Способ обработки осадков сточных вод гальванических производств

 

Использование: выделение меди и железа из осадков сточных вод гальванических производств. Сущность изобретения: осадки обрабатывают сернистым ангидридом при температуре 40-50°С в присутствии роданид-ионов . Соотношение S02:(Cu + Fe) (4,5-7,6):1, Количество роданид-ионов эквивалентно содержанию меди в осадке. Степень извлечения . 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 02 F 1/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) Д ° 1, а, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ -"" ". :.", К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4864075/26 (22} 27.07,90 (46) 28.02,93, Бюл. N 8 . (71) Институт химии АН МССР (72} Н.Т. Окопная и О.В. Ковалева (56) Авторское свидетельство СССР

N 1474098, кл. С 02 F 1/46, 1989. (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОСАДКОВ СТОЧН6!Х ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ (57) Использование: выделение меди и железа из осадков сточных вод гальванических производств. Сущность изобретения: осадки обрабатывают сернистым ангидридом при температуре 40-50 С в присутствии роданид-ионов. Соотношение 302:(Cu + Fe) =

=(4,5 — 7,6):1. Количество роданид-ионов эквивалентносодержаниюмеди в осадке. Степень извлечения меди-98%. 4 табл.

Изобретение относится к обработке осадков сточных вод гальванических произ.водств с высоким содержанием ионов железа и меди и может быть использовано на . предприятиях приборостроительной промышленности, . Цель изобретения — обеспечение возможности разделения компонентов осадка — железа и меди, а также повышение степени извлечения меди. Пример 1. Железо-медные осадки, полученные при очистке сточных вод приборостроительных предприятий от ионов тяжелых металлов, подают в подогреваемый реактор, перемешивают с водой, в полученную суспензию, содержащую 2 г/л

Сц(И) и 2 г/л Fe(I II), добавляют раствор, содержащий роданид-ионы в количестве, эквивалентном содержанию меди в осадке (2 г/л

CNS ), и при 40-50 С дозируют сернистый ангидрид в количестве (4,5-7,6):1. Количество 30z регулируют скоростью подачи газа (по используемому ротаметру) в течение

3 мин и выдерживают суспенэию в течение 40 мин для созревания и оседания не,, Ы„„1798324 А1 растворимого в воде — и кислотах осадка роданида меди (i). Полное отделение осадка достигается фильтрацией, Содержание меди в фильтрате составляет 2,1-2,3% от исходного количества.

: Исходный железо-медный осадок представляет собой смесь гидроксидов метал.лов, основными компонентами которого являются гидроксид железа и гидроксид меди:

Ингредиенты мас. %

Ее(ОН)з 46 — 47,24

С0(0 Н)2 43,8 — 46,6

Мд(ОН)2 1,2-1,7

Са(ОН)2 0,86 — 0,94

Еп(ОНЬ 0,28 — 0,46

Сг(ОН)з . 0,64 — 0,85

Ni(OH)z 0,94 — 1,25

КОН 0,02 — 0,03.

NaOH 0,15 — 0,25

При этом в реакторе протекают следующие основные реакций;

SOz+ Н20=НгЗОЗ (1)

2Ре(ОН)з+ 2НгЯОз+ О =

= 2FeS04+ 5Н20 (2) 1798324

2Си(ОН)2+ Н250э = Cu2S04+ ЗН20 (3)

Cu2SO4 + 2KCNS = 2CuCNS + K2SO4 (4)

При доэировании сернистого ангидрида в водную суспенэию железо-медного осадка происходит образование сернистой кислоты, которая способствует не только растворению осадка, но одновременно и восстановлению его компонентов — гидроксида железа и гидроксида меди, до ионов с более низкой валентностью — Fe(ll) и Cu(t), Растворившаяся и химически восстановленная часть осадка, основу которой составляет Cu(l), взаимодействует с присутствующими в среде ионами CNS, образуя при этом нерастворимый в воде и кислой среде кристаллический осадок CuCNS, который оседает на дно отстойника.

Роданид меди обладает высокой гидравлической крупностью, легко оседает, обезвоживается и утилизируется. Благодаря низкой растворимости роданида меди(!) достигается высокая степень (97,5 — 98,4%) извлечения меди из железо-медных осадков.

Повышение температуры до 40 — 50 С приводит к ускорению восстановительного действия газообразного сернистого ангидрида на Cu(OH)2 и Fe(OH)a. В найденном оптимальном интервале температур 4050 С продолжительность обработки железо-медного осадка составляет 30 — 60 мин 11Т, Нагревание способствует также повышению укрупненности и оседаемости частиц осадка CuCNS, что ускоряет процесс извлечения меди из осадка, Результаты обработки осадков сточных вод гальванических производств приведены в табл, 1 — 4.

Как видно из данных табл, 1, повышение температуры более 50 С нецелесообразно, так как это, хотя и способствует значительному ускорению реакции восстановления

Fe(ill) до Fe(ll) только в первые 10 — 20 минут, в дальнейшем не влияет на скорость процесса, и уже через 30 минут остаточные концентрации ионов Cu(lit) и Fe(ll) при этих температурах практически не отличаются, Помимо этого, повышенная температура в дальнейшем приводит к частичному растворению образовавшегося осадка CuCNS, чем и объясняется некоторое повышение содержания ионов Си в растворе в этих условиях.

Понижение температуры менее 40 С приводит к резкому уменьшению скорости восстановления ионов Fe(III), Увеличение соотношения 302/Fe с 2,6 до 3,2 способствует уменьшению концентрации ионов Fe(ltl) в растворе (табл, 2). Однако дальнейшее увеличение этой величины до 4,6 не приводит к улучшению параметров процесса, Следовательно, оптимальным значением соотношения SO2/Fe в данном случае следует считать 3,2:1.

Из данных табл. 3 видно, что уменьшение соотношения SO2/Cu менее 6,8:1 приводит к замедлениЮ скорости восстановления ионов Cu(ll) до Cu(i) и увеличению времени процесса, в то время как увеличение соотношения выше этой величины не способствует ускорению процесса.

"5 Опыты показали. что в оптимальном интервале температур количество SO2, пошедшее на восстановление железа и меди в смеси, меньше, чем при восстановлении каждого из этих элементов в отдельных рас20 творэх. Причем как реакция их восстановления, так и осаждение и отделение осадка

CuCNS протекают намного быстрее.

Таким образом, исходя из оптимальных з+ величин соотношений для Си и Ее, отношение количества S02 к сумме (Cu2 + Fe ) должно составить (6,8+3,2) = 10:1. В то же время, как следует из данных табл, 4, для

2+ 3+ восстановления ионов Cu2 + Fe достаточно соотношения 5:1 для того, чтобы скорость процесса совместного восстановления ионов Си и Fe была такой же, как и вос2+ 3+ становления этих ионов по отдельности.

Увеличение этого соотношения вплоть до

7,6:1 практически не влияет на скорость вос35 становления ионов Fe(ill) и Си(Н}, а уменьшение ниже 4,5:1 приводит к существенному замедлению восстановления Си, практически не влияя нэ восстановление Fe(ttt), Таким образом, соотношение SO2/(Fe +

40 Сг2 ) = (4,5 — 7,6):1, можно считать.оптимальньил, При, таких соотношениях SO2/(Fe +Cu) в растворе сохраняется определенное количество сернистого ангидрида, что препятст45 вует окислению ионов Fe(ll) растворенным кислородом, а также кислородом воздуха до ионов Fe(ltl). Дальнейшее повышение соотношения более 7.6:1 приобретает смысл лишь только при очень длительном хранении реагента Fe(ll) перед его использованием в качестве восстановителя для очистки хромсодержащих сточных вод, Предложенный способ позволяет разделить основные компоненты железо-медного осадка, извлечь из него и вернуть в производство ценный металл — медь, а железо в виде раствора соли FeS04, содержащего остаточные количества 302 использовать в процессе очистки хромсодержащих сточных вод для восстановления Cr(VI) в Cr Извле1798324 чение меди (которая не участвует в реакции восстановления Cr(VI) в Cr и является балластом), способствует уменьшению обьемов используемого железосодержащего реагента в процессе очистки хромсодержащих сточных вод, что имеет существенное значение для осуществления технологии.

Формула изобретения

Способ обработки осадков с очных вод гальванических производств, включающий введение сернистого ангидрида, о т л и ч аю шийся тем,. что, с целью обеспечения возможности разделения компонентов осадка и повышения степени извлечения

5 меди, в осадки предварительно вводят раствор, содержащий роданид-ионы, в количестве, эквивалентном содержанию меди в осадках, а обработку сернистым ангидридом ведут при 40 — 50 С при соотношении

10 302.(Cu(II) + Fe(III)) = (4,5-7,6):1.

Таблица 1

Влияние температуры на восстановление ионов Fe(lll) до Fe(ll) и Cu(ll) до Cu(l) при соотношении S02:(Cu(ll) + Fe(lll)) = 4,8:1

Остаточные количества ионов Cu(lf) и Fe(ll!), мг/л темпе ат а,оС

Время, мин

400С

25 С

35 С

50 С

60 С

Cu ll) Fe Ш Cu II

Cu ll

Cull Fe Ill

Fe Ш Сu II Fe ill

Fe lll

20

40

90

* Цифры в скобках означают % восстановления соответствующих ионов

Таблица 2

Влияние соотношения S02/Fe на остаточное содержание ионов Fe(Ill) в растворе при 40 С

1530 (23,5)

1200 (40)

735 (63,3)

680 (67,5)

490 (75,5)

340 (83,0)

95,0

500 (75) 250 (87,5) 144 (92,8) 120 (94}

1 IO (94,5) 100 (95,0) 84

95,6) 936 (55,2) 520 (74}

470 (76,3) 350 (82) 240 (88) 130 (93,5) 86

95,7

240 (88,1) 145 (92,5) 110 (94,3) 107 (94,6) 93 (95,2) 56 (96,7) 51

97,2

390 (80,5) 227,5 (88,6) 97,5 (96,1) 45 (97,7) 35 (98,2) 30 (98,5) 28

98,6

87 (95,6) 65 (96,6) 49 (97,7) 43 (97,9) 37 (98, 1) 32 (98,4) 30

98,5

55 (97,2) 48 (97,5) 45,6 (97,7) 44 (97,8) 40 (98,0) ЗЗ (98,3) 31

98,4

81 (96,9) 72 (96.4) 62 (96,9) 59 (97,0) 54 (97,3) 38 (98, 1) 36

98,2

55 (97,2)

48 (97,6)

45 (97,7)

43 (97.3)

40,5 (98,0)

34 (98,3)

30 (98,5

79 (96,0) 73 (96,5) 63 (96,3) 60 (97,0) 52 (97,4) 33 (98,3) 35

98,6

1798324

Таблица 3

Влияние соотношения SOz/Cu на остаточные количества ионов Cu(ll) в растворе при 40ОС

ТаблиЦа 4 с

Влияние соотношения SOz (Cu + Fe) на остаточные количества ионов Ре(Ш) и См(П) в растворе при 40 С

Составитель Н. Окопная

Редактор Т, Горячева Техред M.Mîðãåíòàë Корректор T. Палий

Заказ 750 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская ыаб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", i. Ужгород. ул.Гагарина, 101