СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ И ПЕРЕРАБОТКИ ГАЛЬВАНООСАДКОВ

СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ И ПЕРЕРАБОТКИ ГАЛЬВАНООСАДКОВ


RU (11) 2070591 (13) C1

(51) 6 C22B7/00 

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

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

(21) Заявка: 93040944/02 
(22) Дата подачи заявки: 1993.08.12 
(45) Опубликовано: 1996.12.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Заявка Японии N 1-195246, кл. C 22 19/00, 1971. 
(71) Заявитель(и): Малое предприятие "Экология"; Институт металлургии Уральского отделения РАН 
(72) Автор(ы): Шин С.Н.; Рыльников А.К.; Чумарев В.М.; Гуляева Р.И.; Ржевский А.П.; Ранский О.Б.; Сорокин А.А. 
(73) Патентообладатель(и): Малое предприятие "Экология"; Институт металлургии Уральского отделения РАН 

(54) СПОСОБ УТИЛИЗАЦИИ И ПЕРЕРАБОТКИ ГАЛЬВАНООСАДКОВ 

Использование: предприятия гальванотехники путем организации поставок подготовленных гальваноосадков на предприятия цветной металлургии. Цель: извлечение содержащихся в гальваношламах (осадках) тяжелых цветных металлов в целевые продукты с одновременным аккумулированием остальных их составляющих (хром, железо, фтор, фосфор, щелочные и щелочно-земельные металлы) в виде нетоксичных и нерастворимых форм в шлаке. Сущность изобретения: дифференцированный подход к различным по составу группам гальваноосадков, организация их плавок в действующих технологических процессах цветной металлургии с избирательным извлечением содеpжащихся в осадках ценных компонентов (Cu, Zn, Ni, Co, Sn, Pb и др.) в целевые продукты производства тяжелых цветных металлов из рудного (первичного) и вторичного сырья. 2 з.п. ф-лы, 4 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области утилизации и переработки гальваношламов (осадков), содержащих тяжелые цветные металлы и получаемых на очистных сооружениях предприятий гальванотехники.

Гальваношламы (осадки), прежде всего содержащие тяжелые цветные металлы, являются одним из серьезных источников загрязнения окружающей среды, поскольку они в лучшем случае выводятся с территорий предприятий и сбрасываются практически без предварительного обезвреживания либо в общие городские свалки, либо в другие отвалы. Сегодня резко возросла потребность гальванопредприятий в решении проблемы утилизации гальваношламов (осадков), так как они в связи с возросшими требованиями экологических служб вынуждены складировать их на своих территориях (площадках).

Известны сведения, указывающие о возможности утилизации и использовании гальваношламов (осадков) в производстве кирпича, бетона, керамики, удобрений, пигментов и др. Однако здесь идет речь о шламах относительно простого вещественного состава, а именно о тех, в которых превалирует, например, Са(ОН)2 более 50,0% (производство удобрений), соединения хрома, железа или цинка (производство пигментов) или отсутствуют вымываемые из готового изделия ядовитые вещества (производство стройматериалов).

В указанных выше областях не могут быть использованы гальваношламы (осадки) сложного полиметаллического состава, содержащие в различных комбинациях и количествах ионы тяжелых цветных металлов (Cu, Zn, Ni, Co, Sn, Pb и др.). Для таких шламов актуальна не только проблема их утилизации, но и извлечения содержащихся в них цветных металлов в целевые продукты.

Известен способ переработки шламов гальванопроизводства, включающий обжиг, выщелачивание серной кислотой, фильтрацию раствора и извлечение из раствора цветных металлов. Отличительным его признаком является то, что обжиг проводят с добавкой оксидов кремния и алюминия при температурах, обеспечивающих перевод содержащихся в шлаке, например, оксидов кальция и других близких к нему компонентов в нерастворимые в серной кислоте соединения. К недостаткам способа могут быть отнесены сложность практической его реализации, связанная с многопередельностью технологической схемы, пригодность его для переработки шламов относительно простого компонентного состава, а также неэффективное использование неметаллических составляющих шлама и прежде своего оксидов кальция.

Известен способ переработки гальваношламов. Он близок к предыдущему, но отличается от него тем, что шлам перед выщелачиванием и обжигом смешивают с осадком нефтесодержащих сточных вод в соотношении 1,0:(0,5 1,0). Ему свойственны те же недостатки, присущие в целом вышеприведенному способу.

Известен также электролитический метод извлечения меди из медьсодержащих гидрооксидных шламов, согласно которому электролиз ведут в электролите, содержащем 30-50 г/л хлорида натрия при плотности тока 5-8 А/дм2, после чего катодный продукт обрабатывают в растворе соляной кислоты с концентрацией 10-30 г/л HCl. Недостатком метода является малопригодность его для переработки шламов сложного полиметаллического состава (содержащих, например, наряду с медью такие ценные компоненты, как Ni, Zn, Pb, Sn и др.).

К предлагаемому объекту по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок способ переработки сухих цинксодержащих шламов (осадков) от нанесения гальванических покрытий. Он предусматривает плавку шлама путем его введения под уровень расплавленного доменного шлака, поступающего в ковш. Способ обеспечивает извлечение цинка в возгоны и перевод остальных компонентов шлама в шлак, используемый в качестве крупнозернистого наполнителя.

Основным недостатком данного способа является то, что он обеспечивает извлечение из шламов лишь цинка и связанная с этим обстоятельством малопригодность его для переработки шламов сложного полиметаллического состава с извлечением содержащихся в них в различных количествах и комбинациях таких ценных компонентов, как медь, никель, кобальт, олово и др. в продукты, пригодные для последующей эффективной доработки известными, например, в цветной металлургии методами.

Задачей настоящего изобретения является извлечение содержащихся в гальваношламах (осадках) тяжелых цветных металлов в целевые продукты с одновременным аккумулированием остальных составляющих гальваноосадков (хром, железо, фтор, фосфор, щелочные и щелочно-земельные металлы) в виде нетоксичных и нерастворимых форм в шлаке.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе переработки гальваношламов (осадков), включающем сушку, брикетирование (окомкование) и плавку, согласно изобретению плавку гальваноосадков ведут путем дифференцированного вовлечения в пиропроцессы производства тяжелых цветных металлов из рудного и вторичного сырья в количестве, обеспечивающем избирательное извлечение в целевые продукты их переработки содержащихся в осадка цветных металлов и аккумулирование соединений хрома, железа, фтора, фосфора, щелочно-земельных и щелочных металлов в виде нетоксичных и нерастворимых форм в шлаке.

Для избирательного извлечения содержащихся в осадках цветных металлов в целевые продукты цветной металлургии цинк, медь, олово, свинец и СаО-несущую группу гальваношламов (осадков) подвергают восстановительной плавке путем их введения в процессы обесцинкования шлаков шахтной плавки вторичного Cu-содержащего сырья и/или обезмеживания оловосодержащих шлаков конвертирования черной меди в количестве 10-40% от массы шлаков, а никель, кобальт и СаО-содержащие гальваноосадки восстановительно-сульфидирующей плавке путем их введения в шихту шахтной плавки окисленных никелевых руд в количестве 5,0-10,0% от массы руды.

Сущность изобретения заключается в дифференцированном подходе к различным по составу группам гальваношламов (осадков), организации их плавок в действующих технологических процессах цветной металлургии и избирательном извлечении содержащихся в осадках ценных компонентов (Cu, Zn, Ni, Co, Sn, Pb и др. ) в целевые продукты производства тяжелых цветных металлов из рудного (первичного) и вторичного сырья.

Ограничение количества Zn, Cu, Sn, Pb и CaO-несущих гавальноосадков, вводимых в процессы обесцинкования шлаков шахтной плавки вторичного Cu-содержащего сырья и обезмеживания оловосодержащих шлаков конвертирования черной меди, обусловлено необходимостью полезного использования в реализуемых физико-химических процессах содержащихся в осадках оксидов кальция за счет обеспечения благоприятствующих и оказывающих эффект интенсифицирующего действия концентраций в перерабатываемых шлаках СаО 3,0-16,0% Значения последних достигаются при соблюдении заявляемых расходных характеристик гальваноосадков 10-40% от массы шлаков. За их пределами эффект гальваноосадков проявляется в значительно меньшей мере. Особенно это касается случаев реализации процессов обезмеживания и обесцинкования указанных выше шлаков с введением гальваноосадков соответственно менее 10 и более 40% от массы шлаков.

Регламентация количества вводимых в шихту шахтной плавки окисленных никелевых руд Ni, Co и СаО-содержащих гальваноосадков связана с тем, что они, кроме указанных компонентов, содержат в различных количествах медь, цинк и др. которые могут аккумулироваться штейном, усложняя его последующую доработку. Для исключения этого нежелательного явления, а именно обеспечения в штейне значений [Cu]/[Ni]100<3,5, предлагается ограничить количество вводимых в указанную шихту гальваноосадков в рамках 5,0-10,0 (от массы руды).

Таким образом, предлагаемое техническое решение содержит признаки, не присущие прототипу и известным в патентной и технической литературе способам утилизации и переработки гальваношламов (осадков), содержащих тяжелые цветные металлы, или другими cловами свидетельствующие о том, что заявляемое изобретение обладает новизной и соответствует критерию "изобретательский уровень".

Изобретение иллюстрируется нижеследующими примерами:

Пример 1. Оловосодержащие шлаки конвертирования черной меди, содержащие 4,9-8,1% Zn, 22,2-33,9% Cu, 5,3-7,1% Sn, 18,0-20,0% Fe, 19,0-20,0% SiO2, 0,70-1,5% СаО, подвергали обезмеживанию в присутствии гальваноосадков (12,0% Fe, 14,8% СаО, 9,6% Zn, 0,5% Сu) и восстановителя - коксовой мелочи. Результаты исследований представлены в таблице 1.

Прежде чем перейти к обсуждению данных табл. 1, отметим, что оловосодержащие шлаки конвертирования черной меди в настоящее время (Кировоградский медеплавильный комбинат) используются в качестве оборотного материала при шахтной плавке вторичного Cu-содержащего сырья и одной из причин, сдерживающих их самостоятельную переработку, например, путем фьюмингования, является высокое содержание в них меди.

Как следует из данных табл. 1, эффект положительного влияния и интенсифицирующего действия добавок гальваноосадков очевиден и он наиболее четко прослеживается при их введении в процесс обезмеживания шлаков в количестве 10-40% от массы шлака. Его выражением является возможность доведения за 60 мин восстановления шлака остаточной концентрации в нем меди до 5,5-8,0% против 18,0% при реализации процесса без добавок гальваноосадков или, другими словами, извлечения за столь короткий промежуток времени до 70-80% меди в черновой металл (95,0-97,0% Сu). Другим не менее важным результатом, делающим пригодным обезмеженный шлак для эффективной доработки методом фьюмингования является то, что концентрации в нем "белых" металлов (Sn, Zn, Pb) сохраняются на уровне исходных.

Пример 2. Пробу шлака шахтной плавки вторичного Cu-содержащего сырья (0,8% Cu, 7,9% Zn, 34,3% FeO, 0,21% Sn, 0,26% Pb, 26,1% SiO2, 12,0% CaO, 9,5% Al2O3) расплавляли совместно с гальваноосадками указанного в примере 1 состава и подвергали обесцинкованию. Результаты экспериментов приведены в таблице 2.

На основании данных табл. 2, можно сказать, что введение в шлак гальваноосадков в количестве 10-40% от массы шлака обеспечивает интенсификацию процесса и позволяет за 60 мин восстановления извлечь до 55,0-88,0% цинка в возгоны, против 17,7% при реализации процесса без добавок гальваноосадков. Другим весьма важным и практически значимым результатом является то, что в этих условиях достигается и заметная степень обеднения шлака по меди, которая, как следует из табл. 2, находилась на уровне 46,0-63,0% против 12,5% при отсутствии гальваноосадков.

Пример 3. Усредненную пробу шлака шахтной плавки вторичного Cu-содержащего сырья, 7,96 Zn, 0,70 Cu, 28,75 Fe, 0,12 Sn, 0,26 Pb, 12,4 СаО, 26,1 SiO2, 9,5 Al2O3, смешивали со смесями гальваноосадков ряда предприятий г. Челябинска, взятыми в количестве 20,0% от массы шлака. Полученную таким образом шихту подвергали нагреву и расплавлению. После достижения заданной температуры (1250-1270oC) на поверхность расплава загружали коксовую мелочь (5,0% от массы шлака) для реализации процессов обесцинкования шлака.

В результате экспериментов (таблица 3) получены данные, подтверждающие в целом положительную роль исследованных смесей гальваноосадков на процесс обесцинкования шлаков. Ее выражением является прежде всего глубина обесцинкования шлака, которая, как видно, из табл. 3, оказалась близкой к таковой, достигнутой в примере 2, и составила (за 60 мин восстановления) 62,0-68,0% против 16,5% при реализации процесса в условиях отсутствия смесей гальваноосадков.

Пример 4. Исходя из практики работы Режского никелевого завода, была составлена шихта, состоящая из окисленной руды (1,3% Ni, 0,03% Co, 17,0% Fe, 0,35% S, 42,0% SiO2), известняка (50,0% СаО), сульфидизатора пирита (0,2% Cu, 0,02% Zn) и восстановителя коксика (70-80% С). В нее вводили Ni-несущие гальваноосадки различного состава и подвергали плавке. Полученные при этом основные результаты представлены в таблице 4.

Данные табл. 4 свидетельствуют о перспективности и жизнеспособности заявляемых приемов утилизации и переработки Ni-несущих гальваноосадков, поскольку они легко доступны в плане практической реализации и могут обеспечить достаточно полное извлечение никеля из гальваноосадков различного состава в целевой продукт шахтной плавки окисленных никелевых руд штейн, отвечающий по содержанию меди ([Cu]/[Ni]100<3,5) и цинка требованиям последующих технологических операций его доработки.

На основе результатов испытаний в целом, можно сказать, что практическая реализации заявляемого способа позволит:

решить без больших затрат актуальную и социально значимую проблему утилизации и переработки гальваноосадков с извлечением содержащихся в них ценностей (Cu, Zn, Ni, Co, Sn, Pb и др.) в целевые продукты пирометаллургического производства цветных металлов из рудного (первичного) и вторичного сырья;

оздоровить экологическую обстановку региона за счет исключения сбросов в отвалы гальваноосадков, содержащих ионы тяжелых цветных металлов;

эффективно использовать гальваноосадки в качестве источников вторичного сырья цветных металлов и за счет этого получить заметный экономический эффект. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ утилизации и переработки гальваноосадков, содержащих тяжелые цветные металлы, включающий их сушку и плавку, отличающийся тем, что плавку ведут путем дифференцированного вовлечения в пиропроцессы производства цветных металлов из рудного и вторичного сырья предварительно подготовленных гальваноосадков в количестве 5 40% от массы перерабатываемых материалов с извлечением в целевые продукты их переработки содержащихся в осадках цветных металлов и аккумулированием соединений хрома, железа, фтора, фосфора щелочноземельных и щелочных металлов в виде нетоксичных и нерастворимых форм в шлаке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что цинк-, медь-, олово-, свинец- и CaO- содержащие гальваноосадки подвергают восстановительной плавке путем их введения в процессы обесцинкования шлаков шахтной плавки вторичного медьсодержащего сырья и/или обезмеживания оловосодержащих шлаков конвертирования черной меди в количестве 10 40% от массы шлаков.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что никель-, кобальт- и CaO - содержащие гальваноосадки подвергают восстановительно-сульфидирующей плавке путем их введения в шихту шахтной плавки окисленных никелевых руд в количестве 5 10% от массы руды.


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