<<
>>

олово из оловянного ЛОМА

Из общего количества вторичного олова, полученного в 1974 г., 86 % было использовано в качестве компонента сплавов — бронз, латуней, припоев, а также сплавов используемых в подшипниковой промышленности и в полиграфии.

Только % вторичного олова, в основном из нового лома, поступило на рынок в виде металла. Небольшие количества были также использованы в виде химических соединений олова. Хотя на специальных предприятиях извлекается некоторое количество олова из использованных консервных банок, этот вид сырья используется весьма редко ввиду больших расходов, связанных со сбором, транспортировкой и чисткой банок. Повышение цен на стальной лом явилось стимулом Для некоторого увеличения количества олова, извлекаемого из консервных банок.

Почти все первичное олово в США является импортным. Количество вторичного олова составляет ~ 1/3 от общего потребления олма в США. Таким образом, переработка лома имеет большое значение для промышленности, производящей олово.

ОЛОВО ИЗ ШЛАКОВ

Процесс, разработанный Дж. М. Флойдом (патент США 3 905807, 16 сентября 1975 г.; Организация по научным и промышленным исследованиям Британского содружества, Австралия), предназначен для получения олова из низкопроцентного оловянного концентрата и включает следующие стадии: I. Плавление и частичное восстановление смеси концентрата с флюсом, в результате чего образуется жидкий концентратный шлак с высоким содержанием олова. 2. Взаимодействие полученного шлака с жидким оловожелезным сплавом (гартлинг), имеющим высокое содержание железа, с образованием жидкого металлического олова-сырца, содержащего примеси железа, и жидкого промежуточного шлака с высоким содержанием олова. 3. Восстановление олова, содержащегося в жидком промежуточном шлаке, с получением жидкого оловожелезного сплава, возвращаемого на стадию (2) и жидкого шлака с низким содержанием свинца, который отбрасывается.

Процесс может быть Осуществлен как в непрерывном, так и в периодическом режиме.

ОЛОВЯННОАЛЮМИНИЕВЫЙ СПЛАВ

из многослойных подшипников

Многослойный материал для подшипников состоит из относительно недорогой прочной стальной основы, покрытой более дорогим материалом, например, оловоалюминиевым сплавом или материалом, в состав которого входит платина. При изготовлении таких материалов чаще прибегают к склеиванию слоев, чем к методам спекания или сплавления. Однако и в этом случае извлечение верхнего слоя является экономически оправданным только если он достаточно легко отделяется от основы, и выход материала приближается к 100 %.

Процесс, разработанный А. Д. Михаэлем, Дж. А. Уайтом и Г. JI. Гриффином (патент США 4 086083, 25 апреля 1978 г.; фирма «Зе Гласьер Метал Компани, Лимитедъ, Англия), предназначен для извлечения дорогостоящего верхнего слоя из многослойного подшипникового материала, в котором слой сплава закреплен на стальной основе, возможно, с использованием фольги из чистого алюминия. Материал нагревают до температуры, при которой начинается отделение компонентов, а затем подвергают повторному механическому воздействию для полного разделения компонентов, которые далее отделяют друг от друга магнитным или гравитационным методом.

ТИТАН ИЗ ТИТАНОВОГО ЛОМА

При использовании титанового сырья, пигментов, сварочных флюсов, ферросплавов, режущих инструментов и большинства других продуктов титан необратимо теряется, и его извлечение не производится. Значительную роль переработка титанового лома играет только при производстве слитков, прокатных изделий и металлических деталей.

Из титанового лома производится 1/3 всех титановых слитков. Незагрязненный и хорошо сортированный лом, который в значительных количествах образуется при производстве слитков и прокатных изделий, смешивают с губчатым металлом и сплавами и переплавляют в слитки. Большое количество лома образуется при переработке прокатных изделий в готовые детали. Около 1/3 такого лома возвращается в процесс производства слитков.

По оценке 75—80 % металла, входящего в слиток, в процессе изготовления готовых изделий превращается в лом. Определенные виды обрезков и стружки, а также некоторые другие отходы используются для извлечения титана.

Значительная часть лома, однако, состоит из смешанных сплавов и содержит примеси. Некоторая часть такого сырья используется* в производстве ферротитана, другая часть находит применение при производстве стали — в качестве добавки, уменьшающей зернистость, а также раскислителя; кроме того, его используют н при плавке алюминия. Ежегодно несколько тысяч тонн такого лома экспортируется из США, однако некоторое его количество и ввозится в страну. Наконец, остающийся титановый лом либо выбрасывается, либо хранится в ожидании появления новой технологии переработки. Титановая пыль и мелкие стружки могут обусловить загорание, поэтому переработка и хранение такого типа отходов являются нежелательными с точки зрения техники безопасности.

Процесс, разработанный Дж. Диксоном (патент США 3 933473, 20 января 1976 г.; фирма «Эйрко, Инкл), предназначен для извлечения нз титанового лома сплава, содержащего 2,5—3,5% алюминия, 1,7—2,50% олова и вкачестве остального компонента титан. Способ предусматривает очистку лома, обработку его в электронно-лучевой печи и рафинирование продукта в высоком вакууме с получением продукта заданного состава.

TP ИНАТР ИЙ ФОСФАТ ИЗ ОТХОДОВ ПРОЦЕССА ПОЛИРОВКИ АЛЮМИНИЯ ПУТЕМ ПОГРУЖЕНИЯ В РАСТВОР

Полировка путем погружения в раствор широко используется в промышленности для химической отделки алюминия. В этом процессе используются растворы на основе фосфорной кислоты. Чистые алюминиевые изделия погружают на несколько минут в горячий водный раствор, содержащий точно заданные количества фосфорной кислоты, фосфата алюминия и азотной кислоты. Этот раствор активно взаимодействует с алюминием, в результате чего происходит выделение азота и оксидов азота, а поверхность алюминия в результате такой полировки становится блестящей. Для получения высокого качества отделки при минимальном расходе реагентов обычно используют полировальные растворы следующего состава, %: фосфорной кислоты (H3PO4) 64—70; фосфата алюминия (AlPO4) 10—14; азотной кислоты (HNO3) 2,8—3,2; воды (H2O) 17—23; меди (Cu) 0,01—0,02. Применение находят и другие полировальные растворы на основе фосфорной и азотной кислот.

В процессе полировки путем погружения очень важным является контроль за составом раствора. Изменение концентрации любого компонента с выходом из заданного интервала приводит к значительному снижению качества изделий. Часть полировального раствора постоянно уносится с обрабатываемыми деталями в промывной резервуар. При нормальном уносе и достаточно частом добавлении свежих порций кислот в растворе поддерживается равновесная концентрация алюминия; количество алюминия, перешедшего в раствор из обрабатываемого изделия, равно количеству алюминия унесенного из ванны. Хотя при таком проведении процесса обеспечивается непрерывность обработки, недостатком его является большое количество отходов. На практике это означает, что только 10—15 % фосфорной кислоты, введенной в полировальный раствор, расходуется на химическую обработку поверхности. Остальное количество кислоты теряется на следующих стадиях промывки.

Другим недостатком рассматриваемого процесса является образование сточных вод, содержащих фосфат, который является одним из материалов, наиболее сильно загрязняющих водоемы. Известны химические методы для нейтрализации и обработки кислых и промывных вод, однако ни один из них не получил широкого распространения вследствие сложности аппаратурного оформления, больших капитальных затрат и высокого расхода химических реактивов. Наиболее распространенным приемом является промывка противотоком с использованием нескольких промывных резёрвуаров. При этом в первом резервуаре получают кислоту с концентрацией 30—40 %. Кислота с содержанием gt; 30 % H3PO4 может быть непосредственно использована в качестве сырья для производства жидких удобрений. Однако цена на этот продукт является весьма низкой и вследствие сезонного характера работы промышленности, производящей удобрения, для его хранения требуются большие складские помещения.

В усовершенствованном варианте кислоту, получаемую при промывке, концентрируют путем упаривания до получения, например 75 % H3PO4. Хотя хранение и транспортировка 75 %-ной кислоты требуют меньших расходов, чем в случае 30 %- ной кислоты, в этом случае возникают дополнительные расходы, связанные с концентрированием. Разработаны также другие способы для выделения кислоты из про-

16              21              13

Рис. 166. Схема процесса выделения фосфата натрия из полировальных растворов:

1 — 12, 14, 15, 17 — 20 (в тексте); 13 — нерастворимые вещества; 16 — кристаллический трииатрийфосфат; 21 — очищенные сточные воды

мывных вод, однако все они обладают существенными недостатками, являются трудно осуществимыми или дорогостоящими.

Процесс, разработанный А. Ю.-Х. Фангом (патент США 4 044106, 23 августа г.), предусматривает обработку кислых промывных вод процесса химической полировки алюминия щелочными реагентами при температуре 80 0C или выше. В результате получается раствор, содержащий трииатрийфосфат Na8PO4, алюминат натрия NaAlO2, нитрат натрия NaNO3 и следы нерастворимых веществ. Горячий раствор быстро подвергают фильтрованию для удаления нерастворимых примесей, а затем охлаждают, в результате чего выпадает кристаллический трииатрийфосфат. Его отфильтровывают от маточного раствора, содержащего остаточное количество тринатрийфосфата и растворимые примеси, такие как алюминат и нитрат натрия. Для повышения выхода фосфата маточный раствор используют для обработки свежей порции кислых промывных вод. Схема этого процесса представлена на рис. 166.

Обычно алюминиевые изделия сначала очищают в резервуаре I, содержащем разбавленный горячий раствор щелочи, промывают холодной водой в резервуаре 2, очищают в резервуаре с горячей кислотой 3 и снова промывают в одном или нескольких резервуарах, обозначенных цифрой 4. После этого изделия погружают в полировальный раствор, находящийся в резервуаре 5. Компонентами полировального раствора могут являться фосфорная и азотная кислота, вода, а также растворенные соединения алюминия фосфат алюминия и следовые количества компонентов алюминиевых сплавов и других добавок, таких как медь.

После полировки в резервуаре 5 изделия подвергают трехстадийной промывке 6, а затем подают в обычный резервуар для анодирования и на стадии дополнительной обработки, промывки и сушки, обозначенные цифрой 7. Часть полировального раствора из резервуара 5 уносится в промывные резервуары 6. При трехстадийной про- тивоточной промывке на первой стадии поддерживается максимальная концентрация фосфорной кислоты 35 % ; концентрация фосфорной кислоты на второй и третьей стадиях промывки составляет 10 и I % соответственно.

Когда концентрация кислоты на первой стадии становится выше 35 %, кислоту выводят из резервуара и заменяют ее 10 %-ной кислотой со второй стадии промывки, которая в свою очередь заменяется I %-ной кислотой с третьей стадии. Хотя обычно на первой стадии промывки поддерживается максимальная концентрация кислоты 35 %, содержание фосфорной кислоты может повышаться до 40 % без оказания ка- ких-либо отрицательных воздействий на обрабатываемое изделие (при проведении промывки при достаточно низких температурах и не слишком большом времени контакта). На некоторых предприятиях максимальную концентрацию фосфорной кислоты поддерживают на уровне 30 %. Это позволяет снизить потери кислоты на последующих стадиях промывки. Таким образом, концентрация кислоты в промывном резервуаре поддерживается в интервале 30—40 %, предпочтительно ~35%.

Кислые промывные воды такого типа с концентрацией 30—40% (предпочтительно 35 %, хотя на практике в промышленности используются даже и 10 % растворы) легко могут быть переведены в тринатрийфосфат, который хорошо отделяется от раствора и в тех случаях, когда в нем содержатся большие количества алюминия. Кислые промывные воды периодически выводят со стадии промывки 6 и через накопительный резервуар подают в реактор 10, куда по линии 9 добавляется каустическая сода (NaOH). В результате образуются тринатрийфосфат, алюминат и нитрат натрия — в соответствии с уравнениями реакций, приведенными на схеме.

В ходе реакции алюминий может быть осажден при величине pH среды 3—10. Однако при осаждении алюминия в виде фосфата значительное количество фосфатов теряется. Величина pH в реакторе 10 превышает 13 и алюминий полностью находится в виде растворимого алюмината натрия NaAlO2, образующегося в избытке щелочи. В зависимости от концентрации кислоты в используемых промывных водах и количества рециркулируемого маточного раствора будет изменяться количество воды, добавляемой к каустической соде.

Реакция нейтрализации кислых вод каустической содой является экзотермической и температура реакционной смеси значительно превышает комнатную. Горячий щелочной раствор из реактора 10 подают на фильтр И для удаления нерастворимых материалов, таких как гидроксиды тяжелых металлов, в том числе образующихся из компонентов, входящих в состав обрабатываемого алюминиевого сплава. После фильтрации раствор направляют в низкотемпературный кристаллизатор 12.

Фильтрации необходимо подвергать горячий раствор, так как при этом тринатрийфосфат будет находиться в растворе и исключаются его потери с примесями. В результате фильтрации повышается чистота получаемого тринатрийфосфата. Следует отметить, что экзотермическая реакция может быть использована для нагрева щелочного раствора перед фильтрованием. Однако в зависимости от конкретных параметров процесса для обеспечения растворимости тринатрийфосфата в процессе фильтрования может оказаться необходимым нагревание раствора как перед, так и в ходе самого процесса фильтрования.

Другая важная особенность процесса связана с тем, что алюминат натрия очень хорошо растворим как в горячей, так и в холодной воде. В то же время тринатрийфосфат в холодной воде растворяется значительно хуже, чем в горячей, а нитрат натрия значительно более растворим, чем тринатрийфосфат.

Кристаллы тринатрийфосфата, выпавшие при охлаждении щелочного раствора, отделяют на вакуумном фильтре 14 или с помощью другого подходящего устройства и сушат во вращающейся сушилке 15 с получением кристаллического тринатрийфосфата. Маточный раствор из фильтра 14 направляют на хранение в резервуар 17, откуда он может быть возвращен в реактор 10, где смешивается со свежими порциями кислых промывных вод и каустической соды.

В состав маточного раствора как правило входят нитрат и алюминат ратрия, остаточные количества тринатрийфосфата и некоторый избыток каустической соды. Хотя раствор предпочтительно охлаждать до ~25 0C, однако процесс может быть эффективно осуществлен и при других температурах охлаждения. Естественно, выход полу

чаемого фосфата будет возрастать с понижением температуры, и выбор конкретной температуры охлаждения будет связан с экономичностью процесса рециркуляции маточного раствора. Хотя охлаждение является наиболее предпочтительным способом для проведения кристаллизации, могут быть использованы и другие способы, например упаривание или осаждение.

При выводе маточного раствора с фильтра 14 в сток может возникнуть необходимость в снижении содержания фосфора в нем до I мг/л. В этом растворе обычно содержится 2—5 % Na3PO4; его количество зависит от конечной температуры кристаллизации. Фосфорные соединения могут быть легко удалены из раствора, поскольку присутствующий здесь же в больших количествах алюминат натрия является наиболее эффективным коагулянтом для осаждения фосфора. Таким образом, маточный раствор с фильтра 14 можно периодически подавать в нейтрализационный резервуар 18, в который добавляется серная кислота 19 в количествах, позволяющих снизить величину pH до 6—9.

В процессе нейтрализации происходит осаждение фосфата в виде гидрокси- фосфата алюминия или другого комплекса. Протекающие при этом химические реакции могут быть описаны следующими уравнениями:

Na3PO4 + NaAlO2 + 2H2S04 AlPO4 + 2Na2S04 + 2Н20,

2NaA102 + H2SO4 + 2Н20              2А1              (OH)3              +              Na2SO4.

Нерастворимые соединения удаляют на фильтре 20, получая сточные воды с минимальным содержанием фосфора.

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

Еще по теме олово из оловянного ЛОМА:

  1. ОЛОВО ИЗ ДРОССА, ОБРАЗУЮЩЕГОСЯ В ПРОЦЕССЕ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИ
  2. НИКЕЛЬ ИЗ НИКЕЛЕВОГО ЛОМА
  3. СВИНЕЦ ИЗ СВИНЦОВОГО ЛОМА
  4. КОБАЛЬТ ИЗ КОБАЛЬТОВОГО ЛОМА
  5. СТАЛЬ ИЗ СТАЛЬНОГО ЛОМА
  6. ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ ИЗ АВТОМОБИЛЬНОГО ЛОМА
  7. НИКЕЛЬ ИЗ ЛОМА СПЕЦИАЛЬНЫХ СПЛАВОВ
  8. СТАЛЬ ИЗ АВТОМОБИЛЬНОГО ЛОМА
  9. МЕДЬ ИЗ ЛОМА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДОВ
  10. МАГНИЙ ИЗ МАГНИЕВОГО ЛОМА
  11. МЕТАЛЛЫ ИЗ ЗАМАСЛЕННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛОМА
  12. МЕДЬ ИЗ ЛОМА СМЕШАННОГО СОСТАВА
  13. СВИНЕЦ ИЗ ЛОМА АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
  14. МАГНИЯ ОКСИД ИЗ ЛОМА ОГНЕУПОРНОГО КИРПИЧА ДЛЯ ФУТЕРОВКИ ПЕЧЕЙ
  15. РУТЕНИЙ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ И (ИЛИ) ЭЛЕКТРОДНОГО ЛОМА
  16. РУТЕНИЙ ИЗ ОТРАБОТАННЫХ КАТАЛИЗАТОРОВ И (ИЛИ) ЭЛЕКТРОДНОГО ЛОМА
  17. СЕРЕБРО ИЗ ЛОМА НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ С СЕРЕБРЯНОЙ ПАЙКОЙ
  18. Село Благовещенье 1)
  19. МЕДЬ ИЗ ОСАДКОВ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
  20. Домашняя обстановка одного ткацкого подмастерья.