способ переработки шламов гальванических производств

Формула изобретения

Способ утилизации шлама гальванического производства, включающий смешение с добавками, измельчение, термообработку, выщелачивание, фильтрацию и извлечение из раствора тяжелых металлов, отличающийся тем, что смешение проводят при измельчении методом механохимической активации с добавками в виде содержащих хлорид- или сульфат-ионы соединений в соотношении хлорид- или сульфат-ионов к сумме металлов, содержащихся в шламе, не менее 1:1, термическую обработку проводят при температуре 550-600°С, а последующее выщелачивание полученного спека осуществляют кислой сточной водой собственного гальванического производства с аналогичным составом по содержанию ионов тяжелых металлов при рН 3, а извлечение тяжелых металлов из полученного раствора проводят флотацией при рН 8-12.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к способам переработки и обезвреживания отходов гальванического производства с извлечением металлов из шламов и сточных вод.

Известен способ обезвреживания 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, при этом в осадке содержатся соединения оксида кальция с оксидом кремния, силикат хрома, 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 гальваношламов.

Настоящее изобретение направлено на улучшение экологической обстановки за счет обезвреживания токсичных гальванических отходов и утилизацию тяжелых металлов.

Технический результат от использования данного изобретения заключается в снижении вредного воздействия на окружающую среду при термообработке за счет снижения температуры обжига и одновременном обезвреживании шламов и образующихся сточных вод путем извлечения из них тяжелых металлов.

Указанный результат достигается за счет того, что в способе утилизации шлама гальванического производства, включающем смешение с добавками, измельчение, термообработку, выщелачивание, фильтрацию и извлечение из раствора тяжелых металлов, смешение проводят при измельчении методом механохимической активации с добавками в виде содержащих хлорид- или сульфат-ионы соединений в соотношении хлорид- или сульфат-ионов к сумме металлов, содержащихся в шламе, не менее 1:1, термическую обработку проводят при температуре 550-600°С, а последующее выщелачивание полученного опека осуществляют кислой сточной водой собственного гальванического производства с аналогичным составом по содержанию ионов тяжелых металлов при рН 3, а извлечение металлов из полученного раствора производят флотацией при рН 8-12.

В качестве пенообразователя и собирателя при флотационном извлечении металлов можно использовать сульфонол в количестве 3-5 мг/л и ксантогенат калия в количестве 1-3 мг на 100 мг ионов металлов в шламе.

Заявленное решение отличается от прототипа тем, что смешение проводят при измельчении методом механохимической активации с добавками в виде содержащих хлорид- или сульфат-ионы соединений в соотношении хлорид- или сульфат-ионов к сумме металлов, содержащихся в шламе, не менее 1:1, термическую обработку проводят при температуре 550-600°С, а последующее выщелачивание полученного спека осуществляют кислой сточной водой собственного гальванического производства с аналогичным составом по содержанию ионов тяжелых металлов при рН 3, а извлечение металлов из полученного раствора производят флотацией при рН 8-12.

При этом механохимическая активация интенсифицирует образование при термическом обжиге с добавками в виде содержащих хлорид- или сульфат-ионы соединений при температуре 550-600°С водорастворимых соединений металлов, и при выщелачивании кислой сточной водой собственного гальванического производства с аналогичным составом ионы металлов переходят в раствор, который подвергают флотации с извлечением их во флотоконцентрат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

При изучении литературных источников аналогичного решения с использованием выщелачивания термообработанного спека сточными водами собственного гальванического производства аналогичного состава по содержанию ионов тяжелых металлов с последующим их суммарным извлечением из полученного раствора не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».

Пример осуществления способа.

Предварительно высушенный гальванический шлам из отвалов, содержащий, мг/кг: Zn - 46625; Ni - 1433; Сu - 12750; Fe - 20100; Ca - 115500 песок, карбонаты магния, натрия 767811 подают в шаровую мельницу вместе с хлоридом натрия в соотношении Сl^-: Ме^п+=1,1:1 и подвергают измельчению до размера 0,5-5 мкм. Измельченную массу помещают в электрическую муфельную печь и проводят термообработку при температуре 600°С в течение 15 минут. Полученный спек подвергают выщелачиванию кислой сточной водой собственного гальванического производства при температуре 40°С при рН 3 в несколько стадий. Последнюю стадию выполняют промывкой чистой водой. Раствор отделяют от осадка на вакуум-фильтре, доводят водородный показатель до рН 9 с помощью едкой щелочи и извлечение металлов из полученного раствора производят флотацией.

Флотацию производят в электрофлотаторе при плотности тока 50 мА/см² в течение 20 минут. В качестве пенообразователя и собирателя при флотационном извлечении металлов используют сульфонол в количестве 5 мг/л и ксантогенат калия в количестве 3 мг на 100 г ионов металлов в шламе.

Полученный пенный концентрат, содержащий ионы тяжелых металлов, извлеченные из шлама и сточной воды, высушивают с последующим прокаливанием при температуре 600°С для получения оксидов и используют для приготовления пигментов.

Добавка содержащих хлорид- или сульфат-ионы соединений при механоактивации в соотношении хлорид- или сульфат-ионов к сумме металлов, содержащихся в шламе менее 1:1, является нецелесообразной, т.к. в этом случае не все металлы будут взаимодействовать с добавленными ионами в связи с их недостаточного количества.

Аналогично осуществляли предложенный способ при других значениях параметров, указанных в формуле изобретения. Результаты представлены в таблицах 1-3.

Таблица 1
Зависимость эффективности извлечения металлов в раствор от температуры термообработки
№ эксп.	Температура термообработки, °С	Эффективность извлечения металлов в раствор, %
Сu	Ni	Zn	Fe
1	500	92	89	84	96
2	550	98	94	91	96
3	600	71	88	73	93
4	650	54	76	67	84

Таблица 2
Зависимость эффективности извлечения металлов в раствор от рН выщелачивающей воды
№ эксп.	рН выщелачивающей воды	Эффективность извлечения металлов в раствор, %
Сu	Ni	Zn	Fe
1	1	99	99	99	95
2	2	98	99	99	82
3	3	95	96	96	75
4	4	90	94	94	52

Таблица 3
Зависимость эффективности извлечения металлов от рН раствора при флотации
№ эксп.	рН раствора	Эффективность извлечения металлов из раствора, %
Сu	Ni	Zn	Fe
1	4	-	-	-	48
2	5	30	10	-	75
3	8	86	44	72	48
4	9	92	65	80	35
5	10	90	83	50	20
6	11	89	96	10	-
7	12	70	72	-	-