Способ утилизации гальваношлама
Владельцы патента RU 2690797:
Общество с ограниченной ответственностью "ДОМЕН" (ООО "ДОМЕН") (RU)
Изобретение относится к области переработки с целью использования(утилизации) гальваношламов-гидроксидов тяжелых металлов с преимущественным содержанием гидроксида железа, образующихся при очистке сточных вод гальванических цехов и участков электрокоагуляционным способом. Способ включает перемешивание гальваношлама в реакторе с отходами технического углерода в качестве восстановителя в количестве 15-100% от сухого вещества гальваношлама при подаче 80-100% обезвоженного на вакуум- или пресс-фильтрах гальваношлама перед загрузкой отходов порошкового углеродного восстановителя. Полученную смесь подвергают тепловой обработке во вращающейся прокалочной печи до достижения температуры не менее 900°С при скорости нагрева 100°С за 5 минут и выдержке при этой температуре не менее одного часа с получением магнетита. Способ позволяет получить из гальваношлама качественный магнетит. 2 табл.
Изобретение относится к области переработки с целью использования(утилизации) гальваношламов-гидроксидов тяжелых металлов с преимущественным содержанием гидроксида железа, образующихся при очистке сточных вод гальванических цехов и участков.
Проблема утилизации гальваношламов является межотраслевой, поскольку гальванические цехи и участки имеются на большинстве предприятий, но в наибольшей степени она выражена в машиностроении, где широко используется набор гальванических операций (травление, хромирование, никелирование, цинкование, меднение и др.). Различного состава отработанные рабочие растворы и промывные воды идут на очистку различными способами, но преобладают электрокоагуляционный и реагентный.
Их захоронение не является рациональным приемом, поскольку гальваношламы состоят из веществ, относящихся к исчерпаемым природным ресурсам и обладающих ценными свойствами. Поэтому они должны утилизироваться с получением восстребовательных продуктов(материалов).
Известен способ утилизации гальваношлама для получения агломерационной шихты (А.С. 1581758 СССР, МПК С22В 1/00. Бюл. Открытия. Изобретения. 1990.28.С. 118). Он основан на использовании отходов извести, которая «гасится» за счет влаги гальваношлама. Способ обладает существенным недостатком, заключающемся в ограничении верхнего предела влажности гальваношлама (н/б 20%), в то время как его паста после обезвоживания на вакуум- или пресс-фильтрах имеет влажность до 70%. Снижение влажности до требуемой в рассматриваемом авторском свидетельстве потребует существенных энергозатрат.
Известен способ утилизации гальваношлама, технической задачей, на решение которой он направлен, является повышение степени извлечения меди из шламов гальванического меднения и уменьшение примесей в составе чернового сплава [Патент РФ №2535110. Опубл. 10.12.2014. Бюлл. №34. МПК С22В 7/00 (2006.01) С22В 5/04 (2006.01)].
Однако этот способ имеет ряд существенных недостатков:
1. Все компоненты получаемой шихты являются дефицитными и дорогостоящими материалами;
2. Их дозировка берется из расчета на одну массовую долю гальваношлама, что говорит о необходимости использования больших количеств всех компонетнтов, используемых в настоящее время в других востребуемых направлениях;
3. Значительные размеры частиц касситеритового концентрата и угля по стравнению с наноразмерными частицами гальваношлама не обеспечат эффективного использования восстановителей при проведение восстановительного процесса гидроксидов металлов;
4. Не оценены качественные и количественные показатели полученных материалов.
Наиболее близким к заявленному является «Способ подготовки гальваношлама к утилизации » (Патент РФ №2667566, МПК С22В 7/00), включающий перемешивание в реакторе гальваношлама с отходами технического углерода в количестве 15-100% от сухого вещества гальваношламов. При этом 80-100% обезвоженного на вакуум- или пресс-фильтрах гальваношлама подают в реактор перед загрузкой отходов технического углерода. Полученный композит пригоден для последующей термовосстановительной утилизации как добавка в металлургическую шихту в зависимости от катионного состава гальваношлама.
Однако этот способ (прототип) имеет ряд существенных недостатков:
1. Не конкретизируется состав гальваношлов, подвергаемых смешению с отходами технического углерода, без чего нельзя определить, в какую металлургическую шихту можно добавить полученную смесь. Например, гальваношламы с повышенным содержанием цинка вообще не пригодны для использования в металлургической шихте;
2. Не приводятся возможные параметры тепловой обработки, обеспечивающие восстановление окисленных металлов и их возврат в производство;
3. Не указывается, какого качества будет металл, выплавленный с добавкой композита, полученного из гальваношлама и технического углерода.
Задачей настоящего изобретения является получение из гальваношлама с преимущественным содержанием гидроксида железа и отходов технического углерода дешевого и качественного магнетита для его использования по традиционному назначению.
Поставленная задача достигается тем, что в заявленном способе цтилизации гальваношлама композит, получающийся смешением в реакторе гальваношлама и отходов технического углерода, когда отходы технического углерода вводят в количестве 15-100% от сухого вещества гальваношлама, а при этом 80-100% обезвоженного на вакуум- или пресс- фильтрах гальванашлама подают в реактор перед загрузкой отходов технического углерода, а технический углерод за время перемешивания 20-25 минут вводят тремя частями - сразу после загрузки обезвоженного гальваношлама, через 5-10 минут от начала перемешивания и через 10-15 минут, загружают во вращающуюся трехзонную прокалочную печь: 1 зона - сушка; 2 зона - нагрев до 900°С; 3 зона - воздействие температуры 900°С в течение не менее одного часа.
Способ включает обезвоживание гальваношлама с преимущественным содержанием гидроксида железа на вакуум- или пресс-фильтрах (выполняется у владельцев гальваношлама или специализированных предприятиях), его перемешивание в реакторе с мешалкой с отходами технического углерода и тепловую обработку во вращающейся трехзонной прокалочной печи. При этом источниками отхода технического углерода являются из ФККО - Федерального классификационного каталога отходов: Код 3.12.112.91.29.3 «Смет углерода технического в его производстве»; Код 3.31.055.12.40.4. «Отход технического углерода при его подготовке для производства резиновых смесей»; Код 3.31.713.11.42.4. «Пыль технического углерода при газоочистке в производстве резиновых смесей»; Код 3.31.115.11.42.4 «Отход технического углерода в виде пыли при производстве резиновых смесей».
При этом источником гальваношламов являются гальваношламы после электрокоагуляционной очистки сточных вод гальванических цехов и участков, в которых преобладают гидроксиды железа. Состав соответствует таблице 1.
Полученный магнетит идентифицирован рентгенографически.
Определена намагниченность насыщения полученного магнетита по сравнению с серийно выпускаемым синтетическим образцом. Из таблицы 2 видно, что намагниченность насыщения образца, полученного по заявленному способу, близка по уровню этого показателя к серийному образцу.
Таким образом, предполагаемое техническое решение содержит признаки, не присущие прототипу и известным в патентной и технической литературе способам утилизации гальваношламов - гидроксидов тяжелых металлов с преимущественным содержанием гидроксида железа, то есть заявляемое изобретение обладает новизной и соответствует критерию «изобретательский уровень».
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения, может быть многократно использована, в первую очередь, в машиностроении, где образуется наибольшее количество гальваношламов, а также в радио- и электронной промышленности с получением технологического результата, заключающегося в появлении новой возможности утилизации гальваношлама, технически легко реализуемая в условиях действующего производства и, следовательно, обуславливающей достижение поставленной цели - получение из гальваношлама с преимущественным содержанием гидроксида железа и отходов технического углерода дешевого и качественного магнетита для использования по традиционному назначению.
Все это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость»
Способ утилизации гальваношлама с преимущественным содержанием гидроксида железа, включающий перемешивание его в реакторе с отходами технического углерода в качестве восстановителя в количестве 15-100% от сухого вещества гальваношлама при подаче 80-100% обезвоженного на вакуум- или пресс-фильтрах гальваношлама перед загрузкой отходов порошкового углеродного восстановителя, отличающийся тем, что полученную смесь подвергают тепловой обработке во вращающейся прокалочной печи до достижения температуры не менее 900°С при скорости нагрева 100°С за 5 минут и выдержке при этой температуре не менее одного часа с получением магнетита.
