Способ очистки сбросных растворов Советский патент 1984 года по МПК C22B3/00 

00 со О) Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к спо собам очистки сбросных растворов с целью извлечения цветных металлов и охраны окружающей среды. Известен способ извлечения таллия из растворов сорбцией на карбоксильном катионите в солевой форме с последующей десорбцией кислотой при 50 МНедостатком указанного способа яв ляются высокие энергозатраты. Наиболее близким к изобретению я ляется способ очистки сбросных раст воров, содержащих цинк, кадмий и тал лий, включающий обработку их содой и последующее фильтрование 2 , Однако известный способ характери зуется невысокой степенью очистки и сложностью осуществления процесса, так как не позволяет выделять и коли чественно извлекать таллий, и сложен поскольку приходится фильтровать через обычные тканевые перегородки тру ноотделяемые осадки неопределенного состава и строения. Цель изобретения .- повышение степени очистки и упрощение процесса. Поставленная цель достигается тем что согласно способу очистки сбросны растворов, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающему ogp-аботку их содой и последующее фильтрование, обработку солей ведут до рН 7,2-7,8, фильтрование раствора осуществляют с использованием полимерного изделия с коэффициентом фильтрации 1810 4 5 см/с к содержанием гидроксил ных групп, зтерифйцируемых уксусным ангидридом, 6,3-11,6 мг-экв/г при объемной скорости 300-400 уд.об./ч с получением фильтрата и кека со сбр сыванием фильтрата и продувкой полимерного изделия сжатым воздухом в противотоке с периодичностью 3060 мин и последующей обработкой его водным раствором серной кислоты концентрацией 100-200 г/л и с периодичностью 2-5 ч, Предлагаемый способ очистки сброс ных растворов, содержащих совместно цинк, кадмий и таллий, включает следующие операции: дозировка в очищаемый раствор соды с достижением рН 7,2-7,8; подбор изделия при варьировании его коэффициента фильтрации в пределах 18Ю - 4510 см/с и содержания гидроксильйых групп, этер фицируемых уксусным ангидридом, в пределах 6,3-11,6 мг-экв/г; пропускание раствора с рН 1,2-1fQ через подобранное полимерное изделие; отдувка сжатым воздухом; обработка полимерного изделия (элюирование сорбированного таллия) водным раствором серной кислоты. Согласно предлагаемому способу цинк и кадмий удаляются в виде карбонатсодержащих осадков, а таллий ионообменно связывается полимерным изделием, т.е. процесс очистки складывается из осс1ждения, совмещенного с ионным обменом. Характер совмещения определяется подобранным полимерным изделием, конкретнее тем, как изделие соответствует составу очищаемого раствора. Процесс оптимально протекает при рН 7,2-7,8, поскольку в этом диапазоне значений рН при добавлении соды достигается практически полное осаждение карбонатов цинка и кадмия, а находящийся в растворенном состоянии таллий наиболее глубоко связывается в комплексные соединения гидросильными группами, полимерного фильтрующего изделия. Коэффициент фильтрации полимерного фильтрующего изделия в пределах 18 - 45 см/с обеспечивает высокие скорости протекания обрабатываемых растворов (300-400 уд.об./ч), и в то же время высокую внутреннюю развернутую поверхность микропор для полного и глубокого связывания таллия при пропускании обрабатываемого . раствора через изделие. При значении коэффициента фильтрации меньше 18 см/с не обеспечивается необходимая объемная скорость (300400 уд.об./ч), а при значении коэффициента -фильтрации больше 4510 см/с быстро наступает проскок таллия в фильтрат (содержание таллия в объединенном фильтрате более 2 мг/л). Содержание этерифицируемьдх уксусным ангидридом гидроксильных групп в пределах 6,3-11,6 мг-экв/г обеспечивает оптимальную закомплексованность таллия полимерным сорбционным материалом. При содержании гидроксильных групп менее 6,3 мг-экв/г возникают стерические препятствия для комплексообразования и наблюдается быстрый проскок таллия в фильтрат в процессе пропускания очищаемого раствора. При содержании гидроксильных групп более 11,6 мг-экв/г полимерное изделие становится слишком гидрофильным, в результате чего его селективность по таллию падает и оно начинает в заметных количествах сорбировать из раствора и другие примеси, в частности цинк и кадмий. Объемная скорость 300-400 уд.об./ч оптимальная для глубины очистки раствора от таллия и обеспечения высокой производительности процесса. В этом интервале скоростей обеспечивается ма1ссимальная степень извлечения талия из раствора, снижение скоростей пропускания ниже 300 уд,об./ч или их повышение выше 400 уд.об./ч приводит к повышению содержания таллия в фильтрате по сравнению с интерваом 300-400 уд.об./ч. Периодичность отдувки кека с поверхности полимерного фильтрующего изделия 30-60 мин выбирается с учето достижения максимальной производительности процесса и максимального содержания твердого в отдуве. При от дувке сжатым воздухом с периодичноетью ниже 30 мин не достигается высокого содержания твердого в отдуваемой суспензии (около 400 мг/л). При отдувке сжатым воздухом с периодичностью свыше 60 мин резко снижается производительность процесса (ниже 150 л/ч на один стандартный фильтрую щий элемент). Концентрация серной кислоты при элюировании таллия 100-200 г/л является оптимальной. При более низкой концентрации не обеспечивается полное элюирование и регенерация ионогенных групп. При более высокой концентрации выше 200 г/л имеет место неоправданный перерасход серной кислоты без какого-либо технологического выигрыша. Периодичность элюирования таллия 2-5 ч оптимеьльная для данного процес са, Если периодичность ниже 2ч, не полностью регшизуется максимальная обменная емкость по таллию сорбционного материала и. получается разбавле ный по таллию элюат. При периодичнос ти элюирования свыше 5 ч последние порции фильтрата выходят с большим проскоком таллия. В приведенных примерах в качестве очищаемого раствора испытывают промывную воду после отмывки вельц-оки лов и шлаковозгонов одного из предприятий свинцоцо-цинковой промышлен ности состава, мг/л: цинк 950; 200; таллий 22; сульфаты 340; - хлориды 1020; сумма растворенных со лей 2800. В примерах используют пол мерные изделия трубчатой конфигурации длиной 250 мм, наружным диаметром 70 мм и внутренним диаметром 40 мм. Объем изделий 650 мм. Указан ное полимерное изделие (фильтрующий элемент) помещают в оргстеклянный мо дуль, в котором с помощью герметизирующих резиновых прокладок и стяжных устройств образовывались две по лости: первая полость образована наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью цилиндрической стенки модуля, втора полость является внутренней полостью цилиндрического фильтрую.щего элемен та. Исходную суспензию подают в пер вую полость, на поверхности фильтрую щего элемента образовывается осадок гидратно-карбонатного кека, фильтра отводится через внутреннюю полость фильтрующего элемента. При регенерации фильтрующей спо-. собности полимерного изделия модуль опорожняют и в направлении, обратном направлению фильтрования, пропускают сжатый воздух в количестве 20 л в течение 5 с, в результате чего с поверхности фильтрующего элемента отдувается осадок и выводится в виде густой суспензии с содержанием твердого 200-250 г/л. Для элюирования сорбированного таллия после опорожйения модуля и отдувки полимерного изделия сжатым воздухом пропускают элюеит - горячую (бО-ТО с) серную кислоту концентрации 100-200 г/л. Перед пропусканием обрабатываемой суспензии через фильтрующий элемент пропусу кают по 10 л технической воды. Промывочная вода с рН 2,5 может быть использована в технологии отмывки вельц-окислов и шлаковозгонов. Пример 1, В качестве полимерного изделия используют фенолформальдегидный фильтрующий элемент с коэффициентом фильтрования 18 см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируеьфлх уксусным ангидридом, 6,3 мг-экв/г. К очищенному раствору добавляют техническую соду из расчета 3,7 г на 1л раствора. После перемешивания в течение 10 мин получают суспензию с содержанием твердого 2,80 г/л, рН 7,2. Суспензию пропускают через полимерное изделие с объемной скоростью 200 л/ч (308 уд.об./ч). Через 1 ч скорость пропускания снижается до 145 л/ч, после чего через фильтрующий элемент в обратном направлении пропускают сжатый воздух и получают суспензию, содержащую 404 г/л твердого (Ж;Т 1,5:1), В таком режиме (обратная отдувка через каждый час) пропускают 780 л суспензии. Содержание таллия в объединейном фильтрате 0,32 мг/л, цинка 3,4 мг/л, кадмия 0,9 мг/л. Затем сорбированный таллий элюируют 15%-ной серной кислотой с температурой при периодичности 2 ч. Пропускают через фильтрующий элемент 5 л элюента, €одержание таллия в элюате 3,37 г/лт После фильтрующего элемента водой цикл очистки повторяют, В течение 20 циклов получены практически полностью воспроизводилие результаты. Пример 2. В качестве полимерного изделия используют реэорцинформапьдегндный фильтр ующий элемент с коэффициентом фильтрования 45-10 см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируеьолх уксусным ангидридом, 11,6 мг-экв/г, К очищаемому раствору добавляют техническую воду из расчета 4,5 г на 1 л раствора. После перемешивания в течение 10 мин получают суспензию с содержанием твердого 2,85 г/л, рН 7,9, Суспензию пропускают через полимерное изделие с объемной скоростью 260 л/ч (400 уд.об./ч). Через 1 ч скорость пропускания снижается до 170 л/ч, после чего через фильтруюций элемент в обратном направлении пропускают сжатый воздух и получают суспензию, содержащую 430 г/л твердого, В таком режиме (обратная отдувка воздухом через каждый час) пропускают 850 л суспензии. Содержа ние таллия в объединенном фильтрате 0,18 мг/л, цинка 2,8 мг/л, кадмия 0,4 мг/л. Затем сорбированный таллий элюируют серной кислотой с температурой 60°С при периодичности 5 ч, Пропускают через фильтрующий элемент 3 л элюента. Содержание таллия в элюате 6,1 г/л. После отмывки фильтрующего элемента водой цикл очи стки повторяют, В течение 20 циклов получены праи«тически полностью воспроизводимые результаты. Пример 3. В качестве полиме ного изделия используют фильтрующий элемент из пирокатехинформальдегидно сМолы с коэффициентом фильтрования 30,5-10 см/с и.содержанием гидроксильных групп, этерифицируемых уксус Hbnvi ангидридом, 8,9 мг-экв/г. К очищаемому раствору добавляют техническую соду из расчета 3,9 г на 1 л раствора. После перемешивания в тече ние 10 мин получают суспензию с содержанием твердого 2,80 г/л, рН 7,7 Суспензию пропускают через полимерное изделие с объемной скорое т ья) 245 л/ч (377 уд.об./ч). Через 1 ч скорость пропускания снижается до 155 л/ч, после чего через фильтрующий элемент в обратном направлении пропускают сжатый воздух и получают суспензию, содержащую 429 г/л твердого. В таком режиме (обратная отдув ка воздухом через каждый час) .пропус кают 780 л суспензии. Содержание тал ЛИЯ в объединенном фильтрате 0,11 мг/л цинка О,72мг/л, кадмия 0,41 мг/л. Затем сорбированный таллий элюируют 1р%-ной серной кислотой с температурой 70®С. Пропускают через фильтрующий элемент 5 л элюента. Содержание таллия в элюате 3,24 г/л. После отмывки фильтрующего элемента водой цикл очистки повторяют , В течение 10 получены практически полностью воспроизводимые результаты. Таким образом, в.предлагаемом споЬобе очистка сбросных растворов, co-J держащих совместно цинк, кадмий и таллий, осуществляется одновременно от всех указанных элементов, причем степень очисткя возрастает по сравнению с известным; по цинку - в 810 раз, по кадмию - в 12-15 раз, по таллию - в сотни раз, поскольку известный способ вообще не обеспечивает очистки от таллия. В предлагаемом способе процесс очистки интенсифицируется в 5-7 раз по сравнению с известным (300400 уд.об./ч -против 60-70 уд.об./ч, считая на объем используемого разделительного материала). По предлагаемому способу степень утилизации ценных компонентов по цинку, кадмию и таллию составляет практически .100%, в то время как по известному способу - соответственно 93, 91 и 2%. Кроме того, используется весьма простая, легко поддающаяся автоматизации аппаратура - стандартные свёчевые фильтры, производство которых освоено,отечественной промышленностью, в то время как по известному способу.используется малопроизводительное оборудование, труд.но поддающееся автоматизации (рамные фильтры, фильтр-прес сы и т.д.). Экономический эффект от использования изобретения составляет 160 тыс. РУб.

СПОСОБ ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ РАСТВОРОВ, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающий обработку их содой и последующее фильтрование, отличающийся тем, что, с целью . повышения степени очистки и упрощения процесса, обработку содой ведут до рН 7,2-7,8, фильтрование раствора осуществляют с использованием полимерного изделия с коэффициентом фильтрации 1810 - 45 см/с и содержа нием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, 6,3 11,6 мг-экв/г при объёмной скорости 300-400 уд,об./ч с получением фильтрата и кека со.сбрасыванием фильтрата и Продувкой полимерного изделия сжатым воздухом в противотоке с периодичностью 30-60 мин и последующей обработкой его водным раствором серией кислоты концентрацией 100-200 г/л и с периодичностью 2-5 ч.