СПОСОБ ОЧИСТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ОТ РТУТИ Российский патент 2000 года по МПК C22B7/00 C22B43/00 

Изобретение относится к химическим способам извлечения ртути из твердых промышленных отходов и может быть использовано для очистки отходов обогащения руд, переработки и утилизации люминесцентных ламп, отходов электронной промышленности и т.д.

Известны химические способы очистки твердых отходов от ртути, включающие применение йода для окисления ртути, содержащейся в отходах, до иодидов ртути, причем йод предварительно растворяют в воде (US патент N 5226545, нац. кл. 209-3, опубл. 13.07.93; RU патент N 2106421, кл. C 22 B 43/00, H 01 J 9/50, опубл. 10.03.98, бюл. N 7).

Иодиды ртути представляют собой твердые, нерастворимые в воде, соли разного химического состава, которые невозможно отделить от непрореагировавшего остатка, без предварительного растворения. С этой целью в известных способах применяют дополнительно комплексообразующие вещества типа KJ, NaJ, LiJ и подобные им, которые с иодидами ртути образуют водорастворимые соединения, например K₂HgI₄.

Использование в известных способах воды в качестве среды для растворения йода не эффективно, так как не позволяет без применения дополнительных реагентов отделить связанную ртуть от твердого остатка, а также не позволяет использовать в качестве окислителя другой галоид, например бром. Обработка отходов только комплексообразующим веществом (вариант обработки по патенту N 2106421) не обеспечивает высокой степени очистки даже при очень больших затратах реактива ввиду недостатка в реакционной смеси свободного йода для окисления ртути.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ по US патенту N 5226545, включающий обработку твердых отходов водным раствором йода, как экстрагирующим составом, отделение экстракта с солями ртути после его специальной обработки и выделение из него ртути. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка ускоренного и более простого способа очистки твердых отходов от ртути путем ее окисления, при котором исключалось бы образование нерастворимых солей ртути в среде, используемой для растворения ее окислителя, и, как следствие, не требовалась бы дополнительная обработка реагентами для их растворения.

Техническим результатом, который может быть получен при использовании изобретения, является упрощение способа очистки при одновременном сокращении временных затрат за счет применения единой растворяющей среды для окислителя и продуктов его реакции со ртутью, а также расширение эксплуатационных возможностей способа за счет использования и другого галоида в качестве окислителя.

Для решения поставленной задачи в способе очистки твердых отходов от ртути, включающем обработку твердых отходов экстрагирующим составом, содержащим окислитель - йод и растворяющую его среду, отделение экстракта от твердой фазы и выделение из экстракта связанной ртути, согласно изобретению в качестве окислителя, кроме йода, используют бром, а в качестве среды, растворяющей йод или бром, легколетучие органические растворители, способные растворять и продукты реакции указанных окислителей со ртутью, при этом обработку твердых отходов экстрагирующим составом проводят в течение 40-60 мин при 18-22^oC, а выделение связанной ртути проводят предпочтительно путем упаривания растворителя или путем пропускания экстракта через слой активного угля.

Отличие заявляемого способа от известного по US патенту N 5226545 состоит в наличии следующих признаков:
- использование в качестве окислителя, кроме йода, брома,
- использование в качестве среды, растворяющей йод или бром, легколетучих органических растворителей, способных растворять и продукты реакции указанных окислителей со ртутью,
- обработка твердых отходов экстрагирующим составом в течение 40-60 минут при 18-22^oC,
- выделение связанной ртути предпочтительно путем упаривания растворителя или путем пропускания экстракта через слой активного угля.

Указанные отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого способа условию новизны.

Из уровня техники не выявлены решения, имеющие все признаки, совпадающие с отличительными признаками предложенного способа, и поэтому последний отвечает условию изобретательского уровня.

Заявляемый способ основан на выявленной растворимости иодидов и бромидов ртути в легколетучих органических растворителях, преимущественно, в спиртах и хлорпроизводных органических растворителях (метанол, этанол, этилацетат, хлороформ и т. д.). Легко удаляемый путем упаривания или пропускания через слой активного угля и повторно используемый растворитель позволяет получать связанную ртуть, пригодную для дальнейшего использования, без привлечения дополнительных реагентов для ее выделения.

Содержание окислителей (йода или брома) в экстрагирующем составе должно быть достаточно для окисления всей ртути, присутствующей во взятом количестве твердых отходов, но для гарантированного извлечения ртути окислители берут в небольшом избытке.

Способ реализуют следующим образом.

Приготавливают экстрагирующий состав путем растворения окислителя (йода или брома) в одном из вышеперечисленных или в каком-либо другом, пригодном для этой цели органическом растворителе. Количество растворителя рассчитывают, исходя из содержания ртути в твердых отходах, превысив его на 2-5%, а количество растворителя определяют по массе отходов и их морфологическому составу.

Отходы объединяют с экстрагирующим составом и перемешивают в течение 40-60 минут при 18-22^oC, после чего фильтруют или центрифугируют с промывкой твердой фазы чистым растворителем. Экстракт пропускают через слой активного угля или упаривают. Ртутьсодержащие соли оседают на активном угле или остаются в виде твердого остатка после упаривания растворителя. Последний направляют для повторного использования.

Предлагаемый способ очистки твердых отходов от ртути прост и технологичен. Он не требует больших затрат времени. Технологический цикл замкнут рециркуляцией растворителя. Для осуществления способа пригодны запасы реквизированного фальсифицированного спирта.

Пример 1. 100 г люминофора, содержащего 0,8 мас.% ртути, заливают 200 мл экстрагирующего состава, приготовленного растворением брома в этиловом спирте из расчета 0,5 мас.% брома на 100 мл спирта. Смесь перемешивают в течение 60 минут при 20^oC, затем фильтруют и промывают твердую фазу чистым этиловым спиртом, а отделенный от твердой фазы экстракт (в данном случае фильтрат) пропускают через колонку с активным углем для получения твердого остатка ртутьсодержащих солей. Этиловый спирт направляют на повторное использование.

Содержание ртути в люминофоре после обработки составляет 0,0012 мас.%
Пример 2. 50 г стеклобоя от ртутных ламп с содержанием ртути 0,12 мас.% обрабатывают как в примере 1 экстрагирующим составом (50 мл), содержащим 0,25 мас.% йода, растворенного в хлороформе. Условия обработки: температура - 22^oC, время - 50 минут.

Содержание ртути в стекле после очистки составляет 0,0018 мас.%
Предлагаемый способ очистки твердых отходов от ртути осуществляют в промышленных условиях на оборудовании химических производств.

Изобретение может быть использовано для экстрагирования ртути из твердых промышленных отходов путем ее окисления йодом или бромом. В качестве среды для растворения йода или брома как окислителей предложены легколетучие органические растворители, которые способны растворять и продукты реакции окисления - иодиды или бромиды ртути. Способ заключается в смешивании отходов с экстрагирующим составом, отделении экстракта после перемешивания в течение 40-60 мин при 18-22°С и выделении связанной ртути из экстракта путем упаривания растворителя или путем пропускания экстракта через слой активного угля, исключается введение дополнительных реагентов для указанных солей ртути, достигается упрощение процесса и его интенсификация. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ очистки твердых отходов от ртути, включающий обработку твердых отходов экстрагирующим составом, содержащим окислитель - йод и растворяющую его среду, отделение экстракта от твердой фазы и выделение из экстракта связанной ртути, отличающийся тем, что в качестве окислителя, кроме йода, используют бром, а в качестве среды, растворяющей йод или бром, легколетучие органические растворители, способные растворять и продукты реакции указанных окислителей со ртутью, при этом обработку твердых отходов экстрагирующим составом проводят в течение 40 - 60 мин при 18 - 22^oС. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделение связанной ртути проводят путем упаривания растворителя или путем пропускания экстракта через слой активного угля.