СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЫШЬЯК Российский патент 1995 года по МПК C07F9/68 C08K5/59 

Изобретение относится к области переработки отходов производства, содержащих мышьяк, с получением полезных продуктов, в частности мышьяксодержащего антипирена, используемого в эпоксидных композициях для слоистых электроизоляционных материалов фольгированных и других диэлектриков.

Известен способ переработки мышьяксодержащих отходов цветной металлургии путем их слияния с окисью кальция, прессование смеси и ее термообработки. Конечный продукт представляет собой Ca₄As₂O₉. Известен способ извлечения мышьяка из медно-мышьяковистого шлама путем его обработки последовательно серной кислотой и щелочью.

Недостатком вышеописанных способов является то, что получаемые продукты не используют в качестве антипиренов.

Известен способ переработки мышьяксодержащих отходов производства олова путем их смешения с углеродом, обжига шихты в присутствии кислорода с последующей конденсацией паров белого мышьяка. Известен способ переработки сульфидсодержащих отходов мышьяка, включающий их сплавление с элементарной серой при 220^оС. Известен способ переработки мышьяксодержащих отходов плавлением до образования сульфидного расплава с заданным парциальным давлением кислорода, обеспечивающим образование оксида мышьяка (III). Мышьяк отгоняется в виде газообразного оксида, который отделяют конденсацией. Известен способ извлечения мышьяка в виде сульфида мышьяка из медно-мышьяковистых шламов, образующихся при электролитическом рафинировании меди путем щелочного выщелачивания.

Известен способ селективного извлечения мышьяка из шламов, пылей, возгонов, содержащих окисленные соединения мышьяка и сурьмы, 10-60% раствором H₂O₂ при повышенной температуре с последующим охлаждением до кристаллизации As₂O₃ или последующим выпариванием с получением As₂O₅.

Известен способ извлечения мышьяка из летучей пыли, включающий приготовление водной суспензии пыли, ее обработку газообразным SO₂, фильтрование, обработку фильтрата серной кислотой, охлаждение раствора, отделение осадка триоксида мышьяка и обработку фильтрата гранулированным диоксидом титана для дополнительного извлечения мышьяка [1]
Недостатками описанных способов является их сложность, многостадийность, а также неудовлетворительные свойства по-лученных соединений при использовании их в качестве антипиренов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки отходов и полупродуктов производства цветных и благородных металлов, содержащих мышьяковистый ангидрид, включающий их обработку алифатическим спиртом с последующим охлаждением, фильтрацией, добавлением перекиси водорода и неорганического соединения металла [2] Известный способ предусматривает получение арсенатов металлов. Однако в качестве промежуточного продукта (после стадии фильтрации) получаются эфиры мышьяковистой кислоты, которые могут применяться в качестве антипиренов.

Реакция протекает следующая:
As₂O₃+ 6ROH __→ 2(RO)₃As+ 3H₂O, где
R=C₅H₁₁, изо-C₅H₁₁ или C₆H₁₃
После фильтрации полученной массы, многократной промывки осадка соответствующими спиртами и фракционной перегонки фильтрата под вакуумом можно получить мышьяксодержащий антипирен.

Существенными недостатками этого способа являются:
большая длительность процесса, связанная с кипячением мышьяксодержащих отходов в алифатических спиртах, охлаждением и перегонками фильтрата с целью по-лучения целевого продукта;
применение в технологическом процессе реактивов повышенной пожароопасности с резким неприятным запахом, которые требуют повышенные нормативные меры техники безопасности;
дороговизна и большой расход применяемых в качестве основных реагентов одноатомных алифатических спиртов.

Целью изобретения является разработка простого и безопасного способа переработки отходов, содержащих мышьяк с получением в качестве целевого продукта мышьяксодержащего антипирена с удовлетворительными свойствами.

Поставленная задача решается предлагаемым способом переработки отходов, содержащих мышьяк мышьяксодержащих пылей электрофильтров металлургических производств при их кипячении с этиленгликолем с последующей фильтрацией.

Сущность способа заключается в следующем.

Мышьяксодержащие пыли электрофильтров содержат мышьяк обычно в количестве 50-60 мас. в виде мышьяковистого ангидрида, олово 2-6% в виде SnO и, кроме того, содержат Fe 5-7% Cr 2-3% S 1,0-7,0% и другие примеси (см. Мышьяковистая пыль. ТУ 48-0222-12-78).

Мышьяковистый ангидрид, находящийся в пылях при взаимодействии с этиленгликолем, превращается в гликолят мышьяка III:
As₂O₃+ 3C₂H₄(OH₂) __→ (C₂H₄O₂)₃As₂+3H₂O
Остальные примеси остаются в отходах.

При дальнейшей фильтрации продукта реакции без охлаждения получается гликолят мышьяка (III) (ГМТ), используемый в качестве антипирена.

Удовлетворительные свойства полученного антипирена, вероятно, могут быть объяснены, в том числе, и содержанием некоторых микроэлементов, перешедших из отходов в целевой продукт из перерабатываемых пылей.

Результаты лабораторных испытаний показали, что фольгированные диэлектрики, изготовленные на базе эпоксидной композиции, содержащей гликолят мышьяка (III), практически не горят время горения менее 1 с.

Способ получения ГМТ был апробирован на отходах производства с различным содержанием мышьяка. В частности на мышьяксодержащих пылях электрофильтров Новосибирского оловянного комбината (НОК) с содержанием мышьяка от 51,0 до 59,0%
П р и м е р 1. В 0,5 л колбу помещают 150,0 г пыли электрофильтров НОК с содержанием мышьяка 51,36% и 100,0 г этиленгликоля. Смесь нагревают до 120-130^оС. Реакция между реагирующими компонентами идет с выделением воды. После 2 ч кипения реакционной массы выделяется 26,4 мл воды, что составляет 95,4% от теоретического. Реакционную смесь без охлаждения фильтруют, по-лучают 167,2 г продукта реакции.

Свойства фольгированных диэлектриков с использованием в качестве антипирена продукта, полученного по примеру 1, приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет: уменьшить длительность процесса в 5-6 раз, так как по прототипу для получения конечного продукта необходимо 10-12 ч, а по заявляемому способу 2 ч; удалить из технологии легковоспламеняющие реагенты, например температура воспламенения алифатических спиртов, применяемых в прототипе, 40^оС, а этиленгликоля 120^оС; снизить себестоимость целевого продукта. Для обработки 1,0 моль мышьяковистого ангидрида, содержащегося в отходах, по прототипу необходимо 7,0 моль алифатических спиртов, а в данном способе 3,0 моль этиленгликоля. Предложенный способ, кроме того, улучшит условия труда и технику безопасности с удалением из технологии реактивов повышенной пожароопасности с резким неприятным запахом; предотвратит загрязнения окружающей среды благодаря использованию мышьяксодержащих отходов для производства товарной продукции.

Использование: для получения мышьяксодержащего антипирена, используемого в эпоксидных композициях для слоистых электроизоляционных материалов фольгированных и других диэлектриков. Сущность изобретения: мышьяксодержащие пыли электрофильтров металлургических производств обрабатывают этиленгликолем и фильтруют. 1 табл.

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЫШЬЯК, включающий их обработку органическим спиртом при кипячении и фильтрование, отличающийся тем, что в качестве отходов используют мышьяксодержащие пыли электрофильтров металлургических производств, а обработку ведут этиленгликолем.