Способ переработки кислых железосодержащих сточных вод

(5)5 С 02 ЗОБРЕТЕНИЯ П И ПАТЕНТ ой химии и химиоий, Е.В.Клименко ои химии и химио АН УССР70, кл. С 02 С 5/06 нии М 1454933, к Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для переработки отработанных растворов и промывных вод, содержащих свободную серную кислоту и железо (П), 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 (И) в растворе.10-5006 от исходного. Одновременно. в раствор подают окислитель (кислородсодержащий газ, 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 термообрабо 1 ке в автоклавных условиях при температуре 140-160 С в течение 30-60 мин. После охлаждения суспензии образовавшийся ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД (57) 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 Т:Ж=1;(6-15) при 140-160 С в автоклавных условиях. 1 табл,осадок отделяют центрифугиров нием или уфильтрованием, промывают и сушат при110 С,Проведение процесса нейтрализации вприсутствии окислителя, состав продуктанейтрализации и условия его термообработки согласно способа позволяют уже в жид- акой фазе получить кристаллическийпродукт, представляющий собой пигмент,известный под названием "венецианскаякрасная", практически монодисперсного состава с размером частиц менее 2 мкм,. ВевааюЪпромышленности такого класса пигменты, Осодержащие сульфат кальция и оксид желе- фза Н 1), выпускаются с массовой повея РезОз:. )от 1 до 40, .Таким образом существенные признаки фпредложенного способа переработки кислых железосодержащих сточных вод являются необходимыми и достаточными длядостижения обеспечиваемого изобретением технического результата - упрощенияпроцесса за счет образования кристаллического осадка. в жидкой фазе, исключенияопераций высокотемпературного обжига10 20 40 45 50 размола и классификации конечного продукта; повышения качества образующегося осадка ввиду равномерного распределения ае 20 э на поверхности частиц гипса.П р и м е р 1. В реакторгнейтрализатоэо со скоростью 0,125 дм/ч подают 0,25 м . кислых желеэосодержащих сточных вопд с массовой концентрацией Н 2 ЯО 4 30 г/дм и ГеЯО 4 40 г/дм. 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,Р 0,1. Одновременно через суспенэию осуществляют барботаж воздуха 60 1 дмlч.для окисления осаждающегося железа (1) в железо (Н 1). По истечении 2 ч остаточное содержание Ре(11) в растворе составило 25% от исходного, а в твердой фазе г е(Н)отсутствует. Суспензии дают отстоятся; сливают осветленный слой, при этом в оставшемся продукте нейтрализации соотношение Т:Ж составляет 1:10. В твердой фазе железо (Н) отсутствует, в жидкой фазе содеркится 1,08 г ГеЯО 4. Реактор за крывают, продукт нейтрализации подвергают термообработке при температуре 150 ОС в течение 0,5 ч. После охлаждения образовавшийся пигмент - венецианская красная отделяют фильтрованием, промывают и су шат при 110 С, Масса целевого продукта 22,2 г, массовая доля Ге 20 э - 17,8%, СаЯО 4 - 77,2%, Н 2 О - 5%, размер частиц менее 2 мкм,П р и м е р 2. В реактор-нейтралиэатор 3 в течение 1,5-2 ч со скоростью 0,125 дм/ч подают 0,25 м кислых желеэосодержащих сточных вод с массовой концентрацэией Н 2 ЯО 4 - 30 г/дм и геЯО 4 - 40 г/дмВ реактор дозируют 5%-ный раствор известкового молока, расход которого автоматически регулируется по данным рН-метра, поддерживая значение рН в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,0 ф 0,1. Суспензию перемешивают с помощью магнитной мешалки и добавляют 0,003 дм раствора пероксида водорода с массовой долей Н 20236% для окисления осаждающегося железа (И) в железо (Н 1), Процесс нейтрализации прекращают при достижении остаточной концентрации железа (И) 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 5 фазе железо (Н) отсутствует, в жидкой фазе содержится 1,08 г ГеЯО 4. 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 Ре 20 з - 17,8%, СаЯ 04 - 77 2%.Н 20 - 5%, размер частиц менее 2 мкмВ таблице приведены результаты опытов, проведенных согласно примера 1, в заявленных и запредельных значениях остаточного содержания железа (П) в кислыхжелезосодержащих. сточных водах посленейтрализации, отношения Т:Ж продукта нейтрализации, поступающего на термообработку, температуры ее проведения.Содержание железа (Н) в растворах и в твердой фазе, фазовый и дисперсный состав целевого продукта определяли химическим, рентгенофазовым и электронномикроскопическим методами анализа,Установлено, что заявленный интервалзначений остаточного содержания железа (Н) в растворе после нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод известковым молоком выбран из условий, обеспечивающих полную перекристаллизациюгидроксосоединений в а-Ре 20 з с размеромчастиц целевого продукта менее 2 мкм. В случае, если остаточное содержание железа (Н) в растворе ниже предельного (таблица, пример 9), то при термообработке продуктанейтрализации не происходит полной перекристаллизации и целевой продукт имеет желтый цвет и представляет собой смесьгетита, гематита и гипса с массовой долей воды 8,5%. Увеличение остаточного содер-.жания железа (Н) в растворе после нейтрализации до 60% от исходного (таблица, пример 8) приводит к увеличению размера частиц целевого продукта до 4 мкм и появпению фиолетовой окраскиПолучение продукта нейтрализации сотношением Т:Ж равным 1:3, т,е. с уменьшенным содержанием жидкой фазы (таблица, пример 10), требует проведения дополнительной операции центрифугирования 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 (таблица, пример 11), т.е. повышенном объемежидкой фазы, большое содержание железа (1 1) в продукте нейтрализации, поступающем на термообработку приводит к увеличению размера частиц, образующегося пигмента до 5 мкм и изменению его цвета до фиолетово го.Снижение температуры процесса термообработки продукта нейтрализации нижепредельной, например 130 ОС(таблица, пример 12) не позволяет получить пигмент ве1806101 рализацию известковым молоком, окисление и термообработку продукта нейтрализации с отделением осадка, содержащего оксиды и гидроксиды металлов и сернокис лый кальций, о т л и ч а ю щ и й ся тем, чтонейтрализацию осуществляют в присутствии окислителя до остаточного содержания железа (И) в растворе 10-50 от исходного, при этом окислитель берут в количестве, 10 обеспечивающем полное окисление осажденного железа, а термообработке подвергают продукт нейтрализации с соотношением Т:Ж, равным 1:(6-15) при температуре 140-160 С в автоклавных ус ловиях. ааа ааПродукт нейтрализации поступакщей на термообработку4,а. Т:И. Ге (11) ГеБОв твер- в жиддой фазе кой фазеРазмерчастиц,мкм Содержание Ге (11)в раство"ре рсленейтрализации,в Вотисх,Опыт Температура термообра" ботки Состав целевого продукта, ь Геено СаЯО,Но Описываемый способ 1,78 1,08 0,47 0,64 сг 50 25 10 150 150 150 150 Отс,с 2 с 2 25 25 25 25 сг 150 140 1,Ы 1,08 1,08 с 2 1 ЬОСоставитель А.Мильнер Редактор Та ЕгороваТехред М.Моргентал Корректор Т,ВашковичЗаказ 961 Тираж Подписное , ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 нецианская 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,формула изобретения Способ переработки кислых железосодержащих сточных вод, включающий нейт 1:10 1:10 1;10 1:6 1;15 1:10 1:1 О 14,2 178 19,4 19,4 19,4 19,3 19,4 80,5 77,2 75,6 75,6 75,6 75,4 75,7 5,3 5,0 5,0 5,0 5,0 4,9