Способ регенерации кислот из фторсодержащих травильных растворов Советский патент 1984 года по МПК C23G1/36 

СП

ел

Изобретение относится к переработке фторсодержащих травильных растворов и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промьтшенности.

Дпя травления легированных сталей часто применяют растворы, содержащие смесь азотной и плавиковой кислот.

Вместо плавиковой кислоты используют также фторид-бифторид аммония. В .процессе травления растворы срабатываются и подлежат корректировке,которая осуществляется добавлением кислот. Одновременно рас творы загрязняются ионами металлов железа, хрома, никеля, а также незначительными количествами вольфрама, молибдена, марганца, титана. Отработанные фторсодержащие травильные растворы представляют собой сложную смесь свободных азотной и плавиковой кислот, азотнокислых солей и фторкомплексов металла.

Известен способ регенерации кислот из отработанных азотноплавиковых травильных растворов путем нейтрализации их известью с последующей обработкой серной кислоты Cl 1.

Недостатками этого способа являются многостадийность процесса, неэффективность регенерации плавиковой кислоты и отсутствие утилизации никеля . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ регенерации фторсодержащих травильных растворов, включающий электродиализ раствора для выделения свободной кислоты и дальнейшую нейтрализацию известковым молоком, аммиаком и щелочью с выДелением гидроксидов железа и никеля.

Согласно данному способу раствор от травления нержавеющих сталей подают на электродиализ в модифицированную электролитическую ванну. Выделенную из раствора кислоту возвращают на травление. Затем в раствор вводят известковое молоко и отделяют осадок фтористого кальция. Далее раствор обрабатывают аммиачной водой для выделения из него железа в виде гидроксида и перевода никеля в аммиачные KONmлексы. Вьщеление никеля в виде гидроксида осуществляют путем обработки полученного раствора щелочью с одновременной дистилляцией аммиака 2 .

Однако данный способ характеризуется недостаточной степенью регенерации кислот (25%). Кроме того, способ

требует значительных затрат, вызван ных яедостаточной стойкостью мембран в сильнокисльрс средах и большим расходом, щелочи.

Цель изобретения - повв 1шение степени регенерации кислот и получение утилизируемого металлического никеля

Указанная цель достигается тем, что согласно способу регенерации кислот из фторсодержащих травильных растворов,включающему электродиализ и нейтрализацию, отработанный травильный раствор перед электродиализом нейтрализуют аммиаком .до а электродиализ проводят при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В.

При нейтрализации отработанного травильного раствора аммиаком до выпадают осадки гидроксидов железа и хрома. Отделенный от осадка раствор заливают в катодную камеру электродиализатора и проводят электродиализ при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В. Электродиализатор представ.ляет собой трехкамерный аппарат с анйонитоврй и катионитовой мембранами, В процессе электродиализ в катодной камере разрушаются аммиачные комплексы никеля, и последний осаждается на катоде в виде металла, Вьщеляющийся при этом улавливают и используют повторно. Под действием электрического тока фториднитрат-ионы переходят через анионитовую мембрану из катодной камеры в среднюю, а гидроксониевые ионы - через катионитовую мембрану из анодной камеры в среднюю. В результате в средней камере электродиализатора концентрируются плавиковая и азотная кислоты.

Указанные количественные характеристики процесса выбраны из следующих соображений.

Нейтрализация отработанного раствора до рН 9 приводит к тому, что введенного количества аммиака недостаточно для связывания всего никеля в растворимые аммиачные комплексы, и значительная часть никеля соосаждается с железом и хромом в виде гидроксида, что уменьщает степень осаждения никеля на катоде при последующем электродиализе. Кроме того, при рН 9 часть жепеза и хрома остается в растворе в виде фторкомплексов, что отрицательно сказывается на степени регенерации кислот и чистоте никелевого осадка. В то же врем нейтрализация до нецелесообразна, поскольку при железо и хром осаждаются полностью. При силе тока менее 2 А и напряжении менее 10 В процесс регенерации идет медленно. С ростом силы тока и напряжения скорость процесса увеличи вается, однако при силе тока 10 А и напряжении Ъ 40 В происходит сильный разогрев растворов, приводящий к увеличению летучести кислот, умень шению степени их регенерации, а также к повышенному износу мембран. Пример 1. Травильный раствор, содержашлй 2% HF и 10% HNO,, используют для обработки нержавеющих сталей. Дважды откорректированный отработанный травильный раствор содержит 2% HF; 14% НКОз;72 г/л 14,3 г/л Сг 3,7 г/л Ni (кислотность Зз32 г/экв/л 100 мл отработанного раствора нейтрализуют 230 мл 22%-ного раствора аммиака до ,0. Полученный осадок гидроксидов железа и хрома фильтруют на вакуум-воронке. Влажность осадка составляет 68%, величина удель ного сопротивления осадка при фильтрации 5-10 м/кг. Фильтрат в количест ве 260 мл помещают в катодную камеру трехкамерного электродиализатора, в среднюю камеру заливают 8%-ный раствор азотной кислоты, в анодную 10%-ный раствор серной кислоты. Между катодной и средней камерами располагается, анионитовая мембрана, между средней и анодной камерами - катио нитовая мембрана. Катод из нержавеющей стали, анод свинцовый. Процесс проводят 7 ч при силе тока 2,0 А и напряжении 10 В. В средней камере получают раствор состава 2% HF+10% 1 154 HNGj , соответствующий исходному травильному раствору. Степень регенерации кислот составляет 63%. Степень осаждения никеля на катоде - 87,6%. Пример 2. 100 мл отработанного раствора того же состава, что и в примере 1, нейтрализуют 250 мп 22%-ного раствора аммиака до ,0. Полученный осадок гидроксидов железа и хрома фильтруют на вакуум-воронке. Влажность осадка составляет 67%, величина удельного сопротивления осадка при фильтрации 4,9 . Фильтрат в количестве 280 мп помещают в катодную камеру того же трехкамерного электродиализатора, что и в примере 1, в среднюю камеру залцвают 8%-ный раствор азотной ки-лоты, в анодную - 10%-ный раствор серной кислоты. Процесс проводят 4 ч при силе тока 10 А и напряжении 40 В. В средней камере получают раствор, содержащий 2,1% плавиковой кислоты и 10% азотной кислоты. Степень регенерации кислот составляет 65%. Степень осаждения никеля на катоде 85,6%. Приведенные примеры показывают, что предлагаемая технология регенерации фторсодержащих травильных растворов позволяет существенно повысить степень регенерации кислот и получить чистый металлический никель. Из-за меньшей агрессивности аммиачного раствора по сравнению с сильнокислым возрастает срок работоспособности ионитовьос мембран. Экономический эффект от применения предлагаемого изобретения обусловлен повышением степени регенерации кислот и срока службы оборудования.

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КИСЛОТ ИЗ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ, включающий злектродиализ и нейтрализацию, отличающийся тем, что, с целью повьшения степени регенерации кислот, и получения утилизируемого металлического никеля, отработанный травильный раствор перед электродиализом нейтрализуют аммиаком до , а электродиализ проводят при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В. (Л с