Способ переработки шламов гальванического производства
Владельцы патента RU 2422543:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к способам переработки и обезвреживания шламов гальванического производства с извлечением тяжелых металлов. Способ переработки шламов гальванического производства включает измельчение, выщелачивание, отделение раствора от осадка и извлечение тяжелых цветных металлов из полученного раствора. При этом измельчение шламов ведут при механохимической активации путем мокрого измельчения в виде шламовой суспензии при рН≤3, соотношении т:ж=1:(0,4-1) и при температуре 60-90°С. Технический результат изобретения заключается в снижении вредного воздействия на окружающую среду и энергетических затрат за счет исключения стадии термической обработки при переработке гальванических отходов и в повышении эффективности извлечения соединений тяжелых металлов. 3 табл.
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к способам переработки и обезвреживания шламов гальванического производства с извлечением тяжелых цветных металлов.
Известен способ утилизации гальванических шламов методом ферритизации, включающий термическую обработку при температуре 800-1200°С и времени прокаливания до 6 часов с целью минимального содержания свободного оксида кальция и получения антикоррозионных пигментов - ферритов кальция на основе гальваношламов, образующихся при электрокоагуляционной и реагентной очистке воды (Химическая промышленность, 1998, №10, С.31-33).
Недостатком этого способа является сложность и энергоемкость процесса обезвреживания и невозможность утилизации ценных компонентов, содержащихся в шламе.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к настоящему изобретению является способ переработки шламов гальванических производств по АС СССР 1693098, МПК 5 С22В 7/00, согласно которому шлам гальванического производства смешивают с осадком нефтесодержащих сточных вод при соотношении 1:(0,15-1). Полученную смесь обжигают при температуре 1000-1200°С, образующуюся массу измельчают и выщелачивают серной кислотой. После выщелачивания раствор подвергают фильтрации, а металлы, находящиеся в виде сульфатов в растворе, выделяют в виде гидроксидов дробной кристаллизацией при повышении рН до 10.
К недостаткам известного способа можно отнести проведение обжига при высокой температуре - 1000-1200°С, что приводит к возгонке таких металлов, как цинк, кадмий и т.п., образованию бензпиррена за счет термического разложения органической компоненты осадков нефтесодержащих сточных вод. Кроме того, при такой обработке безвозвратно теряется серная кислота, на долю которой приходится до 20% себестоимости переработки шламов гальванического производства.
Настоящее изобретение направлено на снижение вредного воздействия на окружающую среду при переработке отходов гальванического производства, повышение эффективности извлечения ценных компонентов и удешевление процесса.
Технический результат от использования данного изобретения заключается в снижении вредного воздействия на окружающую среду и энергетических затрат за счет исключения стадии термической обработки при переработке гальванических отходов и в повышении эффективности извлечения соединений тяжелых цветных металлов.
Указанный результат достигается тем, что в способе переработки шламов гальванического производства, включающем измельчение, выщелачивание, отделение раствора от осадка и извлечение тяжелых цветных металлов из полученного раствора, измельчение шламов ведут при механохимической активации путем мокрого измельчения в виде шламовой суспензии при рН≤3, соотношении т:ж=1:(0,4÷1) и при температуре 60-90°С.
Заявленное решение отличается от прототипа тем, что измельчение шламов ведут при механохимической активации путем мокрого измельчения в виде шламовой суспензии при рН≤3, соотношении т:ж=1:(0,4÷1) и при температуре 60-90°С.
При мокром способе измельчения происходит контакт твердых частиц, находящихся в напряженном состоянии, с жидкой адсорбционно-активной средой, что способствует эффекту адсорбционного понижения прочности частиц, облегчение деформации и разрушения их вследствие физико-химического воздействия среды.
Таким образом, механохимическая активация мокрым измельчением ведет к увеличению удельной поверхности, изменению поверхностной структуры частиц, возникновению физических дефектов в подрешетках и решетках твердых тел, способствующих образованию новых соединений и ускоряющих элементарные взаимодействия поверхностного слоя с водой и перехода соединений металлов в растворимую форму. Проведение процесса активации в кислой среде при температуре 60-90°С способствует сокращению времени переработки и повышению эффективности выщелачивания металлов в раствор.
Снижение соотношения твердой фазы к менее чем 1:1 нецелесообразно, т.к. в этом случае снижается эффективность активации частиц вследствие снижения их концентрации в жидкой фазе.
При изучении литературных источников аналогичного решения с применением механохимической активации с использованием в качестве жидкой адсорбционно-активной фазы кислой среды с рН≤3 и температурой 60-90°С при переработке шламов гальванического производства с извлечением металлов не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «новизна».
Пример осуществления способа
Шлам гальванического производства из отвалов, содержащий, мг/кг: Zn - 46625; Ni - 1433; Cu - 12750; Fe - 20100; Ca - 115500; песок, карбонаты магния, натрия 767811 высушивают до остаточной влажности 5% и подают в измельчитесь ротационного действия. Туда же добавляют сточную воду собственного производства при рН 3 в соотношении т:ж=1:0,5 при температуре 70°С. Содержание компонентов в сточной воде, мг/л: Zn - 93,25; Ni - 2,9; Cu - 25,5; Fe - 40,2.
Полученную суспензию подвергают мокрому измельчению до размера менее 10 мкм. После измельчения активированную суспензию подвергают выщелачиванию кислой сточной водой собственного гальванического производства при температуре 70°С при рН 3. После выщелачивания осадок промывают чистой водой. Раствор после выщелачивания и промывки отделяют от осадка фильтрованием, доводят водородный показатель до рН 9 с помощью едкой щелочи и извлечение металлов из полученного раствора производят известным способом (по прототипу).
Осуществление способа производили при различных значениях параметров, указанных в формуле изобретения.
Полученные результаты представлены в таблицах 1-3.
| Таблица 1 | |||||
| Зависимость эффективности извлечения металлов в раствор от рН измельчаемой суспензии | |||||
| № эксп. | рН измельчаемой суспензии | Эффективность извлечения металлов в раствор, % | |||
| Cu | Ni | Zn | Fe | ||
| 1 | 2 | 99 | 99 | 99 | 99 |
| 2 | 3 | 98 | 98 | 98 | 96 |
| 3 | 4 | 88 | 87 | 79 | 78 |
| 4 | 5 | 56 | 52 | 47 | 43 |
| Таблица 2 | |||||
| Зависимость эффективности извлечения металлов в раствор от соотношения т:ж при мокром измельчении | |||||
| № эксп. | Соотношение т:ж | Эффективность извлечения металлов в раствор, % | |||
| Cu | Ni | Zn | Fe | ||
| 1 | 1:0,2 | 92 | 93 | 93 | 92 |
| 2 | 1:0,4 | 98 | 98 | 98 | 98 |
| 3 | 1:0,6 | 99 | 99 | 99 | 99 |
| 4 | 1:0,8 | 98 | 98 | 98 | 98 |
| 5 | 1: 1,0 | 97 | 97 | 97 | 97 |
| Таблица 3 | |||||
| Зависимость времени выщелачивания металлов в раствор от температуры | |||||
| Температура выщелачивания,°С | |||||
| 20 | 40 | 60 | 80 | 90 | |
| Время, мин | 60 | 45 | 30 | 20 | 20 |
Таким образом, при механоактивации под действием внешних сил увеличивается запас энергии измельчаемого вещества за счет увеличения поверхностной энергии, которая способствует ускорению физико-химических процессов и повышению реакционной способности вещества.
В свою очередь, активация измельчением способствует снижению вредного воздействия на окружающую среду при утилизации отходов промышленности, в частности, за счет замены обжига различных материалов безобжиговым процессом, основанным на механоактивации.
Предлагаемый способ одновременного обезвреживания сточных вод и шламов гальванического производства позволит снизить воздействие токсичных веществ на окружающую среду и получить ценную продукцию в виде металлического порошка, который можно использовать в промышленных целях.
Способ переработки шламов гальванического производства, включающий измельчение, выщелачивание, отделение раствора от осадка и извлечение тяжелых цветных металлов из полученного раствора, отличающийся тем, что измельчение шламов ведут при механохимической активации путем мокрого измельчения в виде шламовой суспензии при рН≤3, соотношении т:ж=1:(0,4-1) и при температуре 60-90°С.
