СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2006 года по МПК C02F1/62 C02F1/66 C02F103/16 

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/пМольная доля компонентовКоличество вводимой композиции, г/лСвойства продукта1СаО - 1300Жидкая эмульсия Al₂(SO₄)₃ - 0  2СаО - 1400Жидкая эмульсия Al₂(SO₄)₃ - 0  3CaO - 0,95300Жидкая эмульсия Al₂(SO₄)₃ - 0,05  4CaO - 0,9300Рыхлые Al₂(SO₄)₃ - 0,1 увлажненные   кристаллогидраты5CaO - 0,85300Рыхлые Al₂(SO₄)₃ - 0,15 увлажненные   кристаллогидраты6CaO - 0,85400Рыхлые Al₂(SO₄)₃ - 0,15 увлажненные   кристаллогидраты7CaO - 0,85200Жидкая эмульсия Al₂(SO₄)₃ - 0,15  

При этом образуется комплексное соединение, строение которого отражается следующей структурной формулой:

A_a[B_вL_l]·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/пКоличество компонентов в смеси, гХарактеристика продуктаСаОNa₄SO₄1400-Жидкая эмульсия240010Жидкая эмульсия3400100Жидкая эмульсия4400200Жидкая эмульсия,   подвижный осадок на дне5400500Жидкая эмульсия,   подвижный осадок на дне64001000Плотный 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/пСостав отработанного раствораДобавляемая композицияХарактеристика продуктакомпонентыг/лМоль/лг/лМольная доля компонентов1FeCl₃3001.85300СаО-0,9Рыхлые увлажненные кристаллогидратыAl₂(SO₄)₃ - 0,12FeCl₃3001,85300CaO - 1,0-"-3CrO₃3003300СаО - 0,9      Al₂(SO₄)₃ - 0,1-"-      4CrO₃3003300CaO - 1,0-"-5NaOH2005300CaO - 0,95  Na[Al(OH)₄]20,70,175 Al₂(SO₄)₃ - 0,05-"-      6NaOH
Na[Al(OH)₄]200
20,75
0,175300CaO - 1,0Жидкая 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/пСостав отработанного раствораДобавляемая композицияХарактеристика продуктакомпонентыг/лг/лМольная доля компонентов1HCl300300СаО - 1,0Жидкая ZnCl₂25  эмульсия2HCl300300СаО - 0,9Рыхлый увлажненный ZnCl₂25 Al₂(SO₄)₃ - 0,1кристаллогидрат3H₂SO₄500400СаО - 1,0Жидкая HCl10  эмульсия HNO₃500   4Н₂SO₄500400СаО - 0,9Рыхлый увлажненный HCl10 Al₂(SO₄)₃ - 0,1кристаллогидрат HNO₃500   5H₂O1000300СаО - 1,0Жидкая примесиследы  эмульсия6Н₂О1000300СаО - 0,9Рыхлый увлажненный примесиследы Al₂(SO₄)₃ - 0,1кристаллогидрат

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.

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.

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.