<<
>>

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.

<< | >>
Источник: М. Ситтиг. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов. 1985

Еще по теме МЕТАЛЛЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШЛАМОВ СМЕШАННОГО СОСТАВА:

  1. МЕТАЛЛЫ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ШЛАМОВ СМЕШАННОГО СОСТАВА
  2. НИКЕЛЬ ИЗ ШЛАМОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
  3. ЦИНК из ОТХОДОВ ПРОЦЕССА ГАЛЬВАНОСТЕГИИ
  4. ЦИНКА ХЛОРИД ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ
  5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВАГРАНОКДЛЯ УТИЛИЗАЦИИ ЦИНКОСОДЕРЖАЩИХ ПЫЛЕЙ
  6. ПЕРЕРАБОТКА РЕЗИНОВЫХ ШИН