СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛОГО ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛОГО ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА


RU (11) 2069240 (13) C1

(51) 6 C25D21/16 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5039015/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.04.20 
(45) Опубликовано: 1996.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1694713, кл. C 25 D 21/18, 1989. 
(71) Заявитель(и): Рослякова Нина Григорьевна; Росляков Ростислав Олегович 
(72) Автор(ы): Рослякова Нина Григорьевна; Росляков Ростислав Олегович 
(73) Патентообладатель(и): Рослякова Нина Григорьевна; Росляков Ростислав Олегович 

(54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ КИСЛОГО ОТРАБОТАННОГО РАСТВОРА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА 

Изобретение относится к обработке отработанных кислых технических растворов гальванических производств. Способ позволяет достаточно полно удалять ионы цветных и тяжелых металлов из перерабатываемых растворов и утилизировать образующиеся при этом твердые осадки в качестве пигментов и заключается в том, что отработанные кислые растворы гальванических производств смешивают со щелочным агентом - отработанным раствором из ванны обезжиривания, содержащим фосфатионы в стехиометрическом соотношении с катионами удаляемых металлов, при pH 6,5-8,0, фильтрат возвращают в производство, а осадок используют в качестве пигмента. 4 з.п. ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Предлагаемое изобретение относится к области гальванохимии, в частности к утилизации технологических отходов гальванических производств и представляет собой способ утилизации кислого отработанного раствора гальванического производства.

Предлагаемый способ позволяет сократить загрязнения природных водоемов и почв тяжелыми и цветными металлами и фосфат-ионами, а также получать дефицитные товарные продукты пигментные пасты.

Способы, в которых предусмотрена обработка кислых технических растворов гальванических производств щелочным агентом и последующая утилизация обработанного раствора, известны.

Так известен способ утилизации технологических хромсодержащих отходов с содержанием хромового ангидрида не менее 150 г/л, в котором отходы обрабатывают щелочным раствором с концентрацией 300-320 г/л в пересчете на гидроксид натрия. Полученную реагентную массу вводят в футеровочную массу в качестве хромсодержащей присадки. В качестве щелочного раствора используют отработанные растворы выщелачивания отливок [1] Способ позволяет полностью утилизировать технологические хромсодержащие растворы.

Задачей предлагаемого изобретения явился поиск решений, позволяющих утилизировать кислые растворы гальванических производств, содержащие ионы различных тяжелых и цветных металлов.

Поставленная цель достигается тем, что предложен способ утилизации кислого отработанного раствора гальванического производства, содержащего ионы тяжелого или цветного металла, в котором отработанный раствор обрабатывают раствором из ванны обезжиривания, содержащим фосфаты, при этом процесс обработки ведут при рН 6,5-8,0 и стехиометрическом соотношении фосфат-ионов и катионов осаждаемого металла, полученный осадок отделяют от раствора и используют в качестве пигментной пасты.

В качестве кислого раствора гальванического производства могут быть использованы отработанные растворы ванны кислого меднения, кислого никелирования, предварительного никелирования сталей, цинкования в кислом электролите, кислого кадмирования, отработанные электролиты никелирования сталей, а также элюаты сорбционных, в частности локальной очистки промывных вод.

В качестве щелочного агента в предлагаемом способе могут использовать отработанный раствор ванны обезжиривания, основными компонентами которого являются тринатрийфосфат (Na3PO4), сода кальцинированная (Na2CO3), жидкое стекло (Na2OSiO2), едкий натр (NaOH), омыленные жиры и другие примеси, например алюминаты, цинкаты, титанаты натрия.

Обезжиривание деталей обычно выполняют перед гальваническими, лакокрасочными и другими технологическими операциями.

Сущность предлагаемого способа переработки кислых растворов заключается в том, что происходит нейтрализация избытка серной, соляной и других кислот отработанных кислых ванн избытком щелочи и кальцинированной соды и осаждение цветных и тяжелых металлов в форме труднорастворимых соединений, которые после отделения от раствора могут быть использованы в качестве пигментных паст.

Так, при утилизации отработанной ванны кислого меднения образующийся осадок может быть использован в качестве пигмента меловой бирюзы. При утилизации отработанного раствора никелирования стали образующийся осадок может быть использован в качестве пигмента ярко-зеленого цвета. При утилизации отработанного кислого раствора цинкования образующийся осадок может быть использован в качестве цинксодержащего пигмента белого цвета.

Основные отличия предлагаемого способа от ближайшего аналога состоят в том, что:

в качестве щелочного реагента используют электролит ванны обезжиривания, содержащий фосфаты;

реагирующие растворы (отработанный неразбавленный кислый раствор гальванического производства или элюент сорбционных колонн и электролит ванны обезжиривания) используют в строго эквимолярных (стехиометрических) количествах по содержанию фосфат-ионов и катионов тяжелых или цветных металлов.

Использование отработанных растворов ванны обезжиривания в качестве щелочного агента позволило выделить ионы тяжелых или цветных металлов в виде труднорастворимых, хорошо формирующихся осадков двойных солей силикатов и фосфатов этих элементов, практически нерастворимых в солевых, слабокислых и слабощелочных средах. Такие смешанные фосфаты и силикаты имеют низкие произведения растворимости, что собственно и обуславливает формирование осадков, которые могут быть легко отделены от растворов. Наличие мыла или других ПАВ в растворах ванн обезжиривания дополнительно способствует лучшему формированию и отделению осадков от раствора.

Фильтраты после отделения осадков могут быть возвращены в производство, в частности на первичную промывку деталей, подлежащих гальванической или лакокрасочной обработке.

Образующиеся по предлагаемому способу осадки, содержащие ионы тяжелых или цветных металлов в форме труднорастворимых фосфатов и силикатов, обычно используются в качестве пигментных паст, например, при изготовлении различных красок.

Химические превращения, происходящие при переработке кислых отработанных растворов гальванических производств могут быть представлены следующими схемами:



Химические превращения, происходящие при переработке отработанных кислых ванн меднения отработанными ваннами обезжиривания могут быть представлены следующими схемами:



Результатом химических превращений в данном случае является суспензия пигмента меловой бирюзы. После фильтрования осадок может быть использован в качестве пигментной пасты.

Предлагаемый способ может быть реализован на установке, в технологическую схему которой включен накопитель для сбора отработанных кислых растворов и ванны обезжиривания, дозирующие устройства, реактор с перемешиванием, перекачивающее устройство суспензии, фильтр-пресс (или центрифуга), накопитель пигментной пасты.

Такая установка позволяет реализовать предлагаемый способ следующим образом. В одну из накопительных емкостей собирают отработанные кислые растворы гальванического производства, например ванны кислого меднения либо элюирования сорбционных колонн ионообменной очистки сточных вод ванн меднения. В другую емкость собирают отработанные растворы ванн обезжиривания. Через соответствующие дозирующие устройства отработанные растворы в эквимолярных количествах перекачивают в реактор с перемешиванием. Дозировку и перемешивание проводят до прекращения выделения углекислого газа и полного осаждения катионов тяжелых или цветных металлов, pH реакционной среды должен соответствовать 6,5-8,0. Затем перемешивание прекращают, давая возможность отстояться осадку. С помощью перекачивающего устройства суспензию подают на фильтр-пресс (или центрифугу), откуда отфильтрованную пигментную пасту передают в накопитель пигментной пасты, а фильтрат возвращают в производство, например на первичную промывку деталей, подлежащих обработке на гальваническом участке.

Нижеследующие примеры иллюстрируют предлагаемый способ.

Пример 1

1 л отработанного раствора ванны кислого меднения следующего состава: 210 г/л медного купороса, 50 г/л серной кислоты, 10 г/л сернокислых солей алюминия смешивают с 1,2 л отработанного раствора ванны обезжиривания следующего состава: 60 г/л тринатрий фосфата, 10 г/л жидкого стекла, 4 г/л омыленных жиров. После перемешивания в течение 1-1,5 минут pH равно 7,2. Суспензию оставляют на 30 минут, затем декантируют, отфильтровывают и промывают водопроводной водой.

Выход отфильтрованного осадка, пигментной пасты меловой бирюзы, составил 106 г в пересчете на сухое вещество.

В фильтрате не обнаружено ионов меди, он содержит 210 г сульфата натрия и 4 г омыленных жиров и может быть использован для предварительной обработки деталей в гальваническом производстве.

Пример 2

Проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве отработанного кислого раствора гальванического производства использовали отработанную ванну цинкования следующего состава: 200 г/л сернокислого цинка, 40 г/л сернокислого натрия, 30 г/л борной кислоты, 5 г/л декстрина. Примеси: Железо 0,6 г/л, медь следы, свинец следы.

В качестве щелочного раствора использовали ванну обезжиривания следующего состава: 50 г/л тринатрий фосфата, 30 г/л жидкого стекла, 5 г/л жидкого мыла. Использовали 1 л ванны обезжиривания. После смешения растворов pH суспензии был равен 7,5. Выход пигментной пасты белого цвета в пересчете на сухое вещество 210 г. Фильтрат содержал 200 г сернокислого натрия, 30 г борной кислоты, 5 г декстрина, в фильтрате не обнаружено ионов цинка.

Пример 3

Проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве кислого отработанного раствора гальванического производства использовали 1 л отработанного раствора никелирования сталей следующего состава: 240 г/л хлористого никеля, 70 г/л соляной кислоты, 0,01 г/л двухлористой меди. Указанный раствор смешивали с 1 л отработанной ванны обезжиривания следующего состава: 50 г/л тринатрий фосфата, 30 г/л жидкого стекла, 5 г/л жидкого мыла, pH суспензии 6,5.

Выход пигментной пасты ярко-зеленого цвета в пересчете на сухое вещество составил 230 г.

Фильтрат содержал 220 г хлористого натрия и 5 г жидкого мыла, в фильтрате не обнаружено ионов никеля.

Пример 4

Проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве отработанного кислого раствора использовали 1 л отработанной ванны кислого кадмирования состава: 40 г/л кадмия сернокислого, 35 г/л натрия сернокислого, 50 г/л серной кислоты и примеси: железо 2 г/л, никель 0,5 г/л, кобальт 0,5 г/л. Указанный раствор смешивали с 0,3 л ванны обезжиривания, состав которой приведен в примере 2, pH суспензии составил 7,8. Выход белого осадка в пересчете на сухое вещество 40 г. Фильтрат содержал 140 г сернокислого натрия, ионов кадмия в фильтрате 0,001 мг/л.

Пример 5

Проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве отработанного раствора электролита использовали 1 л отработанного электролита никелирования сталей следующего состава: 200 г/л хлористого никеля, 50 г/л соляной кислоты, 0,01 г/л меди. Указанный раствор смешивали с 0,8 л ванны обезжиривания (отработанной) следующего состава: 70 г/л тринатрий фосфата, 20 г/л кальцинированной соды, 10 г/л едкого натрия и 20 г/л жидкого стекла. После смешения растворов pH суспензии составил 7,3. Выход готового продукта - ярко-зеленой пасты пигмента 190 г в пересчете на сухое вещество. Фильтрат содержит 60 г. хлористого натрия. Фильтрат не содержал ионов никеля.

Пример 6

Проводили аналогично примеру 1, при этом в качестве отработанного раствора использовали 1 л элюата сорбционной колонны следующего состава: 30 г/л сернокислой меди, 50 г/л серной кислоты. Указанный раствор смешивали с 0,2 л ванны обезжиривания состава по примеру 1, после смешения растворов pH суспензии составил 8,0.

Выход продукта пигментной пасты меловой бирюзы составил 15 г в пересчете на сухое вещество. Фильтрат содержал 70 г сернокислого натрия и в нем не обнаружено ионов меди.

Предлагаемый способ прост в реализации, для его осуществления не требуется сложного специального оборудования. Используемое оборудование сравнительно малогабаритно и вписывается в структуру очистных сооружений заводов, не требует нового строительства.

При переработке отработанных растворов в качестве газообразного отхода в атмосферу выделяется экологически безвредный углекислый газ (например, при переработке 1 м3 отработанного раствора кислого меднения выделяется 10-12 л углекислого газа).

При реализации предлагаемого способа происходит нейтрализация отработанных растворов гальванического производства и чистка ванн обезжиривания от фосфат-ионов и силикат-ионов. Последнее имеет самостоятельное значение и повышает экологическую чистоту и экономическую целесообразность предлагаемого способа в сравнении со всеми известными способами. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ утилизации кислого отработанного раствора гальванического производства, содержащего ионы тяжелого или цветного металла, включающий его обработку отработанным щелочным реагентом и последующее целевое использование образующегося продукта, отличающийся тем, что в качестве отработанного щелочного реагента используют раствор из ванны обезжиривания, содержащий фосфаты, и процесс обработки ведут при рН 6,5 8,0 и стехиометрическом соотношении фосфат-ионов и катионов осаждаемого металла, полученный осадок отделяют от раствора и используют его в качестве пигментной массы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отработанного кислого раствора используют элюат сорбционных колон.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при утилизации отработанной ванны кислого меднения образующийся осадок используют в качестве пигмента меловой бирюзы.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при утилизации отработанного раствора предварительного никелирования стали образующийся осадок используют в качестве пигмента ярко-зеленого цвета.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что при утилизации отработанного кислого раствора цинкования образующийся осадок используют в качестве цинксодержащего пигмента белого цвета.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru