способ переработки полиметаллических отходов производства

Формула изобретения

Способ переработки полиметаллических отходов производства, включающий обработку известковым молоком, разделение осадка и раствора, отличающийся тем, что обработку известковым молоком ведут в три стадии, причем на первой стадии при рН 3,0-4,5, на второй стадии в присутствии солей хлорноватистой кислоты при рН 3,5-5,5 до окислительно-восстановительного потенциала 380-520 мВ, затем образующийся железосодержащий осадок отделяют от раствора, который обрабатывают при рН 6,5-8,5 до окислительно-восстановительного потенциала 600-1200 мВ, после чего пульпу фильтруют, марганецсодержащий осадок отделяют от раствора, промывают и сушат.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано на химико-металлургических предприятиях при комплексной переработке отходов производства, в частности для избирательного извлечения железа и марганца из отходов производства.

Известен способ переработки полиметаллических отходов производства - сточных вод, содержащих железо и марганец (см. Красавцев Г.Н., Ильичев Ю.И., Кашуба А.И. Рациональное использование и защита водных ресурсов в черной металлургии. М.: Металлургия, 1989. С.111, 112), который заключается в обработке стоков щелочным реагентом - известковым молоком до рН 8-10, отстаиванием их, обезвреживании получаемого шлама и складировании его на полигоне отходов.

Недостатком этого способа являются большие затраты на обезвреживание шлама и безвозвратные потери железа и марганца.

Наиболее близким из известных аналогов к заявленному изобретению по совокупности признаков и назначению является известный способ переработки полиметаллических отходов производства - растворов от гидроразмыва отходов титанового производства, содержащих железо, марганец, хром и другие металлы. Известный способ включает обработку кислых стоков от гидроразмыва отходов титанового производства - отработанного расплава титановых хлораторов известковым молоком до рН 8,0-8,5, обработку флокулянтом, фильтрование образующейся пульпы, разделение осадка и раствора с получением осадка суммы оксигидратов металлов (Fe, Mn, Cr и др.) влажностью 55-70% и складирование осадка на полигоне отходов (см. Технология локальной нейтрализации кислых растворов от гидроразмыва отходов титанового производства / Цветные металлы. 1992, №6. С.48-49), принят за прототип.

Недостатком этого способа является отсутствие избирательности процесса по известному способу: из исходных растворов в осадок выделяется суммарный полиметаллический концентрат, обладающий невысокими потребительскими свойствами.

Заявленное техническое решение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении избирательности процесса извлечения железа и марганца из отходов производства. Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявленного изобретения, заключается в повышении степени разделения железа и марганца и увеличении степени очистки Fe от Mn и Mn от Fe.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном способе, включающем выщелачивание - “гидроразмыв” отходов производства, отделение нерастворимого остатка от раствора, обработку раствора известковым молоком, отделение получаемого осадка, особенность заключается в том, что обработку известковым молоком ведут в три стадии, причем на первой стадии - при рН 3,0-4,5, на второй стадии - в присутствии солей хлорноватистой кислоты при рН 3,5-5,5 до окислительно-восстановительного потенциала 380-520 мВ, затем образующийся железосодержащий осадок отделяют от раствора, который обрабатывают на третьей стадии в присутствии солей хлорноватистой кислоты при рН 6,5-8,5 до окислительно-восстановительного потенциала 600-1200 мВ, после чего марганецсодержащий осадок отделяют от раствора, промывают и сушат.

Анализ совокупности признаков заявляемого изобретения, нового порядка выполнения действий, новых приемов их выполнения и достигаемого при этом результата показывает, что между ними существует вполне определенная причинно-следственная связь, выражающаяся в следующем.

Экспериментально установлено, что переработка полиметаллических отходов растворов, содержащих Fe, Mn, Cr, Sc, Th, Al, Ti, Zr и др. металлы, проводится в три стадии:

- на первой стадии: известковым молоком до рН 3,0-4,5 для избирательного извлечения из раствора хрома, редких, рассеянных и радиоактивных металлов;

- на второй стадии: при рН 3,5-5,5 в присутствии солей хлорноватистой кислоты до окислительно-восстановительного потенциала 380-520 мВ, отделение образующегося Fe(Mn)-содержащего осадка от раствора;

- на третьей стадии: обработка полученного раствора при рН 6,5-8,5 до окислительно-восстановительного потенциала 600-1200 мВ обеспечивает избирательное выделение из растворов индивидуальные соединения железа и марганца в форме продуктов, пользующихся спросом у потребителей.

Проверка соответствия заявленного изобретения требованиям “изобретательского уровня” в отношении совокупности существенных признаков свидетельствует о том, что предлагаемый способ не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, приведены в примерах. В качестве полиметаллических отходов производства, содержащих Fe и Mn, использовали растворы, образующиеся при растворении (“гидроразмыве”) отходов производства тетрахлорида титана, их предварительной обработке известковым молоком до рН 4,0± 0,5 и отделении осадка оксигидрата хрома (примесей других металлов) и содержащие, г/дм³: 20 Fe(II), 5 Mn(II) и 180 хлоридов Na, K, Mg, Ca. Этот раствор перерабатывали по известному (прототипу) и предлагаемому способу.

Пример 1

По предлагаемому способу раствор, очищенный от хрома, редких радиоактивных металлов, обрабатывали известковым молоком в присутствии кальциевой соли хлорноватистой кислоты. Обработку вели последовательно: сначала до значения окислительно-восстановительного потенциала 450 мВ и рН 4,0 (корректировка известковым молоком). Выделившийся осадок оксигидрата железа (Fе₂О₃ · nН₂О) с примесями марганца отделяли от раствора, промывали и высушивали. Затем обработку раствора вели до значения окислительно-восстановительного потенциала, 1000 мВ и рН 7, после чего осадок оксигидрата марганца (MnО ₂· nН₂О) с примесями железа отделяли от хлоридного раствора и промывали. Суммарная степень извлечения железа и марганца на двух стадиях - более 99,9% (качественной реакцией железо и марганец в фильтрате после второй стадии не обнаружены). Степень очистки железа от марганца, рассчитанная (Fe/Mn)_кон.:(Fe/Mn)_исх., составила 47; степень очистки марганца от железа (Mn/Fe)_кон.:(Mn/Fe) _исх. 200.

В параллельных опытах осаждение вели по известному способу (прототипу) известковым молоком до рН 8-10. Суммарная степень извлечения железа и марганца также составила более 99,9%, однако разделения этих металлов по известному способу не происходит, то есть избирательность процесса отсутствует: в осадок оксигидратов металлов одновременно выделяется и железо, и марганец.

В примерах 2-5 приведены результаты опытов, в которых параметры процесса (величины рН, окислительно-восстановительный потенциал) выходят за рекомендуемые пределы.

Пример 2

То же, что в примере 1, но раствор обрабатывают при рН 3 до U 450 мВ. Степень очистки марганца от железа снизилась до 5.

Пример 3

То же, что в примере 1, но раствор обрабатывают при рН 6 до U 600 мВ. Степень очистки железа от марганца снизилась до 20.

Пример 4

То же, что в примере 1, но раствор после отделения осадка оксигидрата железа (III) обрабатывают при рН 8 до U 600 мВ. Степень извлечения марганца снизилась до 80.

Пример 5

То же, что в примере 1, но раствор после отделения осадка оксигидрата железа (III) обрабатывают при рН 7 до U 1150 мВ. Суммарная степень извлечения железа и марганца более 99,9%. Степень очистки железа от марганца 46, а марганца от железа 190, однако при этом происходит неоправданно большой расход кальциевой соли хлорноватистой кислоты.

В примерах 6 и 7 приведены результаты опытов, в которых параметры процесса находятся в оптимальных - рекомендуемых значениях.

Пример 6

То же, что в примере 1, но раствор обрабатывали сначала при рН 4 до U 400 мВ, а затем (после отделения осадка) при рН 7 до U 650 мВ. Суммарная степень извлечения железа и марганца более 99,9%. Степень очистки железа от марганца 52, а марганца от железа 45.

Пример 7

То же, что в примере 1, но раствор обрабатывали сначала при рН 5 до U 500 мВ, а затем - при рН 8 до U 1100 мВ. Суммарная степень извлечения железа и марганца более 99,9%. Степень очистки железа от марганца 45, а марганца от железа 220.

Таким образом, предложенный способ позволяет с высокой избирательностью перерабатывать полиметаллические отходы производства, содержащие соединения железа и марганца и получать их в форме продуктов, пригодных для дальнейшей реализации.