Способ очистки сбросных растворов

(19)(И) СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК у 51) С 22 В 3/О ОСЗЯАРСТВЕННПОДЕЯ М ИЗ КОМИТЕТ СЕНИЙ И ОТКРЫ зиева,(71) Усть-Каменогорский свицинковый комбинат и. Государнаучно-исследовательский иинститут по обогащению рудметаллов 1 Казмеханобр(54)(57) СПОСОБ ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ РАСТВОРОВ, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающий обработку их содой .и последующее фильтрование, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью .повышения степени очистки и упрощения процесса, обработку содой ведут до рН 7,2-7,8, Фильтрование раствора осуществляют с использованием полимер ного изделия с коэффициентом Фильтрации 1810 4 - 45 10 4 см/с и содержа нием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, 6,3 11,6 мг-экв/г при объемной скорости 300-400 уд,об,/ч с получением Фильтрата и кека со сбрасыванием фильтрата и продувкой полимерного изделиясжатым воздухом в противотоке с периодичностью 30-60 мин и последующей обработкой его водным раствором серной кислоты концентрацией 100-200 г/л и с периодичностью 2-5 ч.Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к способам очистки сбросных растворов сцелью извлечения цветных металлов иохраны окружающей среды.Известен способ извлечения таллия 5иэ растворов сорбцией на карбоксильном катионите в солевой Форме с последующей десорбцией кислотой при 50100 С 1,Недостатком указанного способа являются высокие энергозатраты,Наиболее близким к изобретению является способ очистки сбросных растворов, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающий обработку их содой и 15последующее фильтрование (21,Однако известный способ характеризуется невысокой степенью очистки исложностью осуществления процесса,так как не позволяет выделять и количественно извлекать таллий, и сложен,20поскольку приходится фильтровать через обычные тканевые перегородки трудноотделяемые осадки неопределенногосостава и строения.Цель изобретения - повышение степени очистки и упрощение процесса,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу очистки сбросныхрастворов, содержащих цинк, кадмийи таллий, включающему офработку ихсодой и последующее фильтрованиеобработку солей ведут до рН 7,2-7,8,фильтрование раствора осуществляютс использованием полимерного изделияс коэффициентом Фильтрации 18104 - 3545 10 4 см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируемых уксуснымангидридом, 6,3-11,6 мг-экв/г приобъемной скорости 300-400 уд.об./чс получением фильтрата и кека со сбра 40сыванием фильтрата и продувкой полимерного изделия сжатым воздухом впротивотоке с периодичностью 3060 мин и последующей обработкой еговодным растнором серной кислоты концентрацией 100-200 г/л и с периодичностью 2-5 ч,Предлагаемый способ очистки сбросных растворов, содержащих совместноцинк, кадмий и таллий, включает следующие операции: дозировка в очищаемый раствор соды с достижением рН7,2-7,8; подбор иэделия при варьировании его коэффициента Фильтрации впределах 18 10 4 - 45 10 см/с исодержания гидроксильных групп, этери-з 5фицируемых уксусным ангидридом, впределах 6,3-11,6 мг-экн/г; пропускание раствора с рН 7,2-7,8 черезподобранное полимерное иэделие; отдувка сжатым воздухом; обработка по Олимерного изделия (элюирование сорбированного таллия) водным растворомсерной кислоты,Согласно предлагаемому способуцинк и кддмий удаляются н виде кар 6 бонатсодержащих осадков, а таллийионообменно связывается полимернымизделием, т,е, процесс очистки складывается из осаждения, совмещенногос ионным обменом. Характер совмещения определяется подобранным полимерным изделием, конкретнее тем, как изделие соответствует составу очищаемого раствора.Процесс оптимально протекает прирН 7,2-7,8, поскольку в этом диапазоне значений рН при добанлении содыдостигается практически полное осаждение карбонатов цинка и кадмия, анаходящийся в растворенном состоянииталлий наиболее глубоко связываетсян комплексные соединения гидросильными группами полимерного фильтрующегоизделия.Коэффициент фильтрации полимерного фильтрующего изделия в пределах1810 - 45 10см/с обеспечиваетвысокие скорости протекания обрабатываемых растворов (300-400 уд.об./ч)и в то же время высокую внутреннююразвернутую поверхность микропор дляполного и глубокого связывания таллия при пропускании обрабатываемогораствора через иэделие, При значении коэффициента фильтрации меньше18 10 4 см/с не обеспечивается необходимая объемная скорость (300400 уд.об./ч), а при значении коэффициента Фильтрации больше 4510 см/сбыстрб наступает проскок таллиян Фильтрат (содержание таллия в объединенном фильтрате более 2 мг/л),Содержание этерифицируемых уксусным ангидридом гидроксильных группв пределах 6,3-11,6 мг-экв/г обеспечивает оптимальную закомплексованностьталлия полимерным сорбционным материалом, При содержании гидроксильныхгрупп менее 6,3 мг-экв/г возникаютстерические препятствия для комплексообразования и наблюдается быстрый1 проскок таллия н фильтрат в процессе пропускания очищаемого растнора, При содержании гидроксильныхгрупп более 11,6 мг-экв/г полимерноеизделие становится слишком гидрофильным, в результате чего его селективность по таллию падает и оно начинает в заметных количествах сорбировать из раствора и другие примеси,н частности цинк и кадмий,Объемная скорость 300-400 уд.об./чоптимальная для глубины очистки раствора от таллия и обеспечения высокойпроизводительности процесса, В этоминтервале скоростей обеспечиваетсямаксимальная степень извлечения таллия из раствора, Снижение скоростейпропускания ниже 300 уд,об./ч илиих повышение выше 400 уд,об./ч приводит к повышению содержания таллияв фильтрате по сраннению с интервалом 300-400 уд.об,/ч.Периодичность отдувки кека с поверхности полимерного фильтрующегоизделия 30-60 мин выбирается с учетомдостижения максимальной производительности процесса и максимальногосодержания твердого в отдуве, При отдувке сжатым воздухом с периодичнос-.тью ниже 30 мин не достигается высокого содержания твердого в отдуваемой суспензии (около 400 мг/л). Приотдувке сжатым воздухом с периодичностью свыше 60 мин резко снижаетсяпроизводительность процесса (ниже150 л/ч на один стандартный фильтрующий элемент),Концентрация серной кислоты приэлюировании таллия 100-200 г/л является оптимальной, При более низкойконцентрации не обеспечивается полное элюирование и регенерация ионогенных групп. При более высокой концентрации выше 200 г/л имеет местонеоправданный перерасход серной кислоты без какого-либо технологического выигрыша.Периодичность элюирования таллия2-5 ч оптимальная для данного процес-са Если периодичность ниже 2 ч , неполностью реализуется максимальнаяобменная емкость по таллию сорбционного материала и получается разбавленный по таллию элюат. При периодичнос. 30ти элюирования свыше 5 ч последниепорции фильтрата выходят с большимпроскоком 1 таллия,В приведенных примерах в качествеочищаемого раствора испытывают проьывную воду после. отмывки вельц-окислов и шлаковозгонов одного из предприятий .свинцово-цинковой промышленности состава, мг/л: цинк 950; кадмий 200; таллий 22; сульфаты 340;40хлориды 1020; сумма растворенных солей 2800, В примерах используют полимерные изделия трубчатой конфигурации длиной 250 мм, наружным диаметром 70 мм и внутренним диаметром 4540 мм. Объем изделий 650 мм. Указанное полимерное иэделие (фильтрующийэлемент) помещают в оргстеклянный модуль, в котором с помощью герметизирующих резиновых прокладок и стяжных устройств образовывались две полости: первая полость образована наружной поверхностью фильтрующегоэлемента и внутренней поверхностьюцилиндрической стенки модуля, втораяполость является внутренней полостьюцилиндрического фильтрующего элемента. Исходную суспензию подают в первую полость, на поверхности фильтрующего элемента образовывается осадокгидратно-карбонатного кека, фильтрат бОотводится через внутреннюю полостьфильтрующего элемента.При регенерации фильтрующей спо-,собности полимерного изделия модульопорожняют и в направлении, обрат- б 5 ном направлению фильтрования, пропускают сжатый воздух в количестве 20 лв течение 5 с, в результате чего споверхности фильтрующего элементаотдувается осадок и выводится в видегустой суспензии с содержанием твердого 200-250 г/л. Для элюированиясорбированного таллия после опорожйения модуля и отдувки полимерного изделия сжатым воздухом пропускают элюент - горячую (60-70 С) серную кисолоту концентрации 100-200 г/л, Передпропусканием обрабатываемой суспензии через Фильтрующий элемент пропускают по 10 л технической воды. Промывочная вода с рН 2,5 может бытьиспользована в технологии отмывкивельц-окислов и шлаковозгонов,П р и м е р 1. В качестве полимерного изделия используют фенолФормальдегидный фильтрующий элементс коэФфициентом фильтрования18 10-" см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируеьых уксуснымангидридом, 6,3 мг-экв/г, К очищенному раствору добавляют техническуюсоду из расчета 3,7 г на 1 л раствора, После перемешивания в течение с10 мин получают суспензию с содержанием твердого 2,80 г/л, рН 7,2. Суспензию пропускают через полимерноеизделие с объемной скоростью 200 л/ч(308 уд,об,/ч), Через 1 ч скоростьпропускания снижается до 145 л/ч, после чего через Фильтрующий. элемент вобратном направлении пропускают сжатый воздух и получают суспензию, содержащую 404 г/л твердого (Ж;Т 1,5:1),В таком режиме (обратная отдувка через каждый час) пропускают 780 л суспензии, Содержание таллия в объединенном фильтрате 0,32 мг/л, цинка3, 4 мг/л, кадмия О, 9 мг/л, Затем сорбированный таллий элюируют 15-нойсерной кислотой с температурой 60 Спри периодичности 2 ч, Пропускают через фильтрующий элемент 5 л элюента,содержание таллия в элюате 3,37 г/л в ,После отмывки фильтрующего элементаводой цикл очистки повторяют, В течение 20 циклов получены практическиполностью воспроизводимые результаты,П р и м е р 2. В качестве полимерного изделия используют реэорцинформальдегидный фильтрующий элементс коэффициентом фильтрования45 10 см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, 11,6 мг-экв/г. Кочищаемому раствору добавляют техническую воду из расчета 4,5 г на 1 лраствора. После перемешивания в течение 10 мин получают суспензию ссодержанием твердого 2,85 г/л, рН7,9, Суспенэию пропускают через полимерное изделие с объемной скоростью260 л/ч (400 уд.об./ч) . Через 1 чскорость пропусканкя снижается до1098967 Составитель З,БаранковаРедактор Н.Джуган Техред И.Гергель Корректор В.Бутяга Заказ .4323/22 . .Тираж .603 .ВНИИПИ Государственного комятета СССР.по .делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Подписное филиал ППП Патент , г. Ужгород, ул. Проектная, 4 170 л/ч, после чего через фильтрующий элемент в обратном направлении пропускают сжатый воздух и получают суспенэию, содержащую 430 г/л твердого, В таком режиме (обратная отдувка воздухом через каждый час) 5 пропускают 850 л суспензии. Содержание таллия в объединенном фильтрате О, 18 мг/л, цинка 2,8 мг/л, кадмия 0,4 мг/л. Затем сорбированиый таллий элюируют 20"ной серной кислотой с 10 температурой 60 С при периодичности 5 ч, Пропускают через фильтрующий элемент 3 л элюента. Содержание таллия в элюате 6,1 г/л. После отмывки фильтрующего элемента водой цикл очистки повторяют. В течение 20 циклов получены практически полностью вос.производимые результаты.П р и м е р 3. В качестве полимерного изделия используют фильтрующий 20 элемент из пирокатехинформальдегидной смолы с коэффициентом фильтрования 30,510 ф см/с и.содержанием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, 8,9 мг-экв/г. К очищаемому раствору добавляют техническую соду из расчета 3,9 г на 1 л раствора, После перемешивания в течение 10 мин получают суспензию с со- держанием твердого 2,80 г/л, рН 7,7. Суспензию пропускают через полимерное изделие с объемной скоростью 245 л/ч (377 уд.об./ч) . Через 1 ч скорость пропускания снижается до 155 л/ч, после чего через Фильтрующий элемент в обратном направлении З 5 пропускают сжатый воздух и получают суспензию, содержащую 429 г/л твердого. В таком режиме (обратная отдувка воздухом через каждый час),пропускают 780 л суспензии. Содержание тал 40 лия в объединенном фильтрате 0,11 мг/л, цинка 0,72 мг/л, кадмия 0,41 мг/л. Затем сорбированный таллий элюируют10"ной серной кислотой с температу-рой 70 С. Пропускают через фильтрующий элемент 5 л элюента. Содержаниеталлия в элюате 3,24 г/л. После отмывки фильтрующего элемента водойцикл очистки повторяют . В течение 10циклов получены практически полностью воспроизводимые результаты,Таким образом, в.предлагаемом споЬобе очистка сбросных растворов, со-)держащих совместно цинк, кадмий италлий, Осуществляется одновременноот всех указанных элементов, причемстепень очистки возрастает по сравнению с известным; по цинку - в 810 раз, по .кадмию - в .12-15 раз, поталлию - в сотни раз, поскольку известный способ вообще не обеспечивает очистки от таллия.В предлагаемом способе процессочистки интенсифицируется в 5-7 разпо сравнению с известным (300400 уд,об,/ч против 60-70 уд,об,/ч,считая на объем используемого разделительного материала).По предлагаемому способу степеньутилизации ценных компонентов поцйнку, кадмию и таллию соатавляетпрактически,100, в то время как поизвестному способу - соответственно93, 91 и 2, Кроме того, используется весьма простая, легко поддающаяся автоматизации аппаратура - стандартные свечевые фильтры, производство которых освоено, отечественнойпромышленностью, в то время как поизвестному способу,используется малопроизводительное оборудование, труд.но поддающееся автоматизации (рамныефильтры, фильтр-прессы и т,д,),Экономический эффект от использования изобретения составляет 160 тыс.руб,