Способ переработки кислых железосодержащих сточных вод Советский патент 1993 года по МПК C02F9/00 C02F1/64 

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для переработки отработанных растворов и промывных вод, содержащих свободную серную кислоту и железо (II), образующихся на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроения, в производстве пигментов.

Сущность изобретения состоит в том, что кислые железосодержащие сточные воды нейтрализуют известковым молоком в области рН 6-9 до остаточного содержания железа (II) в растворе 10-50% от исходного. Одновременно, в раствор подают окислитель (кислородсодержащий гаа, пероксид водорода и др.), при этом окислитель берут в количестве, обеспечивающем полное окисление осажденного железа. После окончании процесса нейтрализации суспензию отстаивают, осветленный слой сливают. Продукт нейтрализации в соотношении Т:Ж равном 1:(6-15) подвергают термообработке в автоклавных условиях при температуре 140-160°С в течение 30-60 мин. После охлаждения суспензии образовавшийся

осадок отделяют центрифугиров нием или фильтрованием, промывают и сушат при 110°С.

Проведение процесса нейтрализации в присутствии окислителя, состав продукта нейтрализации и условия его термообработки согласно способа позволяют уже в жидкой фазе получить кристаллический продукт, представляющий собой пигмент, известный под названием венецианская красная, практически монодисперсного состава с размером частиц менее 2 мкм..В прсглыитенности такого класса пигменты, содержащие сульфат кальция и оксид железа (HI), выпускаются с массовой долей Рв20з от 1 до 40%,

Таким образом существенные признаки предложенного способа переработки кислых железосодержащих сточных вод являются необходимыми и достаточными для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата - упрощения процесса за счет образования кристаллического осадка в жидкой фазе, исключения операций высокотемпературного обжига

СЛ

С

00

о

ы

размола и классификации конечного продукта; повышения качества образующегося осадка ввиду равномерного распределения а-РеаОз нз поверхности частиц гипса.

Пример 1. В реактор,-нейтрализатор со скоростью 0,125 дм /ч подают 0,25 м кислых железосодержащих сточных вод с массовой концентрацией H2S04 30 г/дм и FeS04 40 г/дм3. В реактор дозируют 5%- ный раствор известкового молока, расход которого автоматически регулируется по данным рН-метра, поддерживая значение рИ в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,OiO,1. Одновременно через суспензию осуществляют барботаж воздуха 60 дм3/ч для окисления осаждающегося железа (II) в железо (111). По истечении 2 ч остаточное содержание Fe(ll) в растворе составило 25% от исходного, а в твердой фазе Fe(ll) отсутствует. Суспензии дают отстоятся; сливают осветленный слой, при этом в оставшемся продукте нейтрализации соотношение Т:Ж составляет 1:10. В твердой фазе железо (II) отсутствует, в жидкой фазе содержится 1,08 г FeSCbj. Реактор закрывают, продукт нейтрализации-подвергают термообработке при температуре 150°С

в течение 0,5 ч, После охлаждения образовавшийся пигмент - венецианская красная отделяют фильтрованием, промывают и сушат при 110°С. Масса целевого продукта 22,2 г, массовая доля - 17,8%, CaSCU

- 77,2%, Н20 - 5%, размер частиц менее 2 мкм..

П р и м е р 2. В реактор-нейтрализатор в течение 1,5-2 ч со скоростью 0,125 дм3/ч подают 0,25 м3 кислых железосодержащих сточных вод с массовой концентрацией H2S04 - 30 г/дм3 и FeS04 - 40 г/дм3 В реактор дозируют 5%-ный раствор известкового молока, расход которого автоматически регулируется по данным рН-метра, поддерживая значение рН в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,0j;0,1. Суспензию перемешивают с помощью магнитной мешалки и добавляют 0,003 дм3 раствора пероксида водорода с массовой долей H2U2 36% для окисления осаждающегося железа (II) в железо (III). Процесс нейтрализации прекращают при достижении остаточной концентрации железа (II) в растворе 25% от исходной. Суспензии дают отстояться, сливают осветленный слой, при этом в оставшемся продукте нейтрализации отношение Т;Ж составляет 1:10. В твердой фазе железо (II) отсутствует, в жидкой фазе содержится 1,08 г FeSO/i. Реактор закрывают, продукт нейтрализации подвергают термообработке при 150°С в течение 0,5 ч. После охлаждения образовавшийся пигмент - венецианская красная отделяют фильтрованием, промывают и сушат при 110°С. Масса целевого продукта 22,2 г, массовая доля РеаОз - 17,8%, СаЗСм - 77,2%,

N20 - 5%, размер частиц менее 2 мкм.

В таблице приведены результаты опытов, проведенных согласно примера 1, в заявленных и запредельных значениях остаточного содержания железа (II) в кислых

0 железосодержащих, сточных водах после нейтрализации, отношения Т:Ж продукта нейтрализации, поступающего на термообработку, температуры ее проведения.

Содержание железа (II) в растворах и в

5 твердой фазе, фазовый и дисперсный состав

целевого продукта определяли химическим,

рентгенофазовым и электронномикроскопическим методами анализа.

. Установлено, что заявленный интервал

0 значений остаточного содержания железа (II) в растворе после нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод известковым молоком выбран из условий, обеспечивающих полную перекристаллизацию

5 гидроксосоединений в а-РеаОз с размером частиц целевого продукта менее 2 мкм. В случае, если остаточное содержание железа (II) в растворе ниже предельного (таблица, пример 9), то при термообработке продукта

0 нейтрализации не происходит полной перекристаллизации и целевой продукт имеет желтый цвет и представляет собой смесь гетита, гематита и гипса с массовой долей воды 8,5%. Увеличение остаточного содер-5 жания железа (II) в растворе после нейтрализации до 60% от исходного (таблица, пример 8) приводит к увеличению размера частиц целевого продукта до 4 мкм и появлению фиолетовой окраски,

О Получение продукта нейтрализации с отношением Т:Ж равным 1:3, т.е. с уменьшенным содержанием жидкой фазы (таблица, пример 10), требует проведения дополнительной операции центрифугирова5 иия или фильтрования, а при термообработке такого продукта также не осуществляется полная перекристаллизация и получается продукт желтого цвета с содержанием воды 6,3%. При отношении Т:Ж равном 1:20 (таб0 лица, пример 11), т.е. повышенном объеме жидкой фазы, большое содержание железа (II) в продукте нейтрализации, поступающем на термообработку приводит к увеличению размера частиц, образующегося пигмента

5 до 5 мкм и изменению его цвета до фиолетового.

Снижение температуры процесса термообработки продукта нейтрализации ниже , предельной, например 130°С (таблица, пример 12) не позволяет получить пигмент венецианская красная, а высушенный продукт представляет собой смесь гетита и гипса. Проведение процесса термообработки при температурах выше предельной (таблица, пример 13) связано с увеличением энергозатрат, усложнением аппаратурного оформления, а целевой продукт характеризуется появлением фиолетового оттенка.

Образцы, пигментов, полученных в условиях, представленных в таблице примерами 1-7, соответствуют техническим требованиям на пигмент венецианская красная.

Ф о р м у л а и з о б р ете н и я Способ переработки кислых железосодержащих сточных вод, включающий нейт0

рализацию известковым молоком, окисление и термообработку продукта нейтрализации с отделением осадка, содержащего оксиды и гидроксиды металлов и сернокислый кальций, отличающийся тем, что нейтрализацию осуществляют в присутствии окислителя до остаточного содержания железа (И) в растворе 10-50% от исходного, при этом окислитель берут в количестве, обеспечивающем полное окисление осажденного железа, а термообработке подвергают продукт нейтрализации с соотношением Т:Ж, равным 1:(б-15) при температуре 140-160°С в автоклавных условиях.

Сущность изобретения: проведение нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод до остаточного содержания железа (И) в растворе 10-50% от исходного в присутствии окислителя, термообработка продукта нейтрализации с соотношением (6-15) при 140-160°С в автоклавных условиях. 1 табл,

Описываемый способ