МЕТАЛЛЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШЛАМОВ СМЕШАННОГО СОСТАВА
Металлические шламы, содержащие оксиды или гидроксиды металлов, образуются, например, в процессах травления металлов кислотой, в установках для электропокрытия металлов, а также в других процессах обработки поверхности.
Особый интерес представляет выделение из шламов железа и цинка, а также процесс отделения железа от цинка. Процесс выделения металлов из отходов должен быть достаточно экономичным, чтобы явиться практической альтернативой широко распространенному методу сброса отходов в водоемы.Процесс, разработанный X. Райнхардтом и X. Д. Оттертуном (патент США 3 966569 , 29 июня 1976 г.; фирма «ТИХ Просессор Райнхард энд Ко АБ», Швеция), предназначен для выделения металлов из металлсодержащих отходов с помощью жидкостной экстракции. Отходы обрабатывают серной кислотой. Получаемый раствор сульфатов металлов контактируют с органическим раствором реагента, экстрагирующего железо и цинк. Органический раствор затем промывают серной кислотой в две стадии. На первой стадии используют разбавленную кислоту; здесь цинк переходит в промывной раствор. На второй стадии применяется концентрированная кислота и в промывной раствор переходит железо. Таким образом достигается отделение цинка от железа; оба компонента могут быть выделены из промывных растворов известными методами, например кристаллизацией. Если отходы содержат другие металлы, помимо цинка и железа, необходимо проводить дополнительные процессы жидкостной экстракции — либо до, либо после экстракции железа и цинка.
На рис. 117 показана схема процесса выделения металлов из шлама, содержащего помимо цинка и железа также медь, никель и хром. В состав установки входит реактор для выщелачивания I с линией 2 для подачи шлама, серной кислоты и воды, мешалкой 3 и выходной линией 4, связанной с фильтром 5. С фильтра 5 остаток от выщелачивания выводится по линии 6, а раствор — по линии 7 через резервуар 44 в первый экстрактор 8.
Экстрактор состоит из нескольких аппаратов типа смеситель-отстойник и смесительной камеры 9, в которой раствор, полученный при выщелачивании, смешивается с органическим раствором с помощью мешалки в результате чего медь переходит в органический раствор. В сепараторах 11, 12 происходит расслаивание и разделение двух жидких фаз. Более легкая фаза (обычно органический раствор) собирается в верхней части камеры 11, а более тяжелая фаза — в нижей части камеры 12.Экстрактор может состоять из одного или нескольких смесителей-отстойников. В случае многостадийной экстракции она проводится противотоком. Трубопроводы 13 и 14 соединяют экстрактор 8 с промывным устройством 15, которое также состоит из отдельных аппаратов типа смеситель-отстойник (одного или нескольких). В устройстве 15 медь из органического раствора переходит в водный промывной раствор. По трубопроводам 16 и 17 раствор поступает в аппарат 18 для удаления меди из промывного раствора.
Нижняя часть 12 сепаратора соединена трубопроводом 19 со вторым экстрактом 20, в котором проводится экстракция железа и цинка. Экстрактор 20 соединен трубопроводами 21 и 22 с промывным устройством 23, состоящим из двух устройств 23а и 23Ь, в состав каждого устройства входят аппараты типа смеситель- отстойник. Устройство 23а соединено трубопроводами 24 и 25 с аппаратом 26 для удаления цинка. Устройство 23в соединено трубопроводами 27 и 28 с аппаратом 29 для удаления железа.
Нижняя часть разделительной камеры экстрактора 20 соединена трубопроводом 30 с третьим экстрактором 31, в котором проводится экстракция никеля. Экс-
Трактор Si связан трубопроводами 32 и 33 с промывным устройством 34, которое в свою очередь соединено трубопроводами 35 и 36 с аппаратом 37 для удаления никеля из промывного раствора. Нижняя часть разделительной камеры в экстракторе 31 соединена трубопроводом 38 с резервуаром 39, в который по линии 40 подается гидроокись натрия для нейтрализации кислого раствора. Выпадающий при этом осадок гидроокиси хрома отфильтровывают на фильтре 41.
Твердую фазу выводят с фильтра по линии 42, а фильтрат — по линии 43.Ниже приводится конкретный пример осуществления описанного процесса. Шлам, состоящий из гидроксидов металлов, образуется в процессе нанесения цинковых покрытий. Шлам имеет следующий средний состав твердой части, % (по массе): Zn 6,6; Fe 15,4; Cu 1,8; Ni 2,4; Cr 4,4. В реактор для выщелачивания загружают 300 кг шлама и 9 л воды. Добавляют водный 40 % (по массе) раствор серной кислоты в количествах, обеспечивающих установление величины pH = 0,5. При температуре 20—25 °С процесс выщелачивания продолжается 20 ч при перемешивании. Затем раствор отфильтровывают и анализируют. Он содержит, г/л: Zn 4,17; Fe 9,33; Cu 0,90; Ni 2,67; Cr 0,34.
3"? ''J8
Рис. 117. Схема процесса выделения металлов из отходов
Раствор подвергают противоточной экстракции в аппарате, состоящем из четырех смесителей-отстойников органическим раствором, состоящим из 10 % (объемн.) реагента LIX 64N (фирма «Дженерал Миллс, Инк.») и 90 % (объемн.) керосина. Объемное отношение органического раствора к водному составляет 2,5 : I. Получаемый органический раствор содержит 0,36 г/л меди, а содержание цинка и железа в нем составляет менее 0,001 г/л. В получаемом водном растворе содержится г/л: Zn 4,16; Fe 9,3; Cu lt; 0,001; Ni 1,9; Cr 2,7.
Органический раствор промывают противотоком^вТустройстве, состоящем из трех смесителей-отстойников, водным раствором, подаваемым со стадии электролиза меди, который содержит 30 % серной кислоты и|15 г/л меди. Объемное отношение органического раствора к раствору серной кислоты составляет 30 : I. Медь, содержащаяся в органическом растворе, переходит в раствор серной кислоты, в результате чего содержание меди в нем повышается до 28 г/л. В каждом цикле медь выделяют из раствора в количестве 15 г/л путем электролиза. Органический раствор со стадии промывки снова возвращают на стадию экстракции.
Водный раствор после экстракции меди экстрагируют противотоком в аппарате, состоящем из трех смесителей-отстойников, органическим раствором, состоящим из % (объемн.) ди (2-этилгексил)-фосфорной кислоты, 5 % (объемн.) додеканола и 70 % (объемн.) керосина. Объемное отношение органического раствора к водному составляет 10 : I. В получаемом водном растворе содержится, г/л- Zn 0 04’ Fe I 3; Ni 1,9; Cu 2,7. ’ ’
Органический раствор промывают противотоком в устройстве, состоящем из двух смесителей-отстойников, водным раствором, содержащим 14 % серной кислоты, в результате чего цинк переходит из органического раствора в раствор серной кислоты. Объемное отношение органического раствора к раствору серной кислоты составляет 20 : I. В результате органический раствор содержит цинка 0,01 и железа 0,05 г/л, а раствор серной кислоты 2,8 и 0,001 г/л соответственно. Сульфат цинка выделяют из раствора серной кислоты путем кристаллизации; выделяемое количество составляет 5 г/л Zn. К раствору добавляют серную кислоту для поддержания требуемой концентрации 14 % (по массе) и раствор снова используют для промывки. Органический раствор направляют для следующей экстракции железа и цинка.
Водный раствор после экстракции железа и цинка подают в третий экстракционный аппарат, состоящий из двух смесителей-отстойников. Раствор экстрагируют противотоком, подавая органический раствор,содержащий 25 % (объемн.) диоктил- дитиофосфорной кислоты и 75 % (объемн.) керосина. Объемное отношение органического раствора к водному составляет 2:1. Получаемый органический раствор содержит 0,95 г/л никеля. В водном растворе содержится 0,02 г/л никеля и 2,7 г/л хрома.
Органический раствор промывают противотоком в устройстве, состоящем из трех смесителей-отстойников, водным раствором серной кислоты — 50 % (по массе). Время пребывания в аппарате больше, чем на предыдущих стадиях. Объемное отношение органического раствора к раствору серной кислоты составляет 90 : I. В результате промывки никель и небольшие количества цинка и железа из органического раствора переходят в раствор серной кислоты. Раствор серной кислоты содержит 86г/л никеля. Сульфат никеля выделяют из раствора путем кристаллизации в количестве 50 г/л Ni. К раствору добавляют серную кислоту до получения требуемой концентрации 50 % (по массе), после чего его снова используют для промывки. Органический раствор возвращают на стадию экстракции.
Водный раствор после экстракции никеля содержит хром и небольшие количества других металлов. Его нейтрализуют 45 %-ным раствором гидроксида натрия до получения величины pH = 8+9. При этом выпадает осадок гидроксида хрома, который отделяют фильтрованием.
Еще по теме МЕТАЛЛЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШЛАМОВ СМЕШАННОГО СОСТАВА:
- МЕТАЛЛЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШЛАМОВ СМЕШАННОГО СОСТАВА
- НИКЕЛЬ ИЗ ШЛАМОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
- ЦИНК из ОТХОДОВ ПРОЦЕССА ГАЛЬВАНОСТЕГИИ
- ЦИНКА ХЛОРИД ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
- ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАГРАНОКДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЦИНКОСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ
- ПЕРЕРАБОТКА РЕЗИНОВЫХ ШИН