Способ очистки сернокислых сточных вод ванадиевого производства

 

Изобретение относится к технологии нейтрализации и очистки серно-кислых сточных вод ванадиевого производства от соединений ванадия, марганца, хрома и может использоваться в других отраслях промышленности для очистки сточных вод от указанных соединений. Способ очистки кислых сточных вод ванадиевых производств включает операции нейтрализации вод и химического осаждения соединений ванадия, марганца, хрома реагентами с последующим отделением и утилизацией осадка. На первой стадии осаждают и отделяют осадок сульфата кальция хлоридом кальция, а на второй стадии проводят нейтрализацию и химическое осаждение соединений ванадия, марганца, хрома карбонатом натрия. Способ обеспечивает получение хорошо фильтрующихся осадков с одновременным получением утилизируемых технического сульфата кальция и марганцевого концентрата. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к технологии нейтрализации и очистки сернокислых сточных вод ванадиевых производств от соединений ванадия, марганца, хрома и может использоваться в других отраслях промышленности для очистки сернокислых сточных вод от указанных соединений.

Известен способ очистки сточных вод, содержащих ванадий и тяжелые металлы, включающий полное осаждение на первой стадии ионов железа (III) и отделение осадка с последующей обработкой частично осветленного стока гуматами для полного осаждения ионов ванадия в виде концентрата ванадия /1/. Недостатком способа является невозможность получения осадков концентрата марганца.

Известен также способ очистки сернокислых и солянокислых сточных вод, содержащих соединения ванадия, марганца и хрома, включающий операции нейтрализации вод известковым молоком, осаждение ионов тяжелых металлов сульфидом натрия и последующее подщелачивание сточных вод, ввод полиакриламида и осветление вод в отстойных аппаратах, фильтрацию шлама нерастворимых соединений металлов и складирование шлама /2/. Недостатком способа является получение неутилизируемых плохо фильтрующихся осадков (технического сульфата кальция и/или концентрата марганца), поскольку они образуются тонкодисперсными и загрязнены примесными компонентами.

Для устранения указанного недостатка предлагается способ очистки сернокислых сточных вод ванадиевых производств, включающий операции нейтрализации вод и химического осаждения соединений ванадия, марганца, хрома реагентами с последующим отделением осадка, отличающийся тем, что на первой стадии осаждают и отделяют осадок сульфата кальция, а на второй стадии производят нейтрализацию и химическое осаждение соединений ванадия, марганца, хрома. Причем на первой стадии для осаждения сульфата кальция подают в сточную воду хлорид кальция в стехиометрическом соотношении к сульфат-иону, содержащемуся в сточной воде, а на второй стадии производят нейтрализацию и химическое осаждение соединений ванадия, марганца, хрома карбонатом натрия. При этом карбонат натрия подают в сточную воду в количестве, необходимом для повышения значения pH до величины 8,5.

Проведение на первой стадии операции осаждения хлоридом кальция, взятом в стехиометрическом количестве к содержанию в сточной воде сульфат-иона, путем подачи хлорида кальция в сточную воду позволяет выделить из сточных вод примеси сульфат-иона и получить при этом легко фильтрующийся осадок сульфата кальция с высоким содержанием основного вещества. Такой осадок после промывки может служить сырьем для получения строительного гипса.

Осуществление на второй стадии операции нейтрализации и химического осаждения соединений ванадия, марганца, хрома карбонатом натрия позволяет очистить сточную воду от указанных ионов и непосредственно получить марганцевый концентрат, который может быть использован в качестве добавки при выплавке стали в металлургии или в качестве сырья для получения соединений марганца. При нейтрализации вод и осаждения соединений ванадия, марганца, хрома карбонатом натрия в количестве, меньшем значения pH, равного 8,5, наблюдается низкая степень очистки сточных вод от указанных ионов, а при превышении pH выше 8,5 наблюдается перерасход карбоната натрия.

Пример 1. Испытания способа очистки проводили с кислой (pH 1,45) сточной водой Чусовского металлургического завода, содержащей следующие примеси (г/л): V₂O₅ - 0,23; SiO₂ - 0,06; MnO - 1,45; Fe₂O₃ - 0,0041; TiO₂ - 0,0014; Cr₂O₃ - 0,02; P - 0,016; CaO - 0,94; MgO - 0,24; Al₂O₃ - 0,005; H₂SO₄ - 5,4; H. O - 26,95 (сухой осадок). В термостатированный при 75^oC реактор заливали 200 мл сточной воды. Затем проводили первую стадию очистки воды, для чего микронасосом в реактор со сточной водой со скоростью 0,6 мл/мин подавали 9,1%-ный раствор хлорида кальция в стехиометрическом количестве к содержащемуся в воде сульфат-иону. Образовавшуюся суспензию первичного осадка CaSO₄ переливали в мерный цилиндр и отстаивали при температуре 50^oC. При этом регистрировали скорость процесса седиментации частиц осадка. Затем осветленный раствор декантировали, а сгущенную суспензию первичного осадка фильтровали на вакуум-фильтре, регистрируя скорость фильтрации. Отфильтрованный первичный осадок сушили при температуре 110^oC до постоянного веса и анализировали.

Далее проводили вторую стадию процесса очистки сточной воды. Для этого фильтрат помещали в термостатированный при температуре 75^oC реактор и микронасосом в раствор подавали раствор карбоната натрия с концентрацией 10%. Подачу раствора карбоната натрия проводили до момента достижения в реакторе величины pH, равной 8,5. Затем в суспензию подавали 0,2%-ный раствор полиакриламида из расчета 2 л/м³ суспензии. Измерения скорости седиментации частиц осадка проводили в цилиндре при температуре 20^oC. Затем осветленный раствор декантировали, а сгущенную суспензию вторичного осадка фильтровали на вакуум-фильтре, измеряя скорость фильтрации. Отфильтрованный вторичный осадок сушили до постоянного веса и анализировали. Фильтрат подвергали химическому анализу. В результате очистки очищенная вода не содержала примесей V₂O₅, Cr₂O₃, SiO₂, P, CaO, MgO, Al₂O₃, H₂SO₄, нерастворимый осадок. Показатели эффективности очистки сточной воды приведены в табл. 1, а показатели первой и второй стадий осаждения (состав осадков и скорости седиментации и фильтрации осадков) приведены в табл. 2.

Пример 2. Испытания способа очистки кислых сточных вод по прототипу проводили со сточной водой Чусовского металлургического завода указанного состава. Согласно прототипу операцию нейтрализации вод производили стехиометрическим количеством известкового молока с концентрацией Ca(OH)₂ - 100 г/л. Затем, не отделяя осадок сульфата кальция от раствора, производили осаждение ионов тяжелых металлов 1%-ным раствором сульфида натрия, подаваемым в стехиометрическом количестве к суммарному содержанию ионов Mn, V, Cr. После осаждения ионов Mn, V, Cr производили подщелачивание суспензии, ввод полиакриламида, осветление воды и фильтрацию осадка. Показатели эффективности очистки сточной воды приведены в табл. 1, а состав осадков и скорости седиментации и фильтрации осадка приведены в табл. 2.

Из анализа представленных в табл. 1, 2 данных видно, что очистка вод от примесей ионов V, Mn, Cr, проводимая согласно заявленному способу, протекает лучше, чем по прототипу: степень очистки воды по MnO составляет 99,5%, против 82,3%. Образующийся при этом на первой стадии осадок имеет высокое содержание сульфата кальция (91,29%) и не содержит примесей ионов V, Mn, Cr, что позволяет использовать его в качестве сырья для получения строительного гипса. Причем получаемый осадок имеет высокую скорость седиментации и фильтрации.

Образующийся на второй стадии осадок также имеет высокую скорость седиментации и фильтрации и содержит 37,9% карбоната марганца, что дает возможность использовать его в качестве добавки при получении марганцовистых сталей или в качестве сырья для получения соединений марганца.

Получающийся по прототипу осадок содержит не более 80,24% сульфата кальция и загрязнен примесями марганца и оксида ванадия. Такой осадок не может служить сырьем для получения строительного гипса и не является марганцевым концентратом из-за низкой концентрации марганца. Кроме того, образующийся по прототипу осадок имеет в 4 раза меньшую скорость седиментации частиц (0,77 против 3,3 м/ч) и в 2,7 раза меньшую скорость фильтрации осадка.

Таким образом, по сравнению с прототипом очистка кислых сточных вод по заявляемому способу позволяет эффективно очищать сточные воды с образованием хорошо отстаивающихся и быстро фильтрующихся осадков с одновременным получением утилизируемых технического сульфата кальция и марганцевого концентрата.

Источники информации 1. Заявка РФ 95102771/25 A1, C 02 F 1/58. Способ очистки ванадийсодержащих сточных вод. Узденников Н.Б. Донецкий государственный университет, опубл. 1997.04.27.

2. Л.С. Барков. С.Н. Холмогоров. В.И. Рябошапка, Л.А. Костромина. Выдать исходные данные для проектирования промышленных сооружений нейтрализации и осветления кислых стоков БТМК (Березниковская площадка). Отчет о НИР. ч. 1, тема) 0-84-52. Библиотека Березниковского филиала Российского института титана и магния. Березники. 25.12.1984.

Формула изобретения

1. Способ очистки кислых сточных вод ванадиевого производства, включающий операции нейтрализации вод и химического осаждения соединений ванадия, марганца, хрома реагентами с последующим отделением осадка, отличающийся тем, что на первой стадии осаждают и отделяют осадок сульфата кальция, а на второй стадии проводят нейтрализацию и химическое осаждение соединений ванадия, марганца, хрома.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на первой стадии для осаждения сульфата кальция подают хлорид кальция.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорид кальция подают в сточную воду в стехиометрическом соотношении к сульфат-иону, содержащемуся в сточной воде.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на второй стадии проводят нейтрализацию и химическое осаждение соединений ванадия, марганца, хрома карбонатом натрия.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что карбонат натрия подают в сточную воду в количестве, необходимом для повышения значений рН до величины 8,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1