способ переработки отработанных растворов

Формула изобретения

Способ переработки отработанных растворов гальванических производств в безводный продукт, включающий обработку сухой композицией, содержащей окись кальция, в количестве 300-400 г/л, отличающийся тем, что при переработке отработанных растворов, содержащих поливалентный р или d металл, обработку ведут композицией, содержащей дополнительно сульфат алюминия, мольная доля которого в композиции составляет 0,1-0,15, причем суммарное количество поливалентного р или d металла с учетом содержания алюминия в композиции не менее 0,35 моль/л.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области экологии и защиты окружающей среды и может быть использовано, например, при сухой утилизации отработанных растворов гальванохимических производств в различных областях машиностроения, на металлургических, горно-химических, химических, фармацевтических, энергетических предприятиях.

Известен способ переработки сточных вод гальванического производства, содержащих тяжелые металлы, включающий обработку концентрированных стоков порошкообразной композицией карбоната и бисульфита натрия [1].

Способ обеспечивает получение сухих продуктов комплексного соединения хрома с компонентами добавляемой композиции, связывающих всю фазовую воду раствора в состав кристаллогидратной оболочки, и тем самым исключает образование и сброс минерализованных сточных вод после очистки хромсодержащих стоков. Вместе с тем, присутствие в сухом продукте большого количества сульфатов делает нецелесообразным последующее выделение хрома в металлическом виде, поскольку сульфаты при металлотермической переработке отчасти переходят в металлический хром в виде элементарной серы.

Известен способ переработки концентрированных растворов нанесения гальванических покрытий, предусматривающий обработку сухой композицией с получением безводного продукта, при котором композиция включает смесь 0,1-80% бисульфита и карбоната натрия, 20-99,9% окиси кальция [2]. Способ по совокупности существенных признаков наиболее близок к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа. Способ обеспечивает возможность получения продуктов, содержащих ограниченное количество серы, что при последующем металлотермическом восстановлении хрома до металла позволяет получить последний в виде конструкционно-пригодного материала. Вместе с тем, способ ограничен возможностью утилизации только растворов хромирования.

Задача изобретения состоит в создании способа переработки отработанных растворов обработкой сухой композицией с получением безводного продукта, который позволил бы расширить номенклатуру перерабатываемых отработанных растворов.

Задача решается тем, что в способе переработки отработанных растворов гальванических производств в безводный продукт, включающем обработку сухой композицией, содержащей окись кальция, в количестве 300-400 г/л, согласно изобретению при переработке отработанных растворов, содержащих поливалентный р или d металл, обработку ведут композицией, содержащей дополнительно сульфат алюминия, мольная доля которого в композиции составляет 0,1-0,15, причем суммарное количество поливалентного р или d металла с учетом содержания алюминия в композиции не менее 0,35 моль/л.

Таблица 1 Влияние состава и количества добавляемой композиции на свойства продукта при обработке различных растворов, г/л: (CuSO4 - 200, H2SO4 - 2,5; NiSO 4 - 180, NiCl2 - 20, Н 3ВО3 - 40; ZnSO4 - 200, Na2SO4 - 80 и др.)
№ п/п	Мольная доля компонентов	Количество вводимой композиции, г/л	Свойства продукта
1	СаО - 1	300	Жидкая эмульсия
	Al2(SO 4)3 - 0
2	СаО - 1	400	Жидкая эмульсия
	Al2(SO4) 3 - 0
3	CaO - 0,95	300	Жидкая эмульсия
	Al 2(SO4)3 - 0,05
4	CaO - 0,9	300	Рыхлые
	Al2(SO 4)3 - 0,1		увлажненные
			кристаллогидраты
5	CaO - 0,85	300	Рыхлые
	Al 2(SO4)3 - 0,15		увлажненные
			кристаллогидраты
6	CaO - 0,85	400	Рыхлые
	Al2(SO 4)3 - 0,15		увлажненные
			кристаллогидраты
7	CaO - 0,85	200	Жидкая эмульсия
	Al2(SO4) 3 - 0,15

При этом образуется комплексное соединение, строение которого отражается следующей структурной формулой:

A_a[B_вL_l]·nH₂ O,

где А - катион внешней сферы - щелочной или щелочноземельный металл, например кальций;

В - поливалентный (валентность больше 2) р или d металл, например алюминий, железо, хром и др. - комплексообразователь;

L - лиганд, например сульфат-ион;

Н₂О - кристаллизационная вода;

а, в, l, n - стехиометрические коэффициенты;

при этом n соответствует соотношению молярных концентраций воды и поливалентного металла в растворе.

В пользу образования такого соединения говорит то, что возможность получения безводного продукта за счет образования гипса CaSO₄ не достигается в отсутствии комплексообразователя даже при количестве вводимой композиции, большем чем 400 г/л (табл.2).

Таблица 2 Влияние количества и состава смеси СаО+Na2SO 4, добавляемой к 1 литру воды, на характеристику продукта.
№ п/п	Количество компонентов в смеси, г		Характеристика продукта
	СаО	Na4SO4
1	400	-	Жидкая эмульсия
2	400	10	Жидкая эмульсия
3	400	100	Жидкая эмульсия
4	400	200	Жидкая эмульсия,
			подвижный осадок на дне
5	400	500	Жидкая эмульсия,
			подвижный осадок на дне
6	400	1000	Плотный осадок со слоем
			жидкости на поверхности

При переработке растворов, содержащих не менее 0,35 моль/л соединений металлических р или d элементов, например алюминия, хрома, железа, роль комплексообразователя выполняют сами эти металлы (табл.3).

Таблица 3 Влияние концентрации комплексообразователя в растворе на характеристику продукта.
№ п/п	Состав отработанного раствора			Добавляемая композиция		Характеристика продукта
	компоненты	г/л	Моль/л	г/л	Мольная доля компонентов
1	FeCl3	300	1.85	300	СаО-0,9	Рыхлые увлажненные кристаллогидраты
					Al2(SO 4)3 - 0,1
2	FeCl3	300	1,85	300	CaO - 1,0	-"-
3	CrO3	300	3	300	СаО - 0,9
					Al2(SO4) 3 - 0,1	-"-
4	CrO 3	300	3	300	CaO - 1,0	-"-
5	NaOH	200	5	300	CaO - 0,95
	Na[Al(OH)4]	20,7	0,175		Al2 (SO4)3 - 0,05	-"-
6	NaOH Na[Al(OH)4]	200 20,7	5 0,175	300	CaO - 1,0	Жидкая эмульсия

При переработке растворов, содержащих менее 0,35 моль/л металлических р или d элементов, недостающее количество комплексообразователя компенсируют введением сульфата алюминия (табл.3, 4, 5).

Таблица 4 Влияние состава добавляемой композиции на характеристику продукта
№ п/п	Состав отработанного раствора		Добавляемая композиция		Характеристика продукта
	компоненты	г/л	г/л	Мольная доля компонентов
1	HCl	300	300	СаО - 1,0	Жидкая
	ZnCl2	25			эмульсия
2	HCl	300	300	СаО - 0,9	Рыхлый увлажненный
	ZnCl 2	25		Al2(SO 4)3 - 0,1	кристаллогидрат
3	H 2SO4	500	400	СаО - 1,0	Жидкая
	HCl	10			эмульсия
	HNO3	500
4	Н 2SO4	500	400	СаО - 0,9	Рыхлый увлажненный
	HCl	10		Al2(SO4) 3 - 0,1	кристаллогидрат
	HNO 3	500
5	H2 O	1000	300	СаО - 1,0	Жидкая
	примеси	следы			эмульсия
6	Н2О	1000	300	СаО - 0,9	Рыхлый увлажненный
	примеси	следы		Al2(SO 4)3 - 0,1	кристаллогидрат

Добавляемое количество соли алюминия обеспечивает возможность получения комплексной соли приведенного состава, количество которой совместно с солью такого же состава, образованной содержащимся в обрабатываемом растворе р или d металлом, позволяет связать всю жидкую воду в кристаллогидратную оболочку. При этом образуется рыхлый осадок, практически лишенный фазовой жидкой воды. Дальнейшая досушка осадка в естественных условиях дает совершенно сухой порошкообразный продукт. Таким образом, предлагаемая технология позволяет исключить образование жидких стоков при утилизации отработанных растворов любого состава.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №1819863, кл. C 02 F 1/52, 1/62; C 01 G 37/02 - 1992.

2. Патент России №2218311, кл. C 02 F 1/62; C 02 F 103/16 - 2003.