Способ переработки отработанных травильных растворов

(51)4 С О С 01 В НЫЙ КОМИТЕТИаМ И 0 ТНРЫтиР ГОСУДАРСТ 8 ПО ИЭОБРЕТЕ ПРИ ГКНТ СС В;Е СЕ".ЧАН 1 ь-",л Г)А);С, Е(.А У СВИ 4 ЕТЕЛЬСТ ВТОР оемо нергорергических чернои меКленышеый с ф И ОТРАБОТАННЬХ(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБО ТРАВИЛЬНЬХ РАСТВОРОВ (57) Изобретение отп бам переработки отра вильных растворов, с сится к спосоотанных традержащих соли р ьныхсоли железа,ано при очистрастворов, содержащихи может быль использов тии зобрет стадии легкоф яется интенния Целью ификациолуч ени ции эа сче егося осад ьтрую ка,Спо едующим о осуществляю зом Ки отный раствор, с ржащи(11) сульфат или хлор бавкой железа (1 Ре /Ге=0, 05-0 о желез(71) Научно-производственннение по защите а.мосферы,и использованию вторичныхсурсов и охлаждению металлагрегатов на предприятияхталлургии Энергосталь"(56) Патент Японии Р 24770кл. 15 А 9, 1968. Изобретение относится к спосоереработки отработанных т авил е сточных вод; еталлургических, хиических и машиностроительных преджелеза, с получением гпдрооксидов ипозволяет повысить производительностьстадии фильтрации. Кислотный раствор, содержащий сульфат или хлориджелеза (11) с добавкой железа (111)до отношения Ре/Ре =0,05-0,20,нейтрализуют щелочным реагентом дорН 3-6 при постоянном перемешивании,После достижения заданного значениярН нейтрализацию и перемешинаниепрекращают.и раствор выдерживают приуказанной рН 15-35 мин для формирования осадка основной соли железа (111)РеОНБО. После отстаивания нейтрализацию продолжают до рН 9-10 при перемешивании. При этом получают осадок гидроксидов железа с влажностью61-747., удельной поверхностью 5859 и /г при производительности фильтрации 15,1-28,5 кг/м ч, 4 табл. щелочным реагентом до рН 3-6 при по- )ффффф стоянном перемешивании (1-я стадия). 4 ю После достижения заданного значения СР рН нейтрализацию и перемешивание пре- СР кращают на 5-35 мин для формирования ЯО осадка основной соли железа (111) 1 Ъ (2-стадия).После отстаивания нейтрализациюпродолжают до рН 9-10 при перемешинании (3-я стадия, Перемешиваниево нремя нейтрализации должно быть:Вф не очень интенсивным, так как при иФь этом могут разрушаться агрегаты,П р и м е р. Опыты проводят на модельных растворах сульфата и хлорида железа (11) и (111) с различным соотношением Ге /Ре и на промышлен+з149008 ных отработанных растворах травления углеродистых марок сталей в соляной и серной кислотах. В качестве щелочного реагента используют технический5 раствор аммиака. Полученную суспензию фильтруют на воронке Бюхнера при разности давлений 1 10 Па. По ре 5зультатам фиЛьтрации рассчитывают удельное сопротивление, производитель"0 ность фильтрующего оборудования и удельную поверхность осадка по известным методикам. 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 количест О ва железа (111) образуется основная соль. За время отстаивания формируется кристаллическая структура, кото" рая служит затравкой кристаллизации гидрокснда железа (11) и с повы шением рН переходит в гидроксид железа (111).Результаты электронно-микроскопических исследований осадков показали значительное различие в размерах 30 агрегатов гндроксидов железа, что подтверждается значениями удельной поверхности, Полученный в результате трехстадийной обработки осадок гидроксидов железа легко фильтруется и промывается, а после сушки переходит в крупноигольчатый гематит (с-ГеО), имеющий применение в промышленности.В опытах 2-6 (табл.1) 100 мл мо дельного раствора, содержащего 3,77 г/л железа (111) и 27,63 г/л железа (11 Ре+/Ре=0,12; Н БОось35,7 г/л, нейтрализуют в герметичной емкости на 250 мл в течение 5 мин до рН 3 путем прнливания 5 мл 253 БНАМОН при медленном перемешивании. Полученный осадок отстаивают в течение разного промежутка времени, После этого в течение 13 мин нейтрализуют 13 мл БНАМОН до рН 9,7, На фильтрацию отбирают 100 мл суспенэии.В табл.1 представлена зависимость эффективности процесса фильтрации желеэосодержащих осадков от времени выдержкимежду стадиями нейтрализации.Для изучения оптимального значения рН отстаивания раствор сульфата железа с отношением Ре/Ре ь0 6 Ъ012 нейтрализуют на 1-й стадии до различных рН и отстаивают осадок перед 2-й стадией нейтрализации,В табл,2 представлены реэультаты 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 соотноше 1ния Ре /Ре в растворе на параметровцфильтрации конечной суспензии при рН отстаивания 3, 0 и времени отстаивания 30 мин.Как видно из табл.3, оптимум значений Ре /Ре, находится в интервале 0,05-0,20. В случае, когда соотношение Ге /Геок отличается от укаэанного, 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 Ге /РеБ, рН и времени отстаивания образуется осадок гидроксидов железа с более крупными агрегатами, чем беэ отстаивания или при других условиях нейтрализации. Это объясняется тем, что во время отстаивания при рН 3-6 иэ солей железа (111) образуется осадок основных солей железа (111) РеОНБО, что подтверждается термогравнметрическим анализом, За время отстаивания формируется мелкокристаллическая структура основной соли, которая служит затравкой кристаллизации при дальнейшей нейтрализации солей железа (П),ЪСоотношением Ре /Ре,щ в исходном растворе определяется количество основных солей, Если соотношение Ре /РеОБщ меньше 0,05, то образуется количество основной соли, недостаточное для образования нужного количества центров кристаллизации. При соотношении Ре /Ге, , большем 0,20, железо (111)аБь фвыпадает не в виде основной соли, а преимущественно в виде гидроксида, так как для смещения равновесия в1490086 по известному,Таблица 1 Показатели эффективности процесса фильтрации,0 сторону основной соли нужно не только определенное количество ОН -ионов,но и избыток БО ионов,Основные соли железа (111) сущест 5вуют в растворе при определенных значениях рН. Термогравиметрические исследования показали наличие в осадке;выпавшем при рН 3-6, основных солейжелеза (111), которые разлагаются .после промывки их водой с рН 6-7 илипосле дальнейшей нейтрализации дорН 9-10. Таким образом, отстаиваниепри рН 3-6 является необходимым условием формирования кристаллической 15, структуры основной соли железа (111) -затравки кристаллизации.Другим необходимым условием образования кристаллической затравки основных солей является время отстаивания, Скорость выделения осадкаосновных солей определяется константой равновесия между количеством основной соли в растворе и в осадкепри рН 3-6, кроме того, возможно пересыщение раствора, Для снятия пересыщения и формирования кристаллической структуры необходимо время неменее 15 мин, В случае, когда времяотстаивания превышает 35 мин, обра- З 0зовавшийся осадок основной соли меняет свою кристаллическую структуру иизлишне уплотняется, что затрудняетраспределение зерен затравки средисуспензии гидроксида железа (11) входе дальнейшей нейтрализации,Электронномикроскопические исследования показали, что в результатедвухстадийной нейтрализации в предлагаемых условиях образуется гекса гональные агрегаты гидроксидов железа, переходящие после сушки в крупные игольчатые кристаллы, В результате непрерывной нейтрализации образуется мелкозернистый осадок гидроксидов железа, после сушки он переходит в неупорядоченные мелкие кристаллы. Поскольку эффективность . процесса фильтрования зависит от размера агрегатов в суспенэии, то суспензия гидроксидов железа, образующаяся в предлагаемых условиях нейт- рализации и имеющая более крупные агрегаты, фильтруется намного лучше суспенэии, образующейся в результате обычной нейтрализации - производительность фильтрации повышается до 15-28,5 кг/м ч против 1,2-4,7 кг/м ч1 формула изобретения Способ переработки отработанных травильных растворов, содержащих соли железа, включающий двухстадийную нейтрализацию их аммиаком до рН 3-6 на первой стадии и рН 9-1 0 на второй стадии и последующую фильтрацию полученной суспензии с отделе" нием осадка образующихся гидроксидов железа, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью интенсификации процесса фильтрации эа счет получения легкофильтрующегося осадка, на первую стадию нейтрализации раствор подают с отношением Ре /Ге 0,05-0,2уОБЦ ф а суспензию перед второй стадией нейтрализации выдерживают в течение 15-35 мин.1490086 Таблица 2 Показатели эффективности процесса фильтрации рН отстаивания Производительостькг/м ч Удельнаяповерхность,м /г Влаж- ность Удельноесопротивление,х 10 н , м/кг 78 74 74 74 77 131 58 58 58 205 12,3 16,7 16,7 16,8 6,1 9,35 2,70 2,70 2,75 42,30 1,5 3,0 4,5 6,0 8,5 Таблица Э ИзменяющийсяпараметрРе /Реа,дельно опротнв Производи- Влаятельность ность кг/м ч Х дельнаяоверхление,х 10, м/кг нос м,/ 86 58 58 59 66 9,5 78 16,7 74 16,8 74 16,8 74 4,3 81 О, 025 0,05 0,12 0,20 0,30 2,75 2,70 2,70 25,10 а б л и ц а Вид перерабатываемых растворов, нейтра лизуемых аммиачной водой ильтр Удельнаяповерхроизводи- Влажельность ность, г/м ч 7. Удельное сопротивление,х 10 ,м/кг иост м /г 15, 1 3,7 198 Промышленный отработанный сернокислотный раствор Ре/Ре0,12 с выдерзасой Промышленный отработанный сернокислотный раствор Ре /Рещы =3 Ф0,12 без вы дерзки Промышленный отработанный оказатели эффективности процесса фильтрации10 1490086 Прол 5 лжение табл.4 Вид перерабатываемых растворов, нейтралиэуемых аммиачной водой Показатели эффективности процесса фильтрации Удельное сопротив ление, х 10 ,м/ Производи- Влажтельность ность кг/м ч Х дельнаяоверхость,солянокислый раствор Ре /Ре 0,12 с держкой Промышл отработ кислый вор Ре 0,12 бе держки ЬЦвы 2 8,2 нный нный стеьвщ выСоставитель Л.Темироваедактор Т,Парфенова Техред И.Дидык Корректор С.Шек Заказ 3639 2 ираж 43 Подписное и ГКНТ ССС НИИПИ сударственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д т Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина