ФЕРРОСПЛАВЫ ИЗ ШЛАМОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В ГАЛЬВАНОСТЕГИИ
В процессе переработки отработанных растворов, используемых для нанесения гальванических покрытий, после стадии нейтрализации раствор подвергается выпариванию и сушке; при этом происходит отделение образовавшегося шлама.
К сожалению, не существует эффективных методов его переработки и практически весь получаемый шлам направляется в отвалы. Такой способ утилизации отходов является неприемлемым и предлагаются различные методы для решения этой проблемы. Однако все методы обладают серьезными недостатками при их реализации в промышленном масштабе, и поэтому практически все получаемое количество отходов складируется в штабели и остается в таком виде или отверждается бетоном и используется для засыпки неровностей рельефа.
Кроме того, шлам содержит большое количество ценных металлов, например никеля, хрома, железа и др., и с точки зрения экономии природных ресурсов нецелесообразно выбрасывать эти соединения в виде отходов. В связи с этим крайне необходима разработка эффективного метода для переработки шлама и выделения соединений ценных металлов.
Процесс, разработанный X. Фукуока, Т. Ka- мейяма, Е. Танака и др. (патент США 4 123257, 31 октября 1978 г.; фирма «Hucuiuh Стил Компани, Лтд.» и «Докапан Металз энд Кэмикалз Ко, Лтд.», Япония), предусматривает, что шлам с содержанием воды не более 10 % смешивается с окалиной и пылью, образующимися в процессе производства стали, связующим материалом, углеродсодержащим материалом и водой, количество которой в смеси должно составлять от 7 до 30%. Полученная масса хорошо перемешивается и формуется в брикеты, которые подвергаются обработке для повышения их прочности.
Получающиеся брикеты могут использоваться в качестве исходного сырья при изготовлении ферросплавов. В случае их использования для восстановительной плавки и получения металла, он может далее использоваться как исходный материал для получения легированной стали.
Схема процесса представлена на рис 51. Если мокрый шлам I, образующийся в процессе нейтрализации отработанных растворов для нанесения гальванических покрытий и при агломерации полученного осадка, сразу же высушивать, то в сушилке 3 необходимо использовать большое количество топлива и возникают трудностипри прямой подаче шлама I сразу в сушилку 3. Для устранения этих недостатков шлам сначала подвергается дегидратации в аппарате 2 для уменьшения количества влаги примерно до 50 % и после этого поступает в сушилку 3, где из него получают порошок или гранулы с содержанием воды не более 10 %. К 100 % частям (по массе) полученного материала добавляется 10—200 частей золы 4 и 10—100 частей окалины 5, которые образуются на стадиях производства легированных сталей. Есть несколько причин для приготовления таких смесей. Первая причина заключается в том, что шлам содержит не только металлы, но и незначительные количества соединений цинка, серы, фосфора
и др., которые вредны для процесса последующей переработки шлама в сплавы. Поэтому шлам из отходов электропокрытия не может в чистом виде использо
ваться для производства ферросплавов и вредные элементы должны разбавляться добавками до допустимых концентраций.
Вторая причина состоит в том, что высушенный шлам представляет собой мелкие частицы, состоящие из гидроксида металлов. Эти гидроксиды получаются на стадии нейтрализации отходов и получающийся шлам непригоден для проведения процесса формования и получения прочных брикетов. Таким образом, шлам смешивается с окалиной и золой для получения более равномерного распределения по размерам частиц в смеси, что повышает прочность получаемых брикетов.
При проведении операций смешения используют сухую золу с содержанием влаги не более 10 %; дополнительная сушка золы не требуется. Содержание воды в окалине может быть легко уменьшено до 10 % простым фильтрованием, без дополнительной сушки.
При большем содержании воды трудно регулировать ее количество воды на стадии замешивания и последующая операция формования становится трудно контролируемой.В соответствии с указанными требованиями в смесителе 8 смешиваются шлам, сухая зола и окалина углеродсодержащий материал 6 и связующее 7. Далее добавляется вода до получения ее содержания 7—30 % и полученная масса тщательно перемешивается. На этой стадии в смесителе 8 можно также смешивать шлам, образующийся при нанесении электропокрытий, а также при травлении металлов. В том случае, когда шлам электропокрытия имеет высокое содержание фосфора, его можно смешивать с шламом травления с невысоким содержанием фосфора. Сушка шлама травления до содержания воды не более 10 % проводится аналогично обработке шлама I.
Возможен противоположный вариант, при котором оба типа шлама смешиваются и полученная смесь обезвоживается в дегидраторе 2 и далее обрабатывается в сушилке 3 до содержания воды не более 10 %. При проведении смешения количество добавляемого шлама процесса травления определяется содержанием фосфоросодержащих соединений в шламе процесса гальваностегии.
Окалина добавляется в количестве от 10 до 100 частей (по массе) на 100 частей шлама, подаваемого в смеситель 8. При добавках окалины менее 10 частей получающиеся при формовке брикеты обладают недостаточной прочностью и свойства окалины не проявляются. При количествах окалины более 100 частей количество добавки уже более не влияет на прочность брикетов.
Зола 4 добавляется в пределах 100—200 частей на 100 частей шлама, подаваемого в смеситель 8. При количестве золы менее 10 частей брикеты не имеют достаточной плотности и обладают недостаточной прочностью. Однако при добавке более 200 частей полученная смесь плохо поддается процессу формования и начинает снижаться прочность брикетов.
Как правило, углеродсодержащий материал 6 представляет собой угольную или коксовую пыль и предназначен для повышения прочности получаемых брикетов и повышения реакционной способности брикетов в процессе восстановительного плавления.
Его добавляемое количество обычно не превышает 40 частей на 100 частей шлама, вводимого в смеситель 8. Единственным фактором, определяющим предельное количество вводимого углеродсодержащего материала является прочность получаемых брикетов.
Связующее вещество 7 используется для повышения внутреннего сцепления брикетов. Его количество изменяется в пределах 10—100 частей на 100 частей шлама в смесителе 8. При меньших количествах связующего компонента связующий эффект не проявляется в должной степени, формование протекает неэффективно и прочность брикетов невысокая. При количествах связующего вещества более 100 частей операция формования производится с большими трудностями и связующий эффект уже не растет, однако при этом растут затраты и, следовательно, использование больших количеств связующего вещества нецелесообразно.
Вода 9 предназначена для повышения эффективности замеса и улучшения формовочных качеств смеси. Обычно используется 10—'200 частей на 100 частей шлама, прн этом в готовой смесн содержится 7—30 % воды. В этом интервале содержания воды смесь обладает необходимыми адгезионными и прочностными характеристиками для формования брикетов.
При содержании воды менее 7 % смесь плохо перемешивается и брикеты с недостаточной прочностью дают много отходов. При содержании воды более 30 % смесь активно прилипает к поверхности вращающихся барабанов формовочной машины 10, что затрудняет работу и приводит к получению непрочных брикетов.
Форма брикетов определяется блоком прессования в машине 10. В ходе формования брикеты частично подсушиваются, однако, как правило, содержат 7—30% воды. Для повышения прочности брикетов используется специальное устройство 11, поскольку прочность важна при использовании брикетов в качестве исходного сырья для получения ферросплавов и для устранения трудностей при проведении плавки в печах восстановительного плавления 13, которые возникают при ломке брикетов в результате быстрого испарения воды при выделении металла 15 в печи 13.
Прочность брикетов в 11 повышают следующими способами. Если в качестве свизующего агента используют отработанный варочный раствор, бентонит или мелассу, то прочность брикетов увеличивается только за счет их просушивания. Когда используется цемент, брикеты отверждаются естественным путем при невысокой- температуре, или обработкой паром в туннельных печах, также при обычных температурах.
После обработки в устройстве 11 содержание воды в брикетах составляет не более 2 %, и усилие раздавления брикета составляет 60 кг. При этом не возникает трудностей с использованием брикетов на последующих стадиях.
Полученные упрочненные брикеты являются исходным сырьем для получения ферросплавов. Брикеты могут загружаться в печи восстановительного плавления 13 совместно с углеродсодержащим материалом 12\ в процессе сухой восстановительной плавки выделяется металл 15 и образуется шлак 16. В процессе восстановительной плавки наряду с углеродсодержащим материалом 12 предпочтительно использовать флюс 14, например диоксид кремния, негашеную известь и подобные материалы. В качестве углеродсодержащего компонента 12 в печах 13 может использоваться кокс, древесный уголь и их аналоги.
ФЕРРОНИКЕЛЬ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
Cm. «Никель из отработанных катализаторов», в частности патент США 4 120698.