Реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди

Авторы патента:

Щелкунов Игорь Николаевич (RU)

Ратников Александр Валентинович (RU)

Цветкова Ирина Геннадьевна (RU)

Демидов Александр Иванович (RU)

Мишнев Петр Александрович (RU)

Тюкалова Наталья Евгеньевна (RU)

Батурова Людмила Петровна (RU)

Маслов Виктор Васильевич (RU)

C23G1/36 - регенерация отработанных травильных растворов

C02F1/62 - Обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод (разделение вообще B01D; специальные устройства на судах для обработки воды, промышленных и бытовых сточных вод, например для получения питьевой воды B63J; добавление к воде веществ для предотвращения коррозии C23F; обработка жидкостей, загрязненных радиоактивными веществами G21F 9/04)

Владельцы патента RU 2507160:

Открытое акционерное общество "Северсталь" (ОАО "Северсталь") (RU)

Изобретение может быть использовано при очистке сточных вод металлургических предприятий. Для очистки солянокислых растворов от ионов меди используют реагент, представляющий собой механически активированную смесь порошков железа и серы, взятую при следующем соотношении компонентов, масс.%: железо 95,0 - 99,5; сера 0,5 - 5,0. В качестве порошка железа может быть использован порошок карбонильного железа. Изобретение позволяет быстро и экологически безопасно достичь низкого остаточного содержания ионов меди в разбавленных солянокислых растворах. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к реагентам для очистки солянокислых растворов от ионов меди и может быть использовано в очистке сточных вод металлургических предприятий.

Известен реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди [А.с. СССР 1435660, C23G 1/36], представляющий собой железный скрап. Недостатком данного реагента является то, что он применим только для грубой, предварительной очистки концентрированных по ионам меди растворов [Милованов Л.В. Очистка и использование сточных вод предприятий цветной металлургии. - М.: Металлургия, 1971. С.118-119].

За прототип выбран реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди, представляющий собой железные стружки [Бабенко С.А., Пинигин С.А., Тасоев Р.И. Исследование процесса цементации меди железными стружками //Изв. Томск. политехн. ин-та. 1976. Т.275. С.92-95]. Недостатком этого реагента является то, что он применим только для очистки концентрированных по ионам меди растворов (60 г/дм³), не дает глубокой очистки (остаточное содержание ионов меди 0,096-2,85 г/дм³), не обеспечивает быстрой очистки (30-120 мин), причем процесс очистки сопровождается выделением водорода.

Невозможность глубокой очистки солянокислых растворов от ионов меди цементацией определяется тем, что практически все ионы меди (1) связаны в хлоридные комплексы различного состава, зависящего от концентрации хлорид ионов.

Задачей изобретения является разработка реагента на основе порошка железа для очистки солянокислых растворов от ионов меди, который применим для разбавленных по ионам меди растворов, позволяющий быстро и экологически безопасно достичь низкое остаточное содержание ионов меди в растворе.

В качестве решения указанной задачи предложен реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди, обеспечивающий быструю, экологически безопасную и глубокую очистку, представляющий собой механически активированную смесь порошков железа и серы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железо	95,0-99,5
сера	0,5-5,0

Для возможности повторного использования реагента без снижения эффективности очистки в качестве порошка железа берут порошок карбонильного железа.

На фиг.1 показаны изображения исходного порошка железа и механически активированной смеси порошков железа и серы.

Исходный порошок железа, по данным растровой электронной микроскопии (РЭМ), представлял шарообразные конгломераты различной пространственной структуры (фиг.1,а).

Согласно данным рентгенофазового анализа (РФА), степень окисленности порошков железа может достигать 50%. При механической обработке (истирании) окисленного порошка железа в присутствии серы происходит его активация за счет протекания твердофазного процесса, связанного с образованием на поверхности железа пленок, содержащих серу (фиг.1,б). Как видно из фиг.1,б, после истирания механически активированная смесь порошков представляют более мелкодисперсную систему, и имеет более развитую поверхность. Элементный состав поверхностного слоя после активации при соотношении компонентов (мас.%): Fe - 99,0; S - 1,0 составляет (ат.%): Fe - 60,21; O - 33,32; S - 6,47.

Сущность изобретения заключается в том, что в качестве реагента берут механически активированную (перетертую) смесь порошков железа и серы при указанном выше соотношении компонентов.

Пример 1. Реагент состава (мас.%): Fe карбонильное - 99,0; S - 1,0 был апробирован для очистки солянокислого раствора (23°C) от ионов меди, содержащего (г/дм³): НСl_общ - 9,0; Fe_общ - 2,8; Fe²⁺ - 0.11; Fe³⁺ - 2,69; Cu²⁺ - 0,067. Остаточное содержание ионов меди: после первичного использования реагента при длительности обработки раствора <0,001 г/дм³, после повторного использования реагента <0,001 г/дм³; газовыделения не наблюдали.

Контроль остаточного содержания ионов меди в солянокислом растворе проводили методом атомно-абсорбционной спектроскопии (с пределом чувствительности не ниже 0,001 г/дм³) с электротермической атомизацией проб раствора на приборе ПЕРКИН-ЭЛМЕР (модель РЕ-4100) с графитовой печью типа HGA-500 в качестве атомизатора.

Последующие примеры выполняли аналогично примеру 1, изменяя составы растворов и состав реагента. Результаты приведены в таблице.

№ опыта	Состав раствора, г/дм³	Состав реагента, мас.%	Остаточное содержание меди в растворе, г/дм³	Длительность обработки, мин**	Газовыделение (нет, да)
после первичного использования	после вторичного использования
1	НСl_общ 9,0; Fе_общ 2,8;	Fe-99,0 S-1,0*	<0,001	<0,001	5	нет
Fe²⁺ 0.11;
2	Fe³⁺ 2,69; Cu²⁺ 0,067.	Fe-99,5 S-0,5	<0,001	0,014	5	нет
3	НСl_общ 12,7; Fe_общ 4,1;	Fe-95,0 S-5,0*	<0,001	<0,001	5	нет
4	Fe²⁺ 1,73; Fe³⁺ 2,37;	Fe-99,0 S-1,0	<0,001	-	5	нет
5	Cu²⁺ 0.016.	Fe-99,5 S-0,5*	<0,001	<0,001	5	нет
6	НСl_общ 4,7; Fe_общ 1,0;	Fe-95,0 S-5,0	<0,001	-	5	нет
7	Fe²⁺ 0,95; Fe³⁺ 0,06; Cu²⁺² 0,019.	Fe-99,0 S-1,0	<0,001		5	нет
* активированная смесь на основе порошка карбонильного окадюаа мерки Р10 (ГОСТ 1361079) и порошка серы;
** после первичного использования реагента

В слабокислых средах процесс удаления ионов меди протекает по твердофазному механизму и не сопровождается образованием сероводорода и выделением водорода. На фиг.2 представлено РЭМ изображение активированной смеси порошков железа и серы после извлечения меди из солянокислого раствора, состав которого отвечает примеру 1.

Элементный состав поверхностного слоя реагента после его первичного использования при соотношении компонентов (мас.%): Fe - 99,0; S - 1,0 составляет (ат.%): Fe - 74,02; 0-12,58; S - 5,85; Cu - 7,55. Согласно данным РФА поверхностный слой состоит (мас.%): Fe₃O₄- 44,44; Cu₂S - 19,85; Cu - 0; α-Fe - остальное.

1. Реагент для очистки солянокислых растворов от ионов меди, содержащий железо, отличающийся тем, что в качестве реагента используют механически активированную смесь порошков железа и серы при следующем соотношении компонентов, мас.%:

железо	95,0-99,5
сера	0,5-5,0

2. Реагент по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошка железа используют порошок карбонильного железа.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для переработки отходов растворов хлорида железа, содержащего хлорид железа(II), хлорид железа(III) или возможные смеси этих веществ и необязательно свободную хлористоводородную кислоту указанные отходы концентрируют при пониженном давлении до получения концентрированной жидкости, с общей концентрацией хлорида железа, по меньшей мере, 30 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 40 мас.%.

Установка для регенерации соляной кислоты из отработанного травильного раствора // 2490374

Изобретение относится к установкам для регенерации соляной кислоты из отработанного травильного раствора, образующегося при очистке поверхности стального проката, работающим в замкнутом цикле, путем термического разложения раствора и последующей абсорбции образующегося при этом хлороводорода водой.

Способ извлечения катионов меди из кислых растворов, содержащих сильные окислители // 2436874

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности кислых растворов и электролитов, содержащих сильные окислители.

Установка и способ обработки растворов для травления полос из кремнистой стали // 2434975

Изобретение относится к травлению горячекатаных полос из кремниевой стали и фильтрации травильных растворов, предназначенных для непрерывного травления этих полос при непрерывной очистке травильного раствора от образованного в нем кремнезема.

Способ утилизации отработанных травильных растворов, содержащих сульфаты и хлориды железа (ii) // 2428522

Изобретение относится к утилизации отработанных кислых (солянокислых и сернокислых) травильных растворов сталепрокатных заводов и может быть применено в металлургической промышленности, промышленной экологии, а также в процессах водоочистки с использованием коагулянтов.

Способ очистки металлической поверхности с последующей регенерацией водного моющего раствора // 2355822

Изобретение относится к химической и электрохимической очистке металлических поверхностей от трудноудаляемых масляных загрязнений, например от прокатных смазок, с помощью моющих растворов, содержащих каустическую соду, фосфаты и поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Способ регенерационной очистки щелочных растворов меднения // 2343225

Изобретение относится к очистке отработанных щелочных растворов меднения регенерацией катионов меди (II) и комплексонов и может быть применено в гальванотехнике и в промышленной экологии.

Способ регенерационной очистки медно-аммиачных травильных растворов // 2334023

Изобретение относится к способу регенерационной очистки медно-аммиачных травильных растворов. .

Способ и устройство для регенерации используемых для травления металлов растворов // 2330902

Способ регенерации отработанных растворов соляной кислоты // 2294982

Изобретение относится к способам регенерации соляной кислоты из отработанных травильных растворов (ОТР), содержащих неиспользованную соляную кислоту и соли железа, и может быть использовано в гальванических производствах, в металлургической и других отраслях промышленности.

Устройство для обеззараживания воды и его применение // 2507159

Изобретение относится к устройствам для обеззараживания воды. Предложено устройство для обеззараживания воды, содержащее УФ-лампу (50) и, по меньшей мере, один обтекаемый водой, имеющий приток (32) и сток (34) сосуд (30), в котором расположена реакционная камера (35), причем сток (34) сосуда (30) образует свободный слив.

Способ непрерывной очистки подтоварной воды // 2507158

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам очистки подтоварных вод, формирующихся в пунктах подготовки нефти. Способ очистки подтоварной воды заключается в том, что через расположенный в нижней части флотационного объема эжектор, в который непрерывно поступает осадок из флотационной камеры, вводят очищаемую воду.

Устройство для получения талой воды // 2507157

Изобретение относится к устройствам для получения талой воды, в частности для получения талой воды из морской методом вымораживания. Устройство включает корпус, в котором размещены термостатированная рабочая емкость с крышкой и отверстием для слива воды, внутри рабочей емкости находится сетка с магнитом с чередующимися полюсами и полой трубкой, ко дну рабочей емкости крепится биметаллическая пластина, контактирующая с фиксатором, шарнирно скрепленным с подпружиненным штоком, на которой крепится магнит с чередующимися полюсами.

Система контроля водоотводов от объектов промышленного и бытового назначения, способ контроля водоотводов и робот-пробоотборник для реализации способа // 2507156

Группа изобретений относится к системам и средствам контроля безопасности использования объектов промышленного и бытового назначения. Система контроля водоотводов содержит множество объектов, сообщенных отводящим трубопроводом с водоочистителями, каждый из которых расположен на территории объекта и сообщен с магистральным трубопроводом.

Способ получения фуллеренов // 2507152

Изобретение может быть использовано при электрохимической очистке сточных вод, имеющих сложный состав органического происхождения и ряд неорганических компонентов.

Способ извлечения избранных минералов из рудных пульп напорной флотацией и устройство для его осуществления // 2507007

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых методом флотации, в частности для извлечения из пульп полиметаллических руд легкошламующихся минералов совместно с известными способами флотации или самостоятельно, например, для извлечения драгоценных металлов из хвостов гравитационного обогащения, и может быть использовано для обогащения мелко- и тонковкрапленных полиметаллических руд.

Плавучая установка для биоутилизации пленок нефтепродуктов с поверхности водоемов // 2506370

Изобретение относится к области средств очистки окружающей среды, а именно средств очистки акватории от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, и может быть использовано при попадании в водную среду нефти и нефтепродуктов.

Установка для подготовки обессоленной воды для производства синтез-газа // 2506233

Изобретение относится к технологиям очистки вод природных источников для дальнейшего их использования в качестве исходной воды для получения пара в процессах паровой или парокислородной конверсии углеводородных газов (производство синтез-газа).

Способ инактивации вирусов в водных средах // 2506232

Изобретение может быть использовано для приготовления ультрачистой воды, безопасной для употребления человеком, в результате сорбционной очистки питьевой воды от вирусов.

Способ получения активированных растворов // 2506231

Изобретение относится к способам получения растворов с заранее заданными свойствами, которые могут найти применение в химической технологии, медицине, сельском хозяйстве, в частности в виноградарстве.

Способ контролирования роста микроорганизмов в системах обработки волокнистой массы и бумаги // 2507161

Изобретение может быть использовано для контролирования роста биопленки или микроорганизмов в водной системе, такой как система изготовления пульпы, бумаги или картона. Способ контролирования роста биопленки или микроорганизмов включает добавление галоидированного гидантоина в часть водной системы, чувствительной к коррозии в газовой фазе, и галоидамина в другие части водной системы. Изобретение позволяет контролировать содержание микробов, сократить расходы и свести к минимуму коррозию стальных компонентов устройства в газовой фазе. 12 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл., 5 пр.