Способ переработки отработанных травильных растворов Советский патент 1989 года по МПК C01G49/06 C01B17/90 

Изобретение относится к способам переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, и может быть использовано при очистке сточных вод г еталлург1гческих, химических и машиностроительных предприятий i,

Целью изобретения является интенсификация стадии фильтрации за счет получения легкофильтрующегося осадка.

Способ осуществляют следующим образом.

Кислотный раствор, содержащий сульфат или хлорид железа (II) с добавкой железа (III) до отношения Fe /Feoj j 0, 05-0, 20, нейтрализуют

щелочным реагентом до рИ 3-6 при постоянном перемешивании (1-я стадия). После достижения заданного значения рН нейтрализацию и перемешивание прекращают на 15-35 мин для формирования осадка основной соли железа (III) (2-стадия)о

После отстаивания нейтрализацию продолжают до рП 9-10 при перемешивании (З-я стадия) о Перемешивание во время нейтрализации должно быть не очень интенсивным, так как при этом могут разрушаться агрегаты.

Пример. Опыты проводят на модельных растворах сульфата и хлорида железа (II) и (III) с различным соот со

00 О5

ношением Fe /Fe

Pg и на промьш1лен

ных отработанных растворах травления углеродистых марок сталей в соляной II серной кислотах. В качестве щелочного реагента используют технический раствор аммиака. Полученную суспензию фильтруют на воронке Бюхнера при разности давлений 1-10 Па, По результатам фильтрации рассчитывают удельное сопротивление, проиэводител ность фильтрующего оборудования и удельную поверхность осадка по известным методикамо Структуру образующихся осадков изучают методами термогравиметрического анализа и электрод ной микроскопии.

Термографиметрические исследования осадков показали, что во время отстаивания при рН 3-6 в растворе соли железа из небольшого количества железа (III) образуется основная соль. За время отстаивания формируется кристаллическая структура, которая служит затравкой кристаллизации гидроксида железа (II) и с повышением рН переходит в гидроксид железа (III).

Результаты электронно-микроскопических исследований осадков показали значительное различие в размерах агрегатов гидроксидов железа, что подтверждается значениями удельной поверхности. Полученный в результате трехстадийной обработки осадок гид- роксидоБ железа легко фильтруется и промьшается, а после сушки переходит в крупноигольчатый гематит (oi-Fe Og) имеющий применение в промьш1лен1юсТИо

В опытах 2-6 (табЛоО 100 мл модельного раствора, содержащего 3,77 г/л железа (III) и 27,63 г/л железа (II), ,2; 35,7 г/л, нейтрализуют в герметичной емкости на 250 мл в течение 5 мин до рН 3 путем приливания 5 мл 25% при медленном перемешивании. Полученный осадок отстаивают в течение разного промежутка времени. После этого в течение 13 мин нейтрализуют 13 мл до рН 9,7. На фильтрацию отбирают 100 мл суспензии.

В табл.1 представлена зависимость эффективности процесса фильтрации железосодержащих осадков от времени выдержки между стадиями нейтрализации.

Для изучения оптимального значения рН отстаивания раствор суль(1)а

20

25

30

|о

Й&14

35

0

5

0

5

та железа с отношением 0,12 нейтрализуют на 1-й стадии до различных рН и отстаивают осадок перед 2-й стадией нейтрализации.

В табл.2 представлены результаты исследований.

Как видно из табл.2, наилучшие показатели фильтрации имеет осадок, полученный с отстаиванием при рН 3-6. Отклонение от этого интервала рН приводит к резкому ухудшению показателей фильтрации.

В табл.3 представлены результаты опытов по изучению влияния соотношения в растворе на параметр фильтрации конечной суспензии при рН отстаивания 3,0 и времени отстаивания 30 мин.

Как видно из табл.3, оптимум значений находится в интервале 0,05-0,20. В случае, когда соотношение , отличается от указанного, фильтрация осадка ухудшается, поэтому для улучшения фильтрации состав исходного раствора перед нейтрализацией целесообразно откорректировать.

В табл.4 приводится сравнение эффективности процесса фильтрации осадков с отстаиванием и при непрерывной нейтрализации.

При проведении процесса в предлагаемых значениях , рН и времени отстаивания образуется осадок гидроксидов железа с более крупными агрегатами, чем без отстаивания или при других условиях нейтрализации. Это объясняется тем, что во время отстаивания при рН 3-6 из солей железа (III) образуется осадок основных солей железа (III) FeOHSO, что подтверждается термогравиметрическим анализом. За время отстаивания формируется мелкокристаллическая структура основной соли, которая служит затравкой кристаллизации при дальнейшей нейтрализации солей железа (II).

Соотношением Fe /Feog| в исходном растворе определяется количество основных солей. Если соотношение Fe/Fe,

меньше 0,05, то образуется количество основной соли, недостаточное для образования нужного количества центров кристаллизации. При соотношении , большем 0,20, железо (III) выпадает не в виде основной соли, а преимущественно в виде гидроксида, так как для смещения равновесия в

Общ,

стс.рону основной соли нужно не только определенное количество ОН -ионов но и избыток 50 -ионов,

Основные соли железа (III) существуют в растворе при определенных значениях рН. Термогравиметрические исследования показали наличие в осадке выпавшем при рН 3-6, основных солей железа (III), которые разлагаются . после промьшки их водой с рН 6-7 или после дальнейшей нейтрализации до рН 9-10. Таким образом, отстаивание при рН 3-6 является необходимым условием формирования кристаллической ,структуры основной соли железа (III) затравки кристаллизации.

Другим необходимым условием образования кристаллической затравки основных солей является время отстаивания. Скорость вьделения осадка основных солей определяется константой равновесия между количеством ос- новной соли в растворе и в осадке при рН 3-6, кроме того, возможно пересыщение раствора. Для снятия пере- сьпцения и формирования кристаллической структуры необходимо время не менее 15 мин„ В случае, когда время отстаивания превышает 35 мин, образовавшийся осадок основной соли меняет свою кристаллическую структуру и излишне уплотняется, что затрудняет распределение зерен затравки среди суспензии гидроксида железа (II) в ходе дальнейшей нейтрализациио

Электронномикроскопические исследования показали, что в результате двухстадийной нейтрализации в предлагаемых условиях образуется гексагональные агрегаты гидроксидов железа, переходящие после сушки в крупные игольчатые кристаллы. В результате непрерьшной нейтрализации образуется мелкозернистый осадок гвд роксидов железа, после сушки он переходит в неупорядоченные мелкие кристаллы. Поскольку эффективность ,

процесса фильтрования зависит от размера агрегатов в суспензии, то суспензия гидроксидов железа, образующаяся в предлагаемых условиях рализации и имеющая более крупные

агрегаты, фильтруется намного лучше суспензии, образующейся в результате обычной нейтрализации - производительность фильтрации повьппается до 15-28,5 кг/м .4 против 1,2-4,7 кг/м-ч

по известному.

Формула изобретения

Способ переработки отработанных

травильных растворов, содержащих соли железа, включающий двухстадий- ную нейтрализацию их аммиаком до рН 3-6 на первой стадии и рН 9-JO на второй стадии и последующую фильтрацию полученной суспензии с отделением осадка образующихся гидроксидов железа, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса фильтрации за счет получения

легкофильтрующегося осадка, на первую стадию нейтрализации раствор подают с отношением Fe /Fe 0,05-0,2 а суспензию перед второй стадией нейтрализации выдерживают в течение

15-35 мин.

Таблица I

Таблица 2

Изобретение относится к способам переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, с получением гидрооксидов и позволяет повысить производительность стадии фильтрации. Кислотный раствор, содержащий сульфат или хлорид железа (2) с добавкой железа (3) до отношения FE³⁺/FE_общ=0,05 - 0,20, нейтрализуют щелочным реагентом до рН 3 - 6 при постоянном перемешивании. После достижения заданного значения рН нейтрализацию и перемешивание прекращают и раствор выдерживают при указанной рН в течение 15 - 35 мин для формирования осадка основной соли железа (3) - FEOHSO₄. После отстаивания нейтрализацию продолжают до рН 9 - 10 при перемешивании. При этом получают осадок гидрооксидов железа с влажностью 61 - 74%, удельной поверхностью 58 - 59 м²/г при производительности фильтрации 15,1 - 28,5 кг/м²ч. 4 табл.

Промышленный отработанный сернокислотный раствор ,, -0,12 с выдержкойПромышленный ртработанный сернокислотный раствор Fe VFe 6 0,12 без выдержкиПромышленный отработанный

Таблица 3

Таблица 4

15,1

78

72

1,23

81

198

солянокислый раствор Fe VFe,, 0,12 с выдержкойПромышленный отработанный кислый раствор Fe VFe, 0,12 без выдержки

1490086

10 Пролэлжение табл.4

28,5

61

44,2

4,7

63

104