Аппарат для регенерации хрома из пастообразных осадков сточных вод Советский патент 1991 года по МПК C02F11/12 C02F1/46 

Изобретение относится к технологии регенерщии цветных металлов из отходов производства, в частности к регенерации хрома из осадков сточных вод преимущественно гальвано-химических производств, и направлено на предотвращение его безвозвратных потерь, снижения экологического воздействия быстрорастворяющихся соединений хрома при сбросах осадков в отвалы, а также направлено на обеспечение эффективной утилизации бесхромиоых осадков и хромсодержащего концентрата, содержащего соединения трехвалентного хрома. Это связ не t тем, что хромсодержащие осадки обычно

трудно утилизируются, так как при высокотемпературных процессах соединения хрома (III), входящие в состав таких осадков, имеют тенденцию к окислению кислородом воздуха j водорастворимых и легко вымываемых соединений хрома (VI).

Цель изобретения - повышение эА- фективности извлечения хрома и получение легко утилизируемых продуктов.

На чертеже схематически изображен предлагаемый аппарат.

Аппарат состоит из наклонного неподвижного цилиндроконического корпуса 1 с регулируемым углом наклона, внутри которого расположен центральа к

ос ее а

сг

пит нал 2, связанный с электроприводом 3. В верхней части вала 2 установлен подающий шнек 4 винтового питателя 5, на торце которого расположено фильерно-распределительное устройство 6. В центральном секторе корпуса I, отделенном от нижней конической его части решеткой 7, внутри него размещена сферическая магнитная загрузка 8, распределенная по объему действием переменного магнитного поля соленоида 9, и патрубки 10 и 11 ввода озона и перегретого п.эра. Внутри конического сектора корпуса 1,выполненного перфорированным и имеющего патрубок 12 вывода обработанного осадка, установлен закрепленный на центральном валу 2 конический шнек 13, ас наружной стороны конической части - фильтрующая ткань 14 и зме- евиковый конденсатор 15 с патрубками 16 и 17 ввода и вывода охлаждающей воды. Под фильтрующей тканью 14 установлена емкость 18 для сбора хром- содержащего концентрата.

Сферическая магнитная загрузка выполнена из магнитотвердых спеченных частиц феррита бария и покрыта термостойким износоустойчивым слоем материала на основе силиконового каучука . В качестве фильтрующей ткани могут быть использованы Бельтинг- ткань или Хлорин. Озон в виде озо- новоздушной смеси получают по известным методам и вводят с небольшим избытком по отношению к его стехио- метрическому количеству для окисления хрома (III) в хром (VI). Перегретый пар, вводимый в аппарат, должен иметь температуру от 150°С и выше.

Аппарат работает следующим образом Осадок сточных вод после обезвоживания, например на пресс- или вакуум-фильтре подается в винтовой питатель 5 и шнеком 4 при вращении вала 2 продавливается череч- фильеры распределительного устройства 6 во внутренний центральный гсктор корпуса 1. На соленоид 9 подается заданное значение напряжения переменного тока, в результате чего внутри центрального сектора корпуса создается магнито- ожиженный слой из сферических магнитных элементов 8. Распределительное устройство 6 с фильерами обеспечивает поступление влажного осадка в виде тонких жгутов в зону магнитоожи- жения. что обеспечивает равномерное

0

5

0

распределение осадка по объему,отрыв частиц осадка от его общей массы и последующее химическое взаимодействие при окислении соединений хрома (III) до хрома (VI), осуществляемое при подаче через патрубок 10 озона, а через патрубок 11 - перегретого пара.

Ввод перегретого пара в качестве теплоносителя обеспечивает поднятие температуры обрабатываемой дисперсной греды, что, с одной стороны - улучшает условия химического взаимодействия озона с хромом (III) и окисление последнего до хрома (VI), а, с. другой стороны, - ияменяет фазово- дисперснор состояние остающейся массч осадка. Кроме того, перегретый пар при своей конденсации разжижает массу осадка и повышает тем самым степень взаимодействия его с озоном, а также обеспечивает растворение и выделение образовавшихся соединений хрома (VI) а высококонцентрированном виде. При этом с повышением температуры пара его количество,подаваемое в алпарат, может быть снижено и, соответственно, может быть увеличена концентрация выделяемых соединений хрома в растворе.

В результате, магнитоожижения па рооэонный поток равномерно распределяется по всему объему центральной части корпуса 1 , происходит частичное разжижение осадка, что устраняет налипание его на стенках корпуса и слипание элементов магнитной загрузки между собой. Повышенная температура, развивающаяся при подаче перегретого пара, способствует эффективному взаимодействию озона с гидроксидом хрома (III), который находится в составе осадков сточных

вод, переводя его в водорастворимое

состояние - соединения хрома (VI), в то время как все остальные соединения тяжелых металлов в таких осадках при воздействии парооэонной сме си не подвергаются растворению. Соударение сферической магнитной загруз-ки при ее интенсивном магнитоожиже- нии и накладываемое переменное электромагнитное поле способствуют интенсификации процесса взаимодействия озона с соединениями трехвалонтно- го хрома и избирательного перевода их в водорастворимое состояние.

516

Вместе с тем вге остальные гид- роксиды тяжелых, металлов, содержащиеся в составе осадков, не только не изменяют состоянию нерастворимости, но и претерпевают структурно- фазовые превращения, а именно: находясь в исходном состоянии в амйютер- ной Форме, они в условиях обработки перегретым паром с озоном, при интенсивном перемешивании в результате магнитоожижения изменяют свою структуру путем межфазного взаимодействия между собой с образованием высокодисперсной кристаллической структуры оксидов типа MeO, ., , pi-FeOOH и др., где Me - Ni, Cu, Zn и другие металлы. Такие стр ктурно- изменения осадков способствуют улучшению их водоотдаюших свойств, обезвоживаемости, а в дальнейшем и утилизируемости.

В результате наклона корпуса I происходит перенос частично разжиженного осадка через решетку 7 в его конический сектор, где осадок захватывается вращающимся коническим шнеком 1 3 и отжимается путем повьнпе- ния давления на него по мере снижения диаметра шнека по направляющей оси. При этом вода от сконденсированного пара с растворенными я ней соединениями хрома (VI) отЛильтровы- вается через перфорацию в коническом секторе корпуса 1 и через Фильтрационную ткань 14, а змеевиковый конденсатор 15 обеспечивает полную конденсацию не успевшей сконденсироваться парообразной Фазы, осуществляемой путем протока охлаждающей воды, подаваемой в патрубок 16 и отводимой через патрубок 17.

Межфазное взаимодействие и изменение структуры осадка способствует улучшению его обсзвоживаемости по сравнению с гидроксидами металлов, когда вода входит в состав коллоидов Обесхромленный обезвоженный осадок отводится через патрубок 12 на утилизацию, а раствор концентрата соединений хрома (VI) стекает в емкость 18 для последующего использования. В результате температурной обработки перегретым паром удается получить сконденсированный с высокой концентрацией в нем хрома (VI) раствор,пригодный, например, для приготовления технологических растворов в гальванотехнике (для хроматной пассива

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ции, для наполнения оксидш-rx ьпепок и др.), или для выделения достаточно чисто; кондиции хромового ангидрида путем его выкристалчичачии из получаемого концентрата.

Обесхромленнып осадок легко утилизируется, например, в производстве кертмики, при этом вследствие практического отсутствия в составе таких обработанных осадков устраняется образование промежуточных водорастворимых фаз на этапе vтипизации осадка, р(, да это является нежелательным процессом ч происходящим при высокотемг ратурном отжиге хльнистой шихгы с введенным в нее осадком за счет окисления хромл (III) кислородом воздуха в условиях высокотемпе- иатурного нагрева. Остающаяся часть сое пшений других металлов в составе осадков, находящихся преимущественно -. пиле оксидной формы, в высокотемпературных процессах при утилизации, например, в производстве строима 1ериалов: кирпича, керамзита, керамиче ой плитки и других,образует с глинш гым сырьем при отжиге не- пымываекые соединения сложной структуры типа керамики.

Таким образом достигается решение важнейшей социально-экологической и народно-хозяйственной заднчь, связанной с возможностью утилизации осадков сточных вод. В результате пароозонной обработки в предлагаемом аппарате обеспечивается высокая эффективность процесса регенерации хрома, ускоряюще Ч1 с я р условиях магнитоожижения дисперсной среды, а образующиеся продукты такой обработки - бесхрсмистый осадок, РЫСОКОКОН- центрированнып хромгодержащий раствор - легко утилизируются.

Технико-экономимеекипи преимуществами данного аппарата по сравнению с прототипом являются: возможность эффективной обработки осадка сточных вод и регенерации из них хро 1,что невозможно обеспечить н известных аппарат-ix; выдспени водорастворимых соединений в ьиде высококонцентрированного раегворг., ч го открывает возможность эффекгиннсн утилизации хромсодержаших К нцепгратов;по- лучение бесхром ii.or о v мчл обезвоженном СОСТОЯНИИ, .10 ПУТИ

утилизации в высоко i е-мер i vp;i-ix процессах при прон чюдг гге i. i .ггериалов с образованием невымываемых соединений; предотвращение потенциального ущерба народному хозяйству в результате сброса вымываемых хромсодер- жащих осадков сточных вод и экологического воздействия вымываемых соединений хрома (VI) на окружающую среду улучшение физико-механических характеристик стройматериалов с добавками бе хромистых осадков при утилизации последних.

Формула изобретения

Аппарат для регенерации хрома из пастообразных осадков сточных вод, содержащий корпус, винтовой питатель с подающим лнеком, распределительное устройство с фильерой, вал, соленоид и сферическую магнитную загрузку, a также патрубки ввода и вывода осадка, отличающийся тем,что, с целью повышения эффективности из- влеченил хрома и получения легко утилизируемых продуктов, аппарат выполнен в виде наклонного неподвижного цилиндроконического корпуса,цилиндрическая часть корпуса заполнена магнитной сферической загрузкой и снабжена патрубками ввода озона и перегретого пара, а коническая часть корпуса выполнена перфорированной и снабжена установленным внутри нее на продолжении вала винтового питателя с коническим шнеком для отжима и обезвоживания осадка, также размещенными с наружной ее части фильтрующей тканью и змеевиковым конденсатором с охлаждающей водой и емкостью для сбора хромсодержащего концентрата.

Изобретение относится к технологии регенерации цветных металлов из отходов производства. Цель - повышение эффективности извлечения хрома и получение легко утилизируемых продуктов. Аппарат состоит из наклонного неподвижного корпуса 1 с регулируемым углом наклона, внутри которого расположен вал 2, связанный с электроприводом 3. В верхней части вала 2 установлен подающий шнек 4 винтового питателя 5, на торце которого расположено фильерно-распреде- лительное устройство 6. В центральном секторе корпуса 1, отделенном от нижней части решеткой 7, размещены внутри него магнитная загрузкч 8, распределенная по объему действием магнитного поля соленоида 9, и патрубки ввода озона 10 и перегретого пара 11. Внутри конического сектора корпуса 1 установлено шнековое устройство 13, ас наружной стороны - фильтрующая ткань 14 и ямеевиковый конденсатор 15 с патрубками ввода 16 и вывода 17 охлаждающей воды.1 ил. с Ј (J С

Озон Пар Ю. 1 И

Ы. Soda

Комцектраал Cr(vi)