Способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства

 

Изобретение относится к способу обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающему их обезвоживание, смешивание с углеродом и последующее сплавление с железом образованной при этом шихты. Сущность: перед сплавлением с железом проводят частичное восстановление присутствующих в шихте металлсодержащих окислов путем размещения шихты в реактор и проведения восстановления металлов-примесей, предпочтительно токсичных, при поддержании температуры на уровне температуры испарения самого трудноиспаримого из металлов-примесей, из образовавшихся при этом газообразных продуктов отбирают металлы-примеси путем прокачки газообразных продуктов через зону охлаждения с их охлаждением до температуры конденсирования паров самого легкоиспаримого из металлов-примесей. При этом углерод используют в количестве, достаточном для полного восстановления всех металлосодержащих окислов осадка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к обработке и утилизации отходов производства, предпочтительно хромсодержащих отходов гальванического производства.

Известен способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их пропускание через электролизер с анодами из железа или алюминия. Под действием постоянного тока ионы анодов переходят в раствор и в результате гидролиза образуют нерастворимые в воде гидроокиси, выполняющие роль коагулянта. В электролизере происходят процессы восстановления хрома, коагуляции и отделения образующегося осадка с последующим осветлением воды от взвеси в отстойнике [1] Недостаток этого технического решения его недостаточная безопасность (выделение в процессе электролиза взрывоопасных газовых смесей), необходимость использования громоздкого оборудования и недостаточно целесообразная схема процесса, при котором осуществляется связывание одних компонентов с образованием других, хотя и менее токсичных.

Известен также способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их обезвоживание, смешивание с углеродом и последующее сплавление с железом образованной при этом шихты [2] Недостаток этого технического решения недостаточно полное извлечение хрома из отходов (извлекается порядка 85% хрома, содержащегося в осадке). Кроме того, при наличии окислов токсичных металлов (например, кадмия) неизбежно их восстановление и выброс в атмосферу или же потребуются дополнительные операции по очистке выбросов токсичных примесей.

Цель изобретения повышение степени извлечения хрома, содержащегося в осадке хромсодержащих отходов гальванического производства, при высокой степени утилизации всех компонентов отходов и качественном связывании продуктов обезвреживания осадков, исключающем их неконтролируемое распространение.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, выражается в том, что в процессе обезвреживания осадка отходов гальванического производства производится материал, пригодный для использования в металлургии в качестве легирующего компонента, не содержащий токсичные примеси.

Цель достигается тем, что способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства, включающий их обезвоживание, смешивание с углеродом и последующее сплавление с железом образованной при этом шихты, отличается тем, что перед сплавлением с железом проводят частичное восстановление присутствующих в шихте металлосодержащих окислов путем размещения шихты в реактор и проведения восстановления металлов-примесей, предпочтительно токсичных, при поддержании температуры на уровне температуры испарения самого трудноиспаримого из металлов-примесей, из образовавшихся при этом газообразных продуктов отбирают металлы-примеси путем прокачки газообразных продуктов через зону охлаждения с их охлаждением до температуры конденсирования паров самого легкоиспаримого из металлов-примесей. При этом углерод используют в количестве, достаточном для полного восстановления всех металлосодержащих окислов осадка.

На чертеже показана схема установки, реализующей предлагаемый способ.

На чертеже показаны термическая печь 1, холодильник 2, источник 3 движения газовой смеси, циркуляционный канал 4.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Жидкие отходы гальванического производства (металлосодержащие окислы) обезвоживают одним из известных способов, например механическим, с использованием горизонтальных шнековых центрифуг и последующей сушкой.

Далее известным способом, например химическим анализом, определяют химический состав осадка и выявляют наличие (или отсутствие) примесей окислов токсичных металлов, присутствие которых в конечном продукте нежелательно.

Затем осадок перемешивают с углеродом (в виде графита, древесного угля и т.п.), количество которого принимают из условия достаточного для полного восстановления всех металлосодержащих окислов осадка.

Подготовленную таким образом шихту помещают в контейнер, который вводят в термическую печь 1, предпочтительно проходную. Вход и выход печи 1 связывают циркуляционным каналом 4, включающим последовательно соединенные холодильник 2 и вентилятор (источник 3).

Осуществляют разогрев термической печи 1 до температуры, обеспечивающей восстановление окислов токсичных металлов, содержащихся в обезвоженном осадке (целесообразно, чтобы температура в реакционной зоне соответствовала температуре испарения самого трудноиспаряемого из восстанавливаемых токсичных металлов).

В результате этого в реакционной зоне находятся пары восстановившихся токсичных металлов, пары восстановившихся нетоксичных металлов, химически менее активных, чем токсичные, и смесь окислов металлов, химически более активных, чем токсичные с остатками непрореагировавшего углеродсодержащего материала.

Газовую смесь, находящуюся в реакционной зоне (в муфеле печи 1), приводят в движение по циркуляционному каналу 4, включив вентилятор 3 в работу. При проходе газовой смеси через холодильник 2 она охлаждается до температуры конденсации паров самого летучего из восстанавливаемых токсичных металлов. Пары металлов, содержащиеся в газовой смеси, конденсируются, осаждаясь на стенках газопропускного канала холодильника 2. Далее газовая смесь, очищенная от паров токсичных металлов, возвращается в реакционную зону (термическую печь 1).

Указанную операцию по циркуляции газового потока повторяют до завершения процесса удаления токсичных металлов, после чего полученный таким образом материал охлаждают и используют для сплавления с железом при температуре порядка 1400^оС. При этом металлосодержащие окислы шихты вступают в реакцию с углеродом, непрореагировавшим на стадии частичного восстановления шихты, и восстанавливаются до соответствующих металлов.

П р и м е р. Используются шламы гальванического производства Владивостокского инструментального завода, получаемые после гальванических и промывочных ванн термического отделения, которые обезвоживают посредством вакуум-фильтра.

Химический анализ показал присутствие в осадке окислов железа, хрома, кадмия и цинка при наличии небольших количеств молибдена и вольфрама.

Процесс обезвреживания осадка осуществляют на установке, включающей основную термическую печь проходную термическую печь марки СЧОЛ 0,25 1/12,5 И1, с кварцевым муфелем ⊘ 40 мм, холодильник, выполненный в виде кассеты, содержащей медные охлаждаемые вкладыши, в качестве вентилятора использован обычный настольный вентилятор, модернизированный следующим образом: на валу вентилятора, пропущенном через стенку циркуляционного канала, размещено приводное колесо червячной передачи, червячное колесо которой размещено внутри канала с возможностью вращения вокруг продольной оси канала, при этом червячное колесо снабжено лопастями.

В муфель термической печи 1 в керамическом контейнере вводят навеску обезвоженного шлама, перемешанную с графитом в соотношении (по массе) 9 0,5. Работы по восстановлению металлосодержащих окислов осадка ведут при 770-800^оС. В холодильнике газовую смесь охлаждают до комнатной температуры, что обеспечивает конденсирование паров кадмия, осаждающихся на медный вкладыш холодильника.

После полного осаждения кадмия (продолжительность этого процесса целесообразно заранее определить экспериментальным путем) установку выключают. Шихту после охлаждения используют для сплавления с железом.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА, включающий их обезвоживание, смешивание с углеродом и последующее сплавление с железом, образованной при этом шихты, отличающийся тем, что перед сплавлением с железом проводят частичное восстановление присутствующих в шихте металлосодержащих окислов путем размещения шихты в реакторе и проведения восстановления металлов-примесей, предпочтительно токсичных, при поддержании температуры на уровне температуры испарения самого трудноиспаримого из металлов-примесей, из образовавшихся при этом газообразных продуктов отбирают металлы-примеси предпочтительно путем прокачки газообразных продуктов через зону охлаждения с их охлаждением до температуры конденсирования паров самого легкоиспаримого из металлов-примесей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что углерод используют в количестве, достаточном для полного восстановления всех металлосодержащих окислов осадка.

РИСУНКИ

Рисунок 1