способ переработки осадков, получаемых при нейтрализации сточных вод хромовых производств

Формула изобретения

Способ переработки осадков, получаемых при нейтрализации сточных вод хромовых производств, включающий смешение осадка с хромсодержащим сырьем, прокалку смеси, измельчение и выщелачивание спека, отличающийся тем, что в качестве хромсодержащего сырья вводят хромовый ангидрид при отношении твердой части осадка к CrO₃ не более 0,4 и прокаливание ведут при 100 - 150^oС не менее 6 ч и при 600 1000^oС не менее 2 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии обработки сточных вод, в частности к способам переработки осадков, получаемых при нейтрализации сточных вод предприятий, производящих соединения хрома с использованием хромовой руды.

Известен способ переработки хромсодержащего жидкого отхода производства биохромата натрия в составе комплексного минерализатора при получении огнеупоров [1]

Наиболее близким к изобретению является способ переработки отбросных гидратированных оксидов хрома, в том числе получаемых на станциях очистки сточных вод предприятий, производящих соединения хрома, включающий гранулирование осадка с хроматной шихтой, прокалку смеси, измельчение и выщелачивание спека с получением полупродукта раствора монохромата натрия и отбросного шлама [2] Данный способ не обеспечивает высокой степени утилизации шлама, поскольку до 80% исходного осадка вторично переходит в твердые отходы.

Цель изобретения повышение степени использования осадка нейтрализации сточных вод хромовых производств при сохранении товарных свойств хромового продукта.

Поставленная цель достигается термообработкой осадка в смеси с хромовым ангидридом в соотношении твердая часть осадка/CrO₃ не более 0,4.

Заявляемый способ заключается в следующем.

Сырье осадок нейтрализации сточных вод хромовых производств, имеющий средний состав, H₂О 85, Cr₂O₃ 3, Fe₂O₃ 8, CaO 2, MgO 0,3, Na₂O 0,4, смешивают с хромовым ангидридом в виде насыщенного раствора, подвергают термообработке при 100 150^oC в течение 6 ч, при 600 1000^oC в течение 2 ч. Спек измельчают, выщелачивают и сушат при температуре 100^oC с получением товарного продукта.

Смешение осадка с хромовым ангидридом и прокаливанием смеси при предложенных условиях получать абразивный материал (на основе оксида хрома (III), соответствующий требованиям ГОСТ к абразивному оксиду хрома (III) высшей категории качества: полирующая способность 0,11 0,12 мг мин^{- 1}см^{- 2} при шероховатости поверхности (0,10 0,03) мкм. Кроме того, получаемый материал может быть использован в качестве коричневого хромового пигмента: длина волны доминирующего цвета 580 590 нм при насыщенности цвета 40 60%

Основными компонентами синтезируемого материала, как следует из состава осадка, являются Cr₂O₃ и Fe₂O₃. Из практических данных известно, что механическая смесь абразивных оксидов железа (III) и хрома (III) обладает пониженной по сравнению с абразивным оксидом хрома (III) полирующей способностью вследствие присутствия Fe₂O₃ c более мягкими абразивными свойствами. Однако материал на основе оксида хрома (III) и оксида железа (III), получаемый по предлагаемому способу, сохраняет абразивные свойства оксида хрома (III).

Как показывают исследования, термообработка смеси осадка с раствором хромового ангидрида сопровождается образованием твердых растворов оксидов хрома (III) и железа (III) и соответственно изменением микроструктуры материала, что введет к изменению соотношения между твердостью и прочностью материала, которым определяется его полирующая способность.

При соотношении твердая часть осадка/CrO₃ в исходной смеси более 0,4 падение твердости материала, видимо, не компенсируется его прочностью и полирующая способность уменьшается (см таблицу).

Термическая обработка смеси шлама с хромовым ангидридом в одну стадию при температуре 600 1000^oC обеспечивает получение высокодисперсного материала с низким значением полирующей способности 0,05 0,06 мгмин^{- 1}см^{- 2}, т.е. поставленная цель не достигается. Наличие стадии низкотемпературной обработки вызывает старение присутствующих в исходной смеси гидроксидов металлов (Cr, Ca, Fe), что ведет к образованию более крупных зерен кристаллов при термообработке на высокотемпературной стадии и соответственно способствует получению материала, отвечающего требованиям ГОСТ к абразивному оксиду хрома (III) по полирующей способности (0,11 0,12 мгмин^{- 1}см^-2) и шероховатости поверхности (0,10 0,03 мкм) и к пигментному оксиду хрома (III) по размеру зерен кристаллов (0,2 0,4 мкм).

Термообработка при температуре менее 600^oC и более 1000^oC ведет к понижению полирующей способности, что может быть обусловлено снижением кристалличности структурных составляющих материала, как показывают исследования.

Пример 1. В фарфоровую чашку емкость 0,00025 м³ помещают 0,03 кг CrО₃, растворяют в 0,03 кг H₂О, вводят 0,075 кг осадка с влажностью 85% что составляет 20 мас. твердой части осадка от CrO₃, перемешивают и подвергают термообработке при 150^oC в течение 6 ч, при 600^oC в течение 2 ч. Спек измельчают в фарфоровой ступке в течение 20 30 мин, суспендируют в 0,0003 м³ горячей воды, отделяют фильтрацией, сушат при температуре 100^oC, вторично измельчают в агатовой ступке в течение 3 - 5 мин. Получают 0,035 кг продукта коричневого цвета с полирующей способностью 0,12 мгмин^{- 1}см^{- 2} и шероховатостью полируемой поверхности 0,08 мкм и насыщенностью цвета 60%

Пример 2. В фарфоровую чашку емкостью 0,00025 м³ помещают 0,024 кг CrO₃, растворяют в 0,024 кг H₂О, вводят 0,12 кг осадка с влажностью 85% что составляет 40 мас. твердой части осадка от CrO₃, перемешивают и подвергают термообработке при 150^oC в течение 6 ч, при 600^oC в течение 2 ч. Спек измельчают в фарфоровой ступке в течение 20 30 мин, суспендируют в 0,0003 м³ горячей воды, отделяют фильтрацией, сушат при 100^oC, вторично измельчают в агатовой ступке в течение 3 5 мин. Получают 0,030 кг продукта коричневого цвета с полирующей способностью 0,10 мгмин^{- 1}см^{- 2} и шероховатостью с полирующей спсобностью 0,10 мгмин^{- 1}см^{- 2} и шероховатостью поверхности 0,08 мкм и насыщенностью цвета 40%