Способ очистки сбросных растворов

 

СПОСОБ ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ РАСТВОРОВ , содержащих цинк, кадмий и таллий, включающий обработку их содой и последующее фильтрование, отличающийся тем, что, с целью . повышения степени очистки и упрощения процесса, обработку содой ведут до рН 7,2-7,8, фильтрование раствора осуществляют с использованием полимерного изделия с коэффициентом фильтрации 1810 - 45 см/с и содержа нием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, 6,3 11 ,6 мг-экв/г при объёмной скорости 300-400 уд,об./ч с получением фильтрата и кека со.сбрасыванием фильтрата и Продувкой полимерного изделия сжатым воздухом в противотоке с периодичностью 30-60 мин и последующей обработкой его водным раствором серией кислоты концентрацией 100-200 г/л и с периодичностью 2-5 ч.

(19) (И) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) С 22 В 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛ 9 ИЗОВРЕТЕ Т (21) 3563066/22-02 (22) 10.01.83

° (46) 23.06,84. Бюл. 9 23 (72) Н.Я.Любман, Г.K .Èìàíãàýèåâà, И.С. Багаев, Ю.П.Шлемов, С. С,К осокина, Я.Ç.Бейлин, Б.Я.Миньков и В.В.Яцук (71) Усть-Каменогорский свинцовоцинковый комбинат н. Государственный научно-исследовательский и проектный институт по обогащению руд цветных металлов Казмеханобр (53) 669.5:862:873.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельствд СССР

Р 277755, кл. С 22 В 61/00, 1969.

2. Коленкова М.A., Крейн О.Я.

Металлургия рассеянных и легких ред» ких металлов, М., Металлургия, 1977, с. 105. (54) (57) СПОСОБ ОЧИСТКИ СБРОСНЫХ PACTВОРОВ, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающий обработку их содой .и последующее фильтрование, о т л ич а ю шийсятем, 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 18 ° 10 4 - 45 10 4 cM/c н 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 изделия I сжатым 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.

1098967

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к способам очистки сбросных растворов с целью извлечения цветных металлов и охраны окружающей среды.

Известен способ извлечения таллия S иэ растворов сорбцией на карбоксильном катионите в солевой форме с последующей десорбцией кислотой при 50100 С (1) .

Недостатком указанного способа яв- 10 ляются высокие энергозатраты, Наиболее близким к изобретению яв ляется способ очистки сбросных растворов, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающий обработку их содой и последующее фильтрование t2) .

Однако известный способ характеризуется невысокой степенью очистки и сложностью осуществления процесса, так как не позволяет выделять и количественно извлекать таллий, и сложен, 20 поскольку приходится фильтровать через обычные тканевые перегородки трудноотделяемые осадки неопределенного состава и строения.

Цель изобретения — повышение степени очистки и упрощение процесса, Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки сбросных растворов, содержащих цинк, кадмий и таллий, включающему офработку их содой и последующее фильтрование обработку солей ведут до рН 7,2-7,8, фильтрование раствора осуществляют с использованием полимерного изделия с коэффициентом фильтрации 18 F 10 4 - 35

45 10 4 см/с и содержанием 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 сбра40 сыванием фильтрата и продувкой полимерного изделия сжатым воздухом в противотоке с периодичностью 3060 мин и последующей обработкой его водным раствором серной кислоты кон- 4 центрацией 100-200 г/л и с периодичностью 2-5 ч, Предлагаемый crroco6 очистки сброс ных растворов, содержащих совместно цинк, кадмий и таллий, включает сле дующие операции: дозировка в очищае- 50 мый раствор соды с достижением рН

7,2-7,8; подбор иэделия при варьировании его коэффициента фильтрации в пределах 18 ° 10 4 — 45 10 см/с и содержани я гидроксильных групп, этери-э5 фицируемых уксусным ангидридом, в пределах 6, 3-11,6 мг-экв/г; пропускание раствора с рН 7,2-7,8 через подобранное полимерное иэделие; отдувка сжатым воздухом; обработка по- gg лимерного изделия (элюирование сорбированного таллия) водным раствором серной кислоты, Согласно предлагаемому способу цинк и кадмий удаляются в виде карбонатсодержащих осадков, а таллий ионообменно связывается полимерным изделием, т,е. процесс очистки складывается из осаждения, совмещенного с ионным обменом. Характер совмещения определяется подобранным полимерным изделием, конкретнее тем, как изделие соответствует составу очищаемого раствора.

Процесс оптимально протекает при рН 7,2-7,8, поскольку в этом диапазоне значений рН при добавлении соды достигается практически полное осаждение карбонатов цинка и кадмия, а находящийся в растворенном состоянии таллий наиболее глубоко связывается в комплексные соединения гидросильными группами полимерного фильтрующего изделия.

Коэффициент фильтрации полимерного фильтрующеro изделия в пределах

18 ° 10 — 45 -10 см/с обеспечивает высокие ск арости протек ани я о бр а батываемых растворов (300-400 уд. об. /ч) и в то же время высокую внутреннюю развернутую поверхность микропор для полного и глубокого связывания таллия при пропускании обрабатываемого раствора через иэделие. При значении коэффициента фильтрации меньше

18 10 4 см/с не обеспечивается необходимая объемная скорость (300400 уд.об./ч), а при значении коэффициента фильтрации больше 45. 10 см/с быстрб наступает проскок таллия в фильтрат (содержание таллия в объединенном фильтрате более 2 мг/л).

Содержание этерифицируемых уксусным ангидридом гидроксильных групп . в пределах 6,3-11,6 мг-экв/г обеспечивает оптимальную закомплексованность таллия полимерным сорбционным материалом, При содержании гидроксильных групп менее 6,3 мг-экв/г возникают стерические препятствия для комплексообразования и наблюдается быстрый проскок таллия в фильтрат в процессе пропускания очищаемого раствора, При содержании гидроксильных групп более 11,6 мг-экв/г полимерное изделие становится слишком гидрофильным, в результате чего его селективность по таллию падает и оно начинает в заметных количествах сорбировать из раствора и другие примеси, в частности цинк и кадмий.

Объемная скорость 300-400 уд.об./ч оптимальная для глубины очистки раствора от таллия и обеспечения высокой производительности процесса. В этом интервале скоростей обеспечивается максимальная степень извлечения таллия из раствора, Снижение скоростей пропускания ниже 300 уд,об./ч или их повышение выше 400 уд.об./ч приводит к повышению содержания таллия в фильтрате по сравнению с интервалом 300-400 уд.об./ч.

1098967

Периодичность отдувки кека с поверхности полимерного фильтрующего изделия 30-60 мин выбирается с учетом достижения максимальной производительности процесса и максимального содержания твердого в отдуве, При от- 5 дувке сжатым воздухом с периодичнос-. тью ниже 30 мин не достигается высокого содержания твердого в отдуваемой суспензии (около 400 мг/л) . При отдувке сжатым воздухом с периодич- 1() ностью свыше 60 мин резко снижается производительность процесса (ниже

150 л/ч на один стандартный фильтрующий элемент).

Концентрация серной кислоты при элюировании таллия 100-200 г/л является оптимальной. При более низкой концентрации не обеспечивается полное элюирование и регенерация ионогенных групп. При более высокой концентрации выше 200 г/л имеет место неоправданный перерасход серной кислоты без какого-либо технологического выигрыша.

Периодичность элюирования таллия

2-5 ч оптимальная для данного процес- са„ Если периодичность ниже 2 ч, не полностью реализуется максимальная обменная емкость по таллию сорбционного материала и получается разбавленный по таллию элюат. При периодичнос- 30 ти элюирования свыше 5 ч последние порции фильтрата выходят с большим проскоком таллия.

В приведенных примерах в качестве очищаемого раствора испытывают про- 5 ьывную воду после. отмывки вельц-окислов и шлаковозгонов одного из предприятий .свинцово-цинковой промышленности состава, мг/л: цинк 950; кад мий 200; таллий 22; сульфаты 340; хлориды 1020; сумма растворенных солей 2800, В примерах используют полимерные изделия трубчатой конфигурации длиной 250 мм, наружным диаметром 70 мм и внутренним диаметром 45

40 мм. Объем изделия 650 мм. Указанное полимерное иэделие (фильтрующий элемент) помещают в оргстеклянный модуль, в котором с помощью герметизирующих резиновых прокладок и стяжных устройств образовывались две полости: первая полость образована наружной поверхностью фильтрующего элемента и внутренней поверхностью цилиндрической стенки модуля, вторая полость является внутренней полостью цилиндрического фильтрующего элемента. Исходную суспензию подают в первую полость, на поверхности фильтрующего элемента образовывается осадок гидратно-карбонатного кека, фильтрат бО отводится через внутреннюю полость фильтрующеro элемента.

При регенерации фильтрующей спо-, собности полимерного изделия модуль опорожняют и в направлении, обрат- у ном направлению фильтрования, пропускают сжатый воздух в количестве 20 л в течение 5 с, в результате чего с поверхности фильтрующего элемента отдувается осадок и выводится в виде густой суспензии с содержанием твердого 200-250 г/л. Для элюирования сорбированного таллия после опорожнения модуля и отдувки полимерного изделия сжатым воздухом пропускают элюент — горячую (60-70 C) серную кисо лоту концентрации 100-200 г/л, Перед пропусканием обрабатываемой суспензии через фильтрующий элемент пропускают по 10 л технической воды. Промывочная вода с рН 2,5 может быть использована в технологии отмывки вельц-окислов и шлаковозгонов, Пример 1. В качестве полимерного изделия используют фенолФормальдегидный фильтрующий элемент с коэффициентом фильтрования

18 10 " см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируеьых уксусным ангидридом, б, 3 мг-экв/г, К очищенному раствору добавляют техническую соду из расчета 3,7 r на 1 л раствора, После перемешивания в течение

10 мин получают суспензию с содержанием твердого 2,80 г/л, рН 7,2. Суспензию пропускают через полимерное изделие с объемной скоростью 200 л/ч (308 уд,об,/ч) . Через 1 ч скорость пропускания снижается до 145 л/ч, после чего через фильтрующий элемент в обратном 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, цинка

3,4 мг/л, кадмия 0,9 мг/л, Затем сорбированный таллий элюируют 15%-ной серной кислотой с температурой 60 С при периодичности 2 ч. Пропускают через фильтрующий элемент 5 л элюента. одержание таллия в элюате 3,37 г/л-.

После оТМНВКН фильтрующего элемента водой цикл очистки повторяют. В течение 20 циклов получены практически полностью воспроизводимые результаты.

Пример 2. В качестве полимерного изделия используют реэорцинформальдегидный фильтрующий элемент с коэффициентом фильтрования

45 10 см/с и содержанием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, Il б мг-экв/г. К очищаемому раствору добавляют техническую воду из расчета 4,5 r на 1 л раствора. После перемешивания в течение 10 мин получают суспензию с содержанием твердого 2,85 г/л, рН

7,9. Суспенэию пропускают через полимерное изделие с объемной скоростью

260 л/ч (400 уд.об./ч). Через 1 ч скорость пропусканкя снижается до

1098967

С ос т ави тель 3, Б ар анк о в а

Редактор Н.Джуган Техред И. Гергель

Корректор В.Бутяга

Заказ .4323/22 . .Тираж .603 .

ВНИИПИ Государственного комятета СССР .по .делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

П Одпи сиое

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 203"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 очи-15 стки повторяют. В течение 20 циклов получены практически полностью вос.производимые результаты.

Пример 3. В качестве полимерИОгО изделия испОльзуют фильтрующий 20 элемент из пирокатехинформальдегидной смолы с коэффициентом фильтрования

30,5 ° 10 см/с и.содержанием гидроксильных групп, этерифицируемых уксусным ангидридом, 8,9 мг-экв/г. К очи-. 5 щаемому 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 r/ë, 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 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 элюируют

10%-ной серной кислотой с температу- рой 70 С. Пропускают через фильтрую6 щий элемент 5 л элюента. Содержание таллия в элюате 3,24 г/л. После отмывки фильтрующего элемента водой цикл очистки повторяют . В течение 10 циклов получены практически полносTbIo воспроизводимые результаты.

Таким образом, в.предлагаемом споЬобе очистка сбросных растворов, со-) держащих совместно цинк, кадмий и таллий, Осуществляется одновременно от всех указанных элементов, причем степень очистки возрастает по сравнению с известным| по цинку — в 810 раз, по .кадмию — в .12-15 раз, по таллию — в сотни раз, поскольку известный способ вообще не обеспечивает очистки от таллия.

В предлагаемом способе процесс очистки интенсифицируется в 5-7 раз по сравнению с известным (300400 уд,об,/ч против 60-70 уд.об,/ч, считая на объем используемого разделительного материала).

По предлагаемому способу степень утилизации ценных компонентов по цинку, кадмию и таллию соатавляет практически,100Ъ, в то время как по известному способу — соответственно

93, 91 и 2%. Кроме того, используется весьма простая, легко поддающаяся автоматизации аппаратура - стандартные свечевые фильтры, производство которых освоено, отечественной промышленностью, в то время как по известному способу используется малопроизводительное оборудование, труд.но поддающееся автоматизации (рамные фильтры, фильтр-прессы и т.д.), Экономический эффект от использования изобретения составляет 160 тыс. руб,