Спосіб переробки кислих залізовмісних стічних вод

Изобретение относится к областиочист-ки сточных вод и может быть использовано для переработки отработанных растворов и промывных вод. содержащих свободную серную кислоту и железо (II), образующи хся на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроения, в производстве пигментов. Известен способ переработки растворов от сернокислотного травления стали [1], включающий его обработку раствором аммиака, отделение образовавшегося гидро-ксида железа, обработку оставшегося раствора известковым молоком, отделение осадка сульфата кальция. Полученную воду используют для приготовления раствора аммиака. Недостатком данного способа является получение высокогидратированных не утилизованных осадков гидрокрида железа и сульфата кальция, которые поступают в шламонакопитель. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигнутому эффекту является способ [2], заключающийся е том. что к отработанным травильным растворам, содержащим свободную серную кислоту и железо, прибавляют СаО, CaS и СаСО3 до рН 1-5,5, выпадающий осадок CaSО4 отделяют отстаиванием, центрифугированием, фильтрованием и прокаливают при 1000-1100°С до CaS или 1200-1250°С до СаО. К фильтрату прибавляют СаО. CaS. Са(ОН)2 до рН 7-9, При этом образуются оксиды и гидроксиды металлов и CaSО4, которые отделяют от раствора и прокаливают при 650-750°С в окислительных условиях. Проверка данного способа показала, что конечный продукт по составу соответствует пигменту венецианская красная: массовая доля Fе2О3 - от 10 до 40%, остальное -сульфат кальция. Недостатками данного способа являются сложность разделения жидкой и твердой фаз ввиду образования аморфного осадка соединений железа, повышенные энергозатраты на испарение воды при проведении высокотемпературного обжига отделенной твердой фазы, необходимость проведения операций размола и классификации продукта прокаливания, так как он состоит преимущественно из крупных агрегатов, низкое качество целевого продукта ввиду неравномерного распределения оксида железа (III) на поверхности гипса. Задачей изобретения является разработка способа переработки кислых железосодержащих сточных вод, обеспечивающего упрощение процесса и повышение качества целевого продукта путем получения кристаллической формы пигмента в жидкой фазе при гидротермальной обработке продукта нейтрализации. Поставленная задача, решается способом переработки кислых железосодержащих сточных вод. включающим нейтрализацию известковым молоком, окисление и термообработку продукта нейтрализации с отделением осадка, содержащего оксиды и гидроксиды металлов и сернокислый кальций, в котором, согласно изобретению, нейтрализацию осуществляют в присутствии окислителя до остаточного содержания железа (II) в растворе 10-50% от исходного, при этом окислитель берут в количестве, обеспечивающем полное окисление осажденного железа, а термообработке подвергают продукт нейтрализации с соотношением Т:Ж, равным 1:(615) при температуре 140-160°С в автоклавных условиях. Проведение процесса нейтрализации в присутствии окислителя, состав продукта нейтрализации и условия его термообработки, согласно изобретению, позволяют уже в ' жидкой фазе получить кристаллический продукт, представляющий собой пигмент, известный под названием "венецианская красная", практически монодисперсного состава с размером частиц менее 2 мкм. В промышленности такого класса пигменты, содержащие сульфат кальция и оксид железа (III), выпускаются с массовой долей Fе2О3 от 10 до 40%. Упрощение процесса по предлагаемому способу достигается за счет исключения операций' высокотемпературного обжига, размола и классификации конечного продукта. Образование кристаллического осадка в жидкой фазе улучшает условия его отделения и снижает энергозатраты при сушке по сравнению с прототипом. Пример 1. В реактор-нейтрализатор со скоростью 0,125 дм 3/ч подают 0,25 м 3 кислых железосодержащих сточных вод с массовой концентрацией H2SО4 - 30 г/дм 3 и FeSО 4 - 40 г/дм 3. В реактор дозируют 5%-ный раствор известкового молока, расход которого автоматически регулируется по данным рН-метра, поддерживая значение рН в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,0 ±0,1. Одновременно через суспензию осуществляют барботаж воздуха 60 дм 3/ч для окисления осаждающего железа (II) в железо (III). По истечении 2 ч остаточное содержание Fе (II) в растворе составило 25% от исходного, а в твердой фазе Fe (И) отсутствуе т. Суспензии дают отстояться, сливают осветленный слой, при этом в оставшемся продукте нейтрализации отношение Т:Жсоставляет 1:10. В твердой фазе железо (II) отсутствует, в жидкой фазе содержится 1,08 г FeSО4. Реактор закрывают, продукт нейтрализации подвергают термообработке при температуре 150°С в течение 0,5 ч. После охлаждения образовавшийся пигмент - венецианская красная, отделяют фильтрованием, промывают и суша т при 110°С. Масса целевого продукта 22.2 г, массовая доля Fе2О3 -17,8%, CaSО4 - 77,2%, H2O -5%. размер частиц менее 2 мкм. Пример 2. В реактор-нейтрализатор в течение 1,5-2 ч со скоростью 0,125 дм 3/ч подают 0,25 м 3 кислых железосодержащих сточных вод с массовой концентрацией H2SО4 - 30 г/дм 3 и FeSО 4 - 40 г/дм . В реактор дозируют 5%-ный раствор известкового молока, расход которого автоматически регулируется по данным рНметра, поддерживая значение рН в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,0 ± 0,1. Суспензию перемешивают с помощью магнитной мешалки и добавляют 0,003 дм 3 раствора пероксида водорода с массовой долей Нг02 36% для окисления осаждающегося железа (II) в железо (III). Процесс нейтрализации прекращают при достижении остаточной концентрации железа (II) в растворе 25% от исходной. Суспензии дают отстояться, сливают осветленный слой, при этом в оставшемся продукте нейтрализации отношение Т:Ж составляет 1:10. В твердой фазе железо (II) отсутствует, в жидкой фазе содержится 1,08 г FeSО4. Реактор закрывают, продукт нейтрализации подвергают термообработке при температуре 150°С в течение 0,5 ч. После охлаждения образовавшийся пигмент -венецианская красная, отделяют фильтрованием. промывают и сушат при 110°С. Масса целевого продукта 22.2 г, массовая доля Fе2О3 - 17.8%. CaSО4 - 77,2%. H2О - 5%, размер частиц менее 2 мкм. В таблице приведены результаты опытов, проведенных согласно примеру 1, в заявленных и запредельных значениях остаточного содержания железа (II) в кислых железосодержащих сточных водах после нейтрализации, отношения Т:Ж продукта .нейтрализации, поступающего на термообработку, температуры ее проведения. Содержание железа (ІІ) в растворах и в твердой фазе, фазовый и дисперсный состав целевого продукта определяли химическим, рентгенофазовым и электрон номикроскопическим методами анализа. Установлено, что заявленный интервал значений остаточного содержания железа (II)-в растворе после нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод известковым молоком выбран из условий, обеспечивающих полную перекристаллизацию гидроксо соединений в a -Fе2О 3 с размером частиц целевого продукта менее 2 мкм. В случае, если остаточное содержание железа (II) в растворе ниже предельного (таблица, пример 9), то при термообработке продукта нейтрализации не происходит полной перекристаллизации и целевой продукт имеет желтый цвет и представляет собой смесь гетита, гематита и гипса с массовой долей воды 8.5%. Увеличение остаточного содержания железа (II) в растворе после нейтрализации до 60% от исходного (таблица. пример 8) приводит к увеличению размера частиц целевого продукта до 4 мкм и появлению фиолетовой окраски. Получение продукта нейтрализации с отношением Т:Ж, равным 1:3. т.е. с уменьшенным содержанием жидкой фазы (таблица, пример 10), требует проведения дополнительной операции центрофугирования или фильтрования, а при термообработке такого продукта также не осуществляется полная перекристаллизация и получают Продукт желтого цвета с содержанием воды 6,3%. При отношении Т:Ж равном 1:20 (таблица, пример 11). т.е. повышенном объеме жидкой фазы, большое содержание железа (II) в продукте нейтрализации, поступающем на термообработку, приводит к увеличению размера частиц образующегося пигмента до 5 мкм и изменению его цвета до фиолетового. Снижение температуры процесса термообработки продукта нейтрализации ниже предельной, например 130°С (таблица, пример 12) не позволяет получить пигмент венецианская красная, а высушенный продукт представляет собой смесь гетита и гипса. Проведение процесса термообработки при температурах выше предельной (таблица, пример 13) связано с увеличением энергозатрат, усложнением аппаратурного оформления, а целевой продукт характеризуется появлением фиолетового оттенка. Образцы пигментов, полученных в условиях, представленных в таблице примерами 1-7. по составу соответствуют техническим требованиям на пигмент венецианская красная. Целевой продукт имеет более высокое качество ввиду получения монодисперсного Осадка с равномерным распределением а-Ре20з на поверхности частиц гипса, что невозможно при прокалочном способе с последующим измельчением агрегатов. При этом упрощается технологический процесс получения пигмента венецианская красная за счет исключения операций высокотемпературного обжига. размола и классификации конечного продукта, улучшения условий отделения продукта нейтрализации от жидкой фазы.