0,1 | кристаллогидрат | ||
| HNO3 | 500 | ||||
| 5 | H2O | 1000 | 300 | СаО - 1,0 | Жидкая |
| примеси | следы | эмульсия | |||
| 6 | Н2О | 1000 | 300 | СаО - 0,9 | Рыхлый увлажненный |
| примеси | следы | Al2(SO4)3 - 0,1 | кристаллогидрат |
Добавляемое количество соли алюминия обеспечивает возможность получения комплексной соли приведенного состава, количество которой совместно с солью такого же состава, образованной содержащимся в обрабатываемом растворе р или d металлом, позволяет связать всю жидкую воду в кристаллогидратную оболочку. При этом образуется рыхлый осадок, практически лишенный фазовой жидкой воды. Дальнейшая досушка осадка в естественных условиях дает совершенно сухой порошкообразный продукт. Таким образом, предлагаемая технология позволяет исключить образование жидких стоков при утилизации отработанных растворов любого состава.
Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР №1819863, кл. C 02 F 1/52, 1/62; C 01 G 37/02 - 1992.
2. Патент России №2218311, кл. C 02 F 1/62; C 02 F 103/16 - 2003.
Способ переработки отработанных растворов гальванических производств в безводный продукт, включающий обработку сухой композицией, содержащей окись кальция, в количестве 300-400 г/л, отличающийся тем, что при переработке отработанных растворов, содержащих поливалентный р или d металл, обработку ведут композицией, содержащей дополнительно сульфат алюминия, мольная доля которого в композиции составляет 0,1-0,15, причем суммарное количество поливалентного р или d металла с учетом содержания алюминия в композиции не менее 0,35 моль/л.
