Процес переробки рідких відходів виробництва хімічного нікелювання

Процес переробки рідких відходів виробництва хімічного нікелювання, що включає вилучення нікелю з розчину після нікелювання електролізом і осадження заліза й інших металів зі стічних вод, що утворюються на підготовчих і заключних опе 3 16385 4 різним вмістом нікелю (0,002-20г/дм3), заліза До переваг методу гальванокоагуляції можна (0,002-100,0г/дм3): сильнолужні розчини після зневіднести його універсальність, (стосовно вод з жирення; сильнокислі розчини після травлення; різним складом), а також компактність виділених відпрацьовані розчини нікелювання, що містять осадів, однак він ефективний тільки для обробки домішки фосфітів, сульфатів натрію, ацетатів з вод з невисоким вмістом металів, забезпечуючи їх кислим і нейтральним значенням рН; промивні очищення до гранично-допустимих концентрацій. води підготовчих і заключних операцій. Задачею корисної моделі, що заявляється, є Різноманітність рідких відходів виробництва розробка технології комплексної переробки всього хімічного нікелювання ускладнює задачу їх знешспектра рідких відходів виробництва хімічного нікодження, а високий вміст нікелю у відпрацьовакелювання в єдиному процесі, що забезпечує не ному розчині процесу нікелювання обумовлює тільки їх знешкодження, але також вилучення менеобхідність його вилучення для повторного викоталевого нікелю для його повторного використанристання. ня й утилізацію інших речовин, що містяться у відДля вилучення нікелю з відпрацьованих ходах. розчинів, що містять до 20г/дм3 нікелю, в основноПоставлена задача вирішена в пропонованому му застосовують метод електролізу. Описано процесі переробки рідких відходів виробництва спосіб вилучення нікелю, що включає хімічного нікелювання, що включає електрохімічне підлужування гіпофосфитного розчину аміаком до вилучення нікелю з розчину після нікелювання й рН=1 і електроліз при катодній щільності струму осадження заліза та й ін. металів зі стічних вод, 1А/дм2 з використанням анода з платинованого що утворюються на підготовчих і заключних опетитана і катода, виконаного з латуні, сталі або міді раціях виробництва, гальванокоагуляцією, у якому [Пат. США №4416745, 1983]. Відомий спосіб перед гальванокоагуляцією промивні води операдозволяє за 24 години вилучити до 90% нікелю, а цій знежирення і травлення заготовок, які підлягапісля додаткової обробки протягом 12 годин майють нікелюванню, об'єднують і коректують вміст у же цілком видалити його з розчину. них заліза і значення рН додаванням відпрацьоваЯк показали дослідження авторів [Шалкаускас ного розчину травлення і/або відпрацьованого М.И., Климатавичюте Г.А. Электролиз отработанрозчину знежирення, а відпрацьований розчин ных растворов химического никелирования, в сб. електролізу об'єднують з водами після відмивання Гальванотехника и обработка поверхности - 1993 нікельованих деталей, отриманий при цьому розТ.2, №5, с.59-64], процес електролізу можна значчин обробляють у реакторі цементації для вилуно інтенсифікувати при підігріві і збільшенні чення залишків нікелю і збагачений залізом розкатодної щільності струму. Так, при проведенні чин, що утворюється при цьому, та потік електролізу розчину (рН = 9,0) при температурі відкоригованих промивних вод направляють у га50°С і катодній щільності струму 7,5А/дм2 уже льванокоагулятор з наступним розділенням одерпісля 1,5 годин обробки досягається вилучення жуваної в ньому пульпи у відстійнику на шлам, нікелю до залишкової концентрації його в розчині який може бути утилізовано, і очищені стічні води. 10мг/л. Як переконливо показано у наведеному нижче Метод електролізу є ефективним і економічно прикладі, рішення, що заявляється, дозволяє реавиправданим способом вилучення нікелю при пелізувати комплексну технологію переробки рідких реробці відходів з відносно високим його вмістом, відходів виробництва в єдиному процесі і забезпеоднак залишкові концентрації нікелю в розчині всечити повне знешкодження промивних вод і раціотаки в 10-20 разів перевищують значення ГДК нальне використання концентрованих лужних і (0,5мг/л), і для їх знешкодження потрібна додаткокислих розчинів, а також вилучення нікелю з відпва обробка. рацьованих електролітів у вигляді металу зі ступеЗастосування електролізу для обробки низько нем чистоти 99,8% і утилізацію інших речовин, що концентрованих (по нікелю й ін. металам) рідких містяться у відходах. відходів пов'язано зі значним ускладненням і поТаким чином, поставлену задачу вирішено з дорожчанням процесу, і тому цей метод практично досягненням необхідного технічного результату. не застосовується в технології знешкодження На кресленні, що додається, схематично промивних вод виробництва хімічного нікелюванпредставлений пропонований процес переробки ня. рідких відходів хімічного нікелювання, де для зруВелике поширення мають способи очищення чності показані також основні апарати і ємності, у розчинів, промивних і оборотних вод гальванокоаяких утворюються і накопичуються рідкі відходи гуляцією - електрохімічною обробкою в режимі основних і допоміжних операцій: ванна 1 для відгальванопари. У якості гальванопари використомивання заготовок після їх знежирення, ванна 2 вують різні компоненти, наприклад, залізо - кокс, для відмивання заготовок після їх травлення, ваналюміній кокс [Кондиционирование оборотных вод на 3 для відмивання нікельованих деталей, бакметодом гальванокоагуляции. Цветная металлурнакопичувач для відпрацьованих лугів 4, бакгия, 1990, №8, С. 66-68]; марганець-кокс або фенакопичувач для відпрацьованих кислот 5, бакромарганець-кокс [Пат. Рос. Фед. №2014285, накопичувач відпрацьованого розчину нікелюванCO2F 1/46, бюл. №11 от 15.06.94]. ня 6. Іноді для забезпечення коагуляції й осадження Процес включає усереднення складу промивречовин, що утворюються, електрохімічну обробку них вод, що надходять з ванн 1 і 2, у змішувачі 7, ведуть у присутності допоміжних речовин: вапняде здійснюється також коректування значення рН і ного молока, сульфітно-спиртової барди, лігніну й змісту в них заліза додаванням кислого і/або лужін. ного розчину з баків-накопичувачів 4, 5; вилучення 5 16385 6 нікелю з відпрацьованого розчину хімічного нікеВідпрацьований розчин хімічного нікелювання, лювання, що надходить з бака-накопичувача 6, у що збирається в баку-накопичувачі 6, містить 15електролізері 9 і змішування отримуваного при 20г/дм3 нікелю, до 8г/дм3 ацетату натрію, до 8г/дм3 цьому відпрацьованого електроліту з промивними фосфітів; значення рН дорівнює 4,5. Промивні водами ванни 3 у змішувачі 8; вилучення залишків води після відмивання готових виробів від залишнікелю з отриманого в змішувачі 8 розчину в коків розчину нікелювання збираються у ванні 3 і лонному реакторі цементації 10; обробку розчинів, містять 1,5г/дм3 нікелю, 0,006г/дм3 заліза; рН = 6,0. отриманих у змішувачах 7 і 8, по черзі або в об'єдПромивні води з ванн 1, 2 надходять у наному потоці в гальванокоагулятор і 11 для осазмішувач 7, куди дозовано з бака-накопичувача 5 дження домішок, що містяться в них; поділ пульпи, подають кислий розчин і/або (при необхідності) що утворюється в гальванокоагуляторі 11, у відслужний розчин з бака-накопичувача 4. Потоки тійнику 12 на очищені стоки й шлам, що утилізузмішують у змішувачі 7 до забезпечення у ється. відкоректованому розчині вмісту заліза до 2г/дм3 і Змішувачі 7 і 8 являють собою бочки об'ємом значення рН = 4-10. по 100л, які оснащені мішалками і системою зливу Відпрацьований розчин хімічного нікелювання для забезпечення надходження розчинів в апараз бака-накопичувача 6 надходить у електролізер 9, ти для очищення і знешкодження. де відбувається відновлення нікелю з електроліту і Електролізер 9 - апарат періодичної дії, виковиділення його на катоді. Катодний осад містить наний у вигляді ємності об’ємом 50л з електрода99,8% металевого нікелю і періодично ми: анод - титан з покриттям з діоксиду марганцю, видаляється з катода механічно під час заміни катод - нержавіюча сталь 12Х18Н9Т; катодний і електроліту. Збіднений електроліт, що містить до анодний простори розділені діафрагмою з хлори1,5г/дм3 нікелю, зі значенням рН=6,0 змішують з нової тканини. промивними водами, що надходять з ванни 3, в Колонний реактор 10 виконаний з 8 труб (d = змішувачі 8, куди (при необхідності) додають також 154мм, I = 1м), що заповнені залізним скрапом, і розчини з баків-накопичувачів 4 і 5 для забезпевключає пристрій для подачі і регулювання поточення в розчині після коректування концентрації ків, а також розташований у нижній частині люк нікелю 0,0015г/дм3, заліза до 0,020г/дм3 і рН = 4. для видалення порошку металевого нікелю. Підготовлений у змішувачі 8 розчин направГальванокоагулятор - барабан об'ємом 0,5м3, ляють у колонний реактор 10 для вилучення (d = 0,4 м, I = 1м) з \ патрубками для подачі розчизалишків нікелю цементацією. Розчин пропускають нів і виходу пульпи, який установлений на рольгачерез батарею труб у реакторі 10 у проточному нгах і обертається зі швидкістю 2об/хв. У робочому режимі зі швидкістю 100мл/хв., при цьому на стані апарат заповнюється на 1/3 об’єму сумішшю залізному скрапі відбувається реакція відновлення залізного скрапу і коксу в масовому співвідношенні нікелю у вигляді металу з одночасним збагачен4:1, відповідно. ням розчину катіонами заліза. Порошок нікелю, що Відстійник 12 являє собою 4 пластикові каніствідокремлюється від поверхні скрапу і ри об'ємом по 50л, що послідовно сполучаються накопичується в нижній частині реактора 10, між собою і оснащені системою переливів, у яких періодично витягають через нижній люк, а на відбувається седиментаційний поділ пульпи на виході з реактора одержують збагачений залізом шлам, що утилізується, і очищені води. У нижній розчин (до 0,5г/дм3) із залишковим вмістом нікелю частині останньої каністри знаходиться люк для 0,1г/дм3 і рН = 2,5-3,5. видалення дисперсного шламу, що накопичився. Підготовлені в змішувачі 7 промивні води і Приклад збагачений залізом у реакторі 10 розчин по черзі Розглянемо пропонований процес на конкретабо в єдиному потоці подають у гальванокоагуляному прикладі переробки всього спектра рідких тор 11, де під час перепускання зі швидкістю 100відходів виробництва хімічного нікелювання, ха150мл/хв. через шар залізо - вуглецевої набивки рактеристика яких представлена нижче. відбувається гальванокоагуляція і виділення з роУ ванні 1 для відмивання водою заготовок зчину високодисперсних частинок оксидів і гідрокпісля їх знежирення накопичуються промивні води, сидів заліза, феритів важких металів та їхніх оснощо містять 3,5мг/дм3 заліза, рН = 8,6-9,2. У ванні 2 вних солей. На виході з гальванокоагулятора 11 для відмивання водою заготовок після їх травленодержують пульпу - густу тонкодисперсну суспення сумішшю кислот накопичуються промивні води, зію скоагульованих сполук, яка надходить у відсщо містять 6,7г/дм3 заліза, рН = 2,7-3,1. тійник 12, де седиментаційне розділяється на Відпрацьований розчин операції знежирення - 3 М очищені стоки зі вмістом заліза й інших важких розчин NaOH - накопичується в баку-накопичувачі металів нижче значень ГДК (залізо нижче 4, а відпрацьований розчин травлення, що містить 0,0025г/дм3, нікелю - 0,0005г/дм3), і компактний суміш соляної і сірчаної кислот із загальною їх шлам, який направляють на утилізацію (для викоконцентрацією 250г/дм3, накопичується в бакуристання, наприклад, у якості компонента деяких накопичувачі 5 і містить також 100г/дм3 заліза. будівельних матеріалів та ін.). 7 Комп’ютерна верстка Л. Купенко 16385 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601