Спосіб переробки шламів, що утворюються у ваннах гальванічного гарячого хромування деталей

1. Спосіб переробки шламів, що утворюються у ваннах гальванічного гарячого хромування деталей, що включає підсушування шламів і наступну утилізацію, який відрізняється тим, що зі шламів хромування перед підсушуванням витягають рідку фракцію хрому у вигляді хромової і хромистої кислот (НгСгОд і ІНСгОг), для чого шлами розмішують у воді, потім відстоюють протягом 2-3 діб, після Дійсна корисна модель відноситься до гальванотехніки, зокрема до способів переробки шламів, що утворюються в процесах гальванічного хромування деталей. Застосування даної корисної моделі спрямовано на запобігання забруднень навколишнього середовища (ґрунту, підземних вод) отрутними сполуками шестивалентного хрому, гранично припустима концентрація якого у воді дуже мала - 0,1 мг у 1л води. Гальванічне гаряче хромування деталей, переважно сталевих, проводять в електролітах складу, г/л: хромовий ангідрид 150-^300 сірчана кислота 1,5^3 тривалентний хром 5 ч-10 Процес ведуть при температурі електроліту 40-^60°С і щільності струму на катоді 20-*-70А/дм2. Шлами у ваннах хромування утворюються, зокрема, унаслідок того, що згідно процесу хромування, після занурення в електроліт сталевої деталі, для очищення та активації її поверхні, включають зворотний струм, через що в електроліт стравлюється залізо, що у виді гідратованих чого декантують відстояний від осаду важких металів розчин і використовують його для додавання в робочу ванну гарячого хромування з метою компенсації електроліту, що випарився, або для готування свіжого електроліту гарячого хромування, а осад з сполуками хрому після підсушування переводять у хімічно інертний стан, нешкідливий для навколишнього середовища. 2. Спосіб по п.1, який відрізняється тим, що переклад шестивалентного хрому в хімічно інертний стан проводять прожарюванням осаду, що містить хром, при 800-820°С протягом 1,5-2 годин. 3. Спосіб по п. 2, який відрізняється тим, що прожарений осад розмелюють у порошок дисперсністю 1-10 мкм, а розмелений порошок використовують як абразивну складову при готуванні полірувальних паст і суспензій для фінішної обробки металів (доведення, полірування). оксидів та оксигідратів опускається на дно ванни. Сполуки заліза сорбують метали та інші домішки, що знаходяться в електроліті й утворюють шлам, який необхідно кожен місяць видаляти, тому що цей шлам у процесі хромування через циркуляцію електроліту у ванні взмочується, зарощується в хромове покриття і приводить до погіршення його якостей, [див. довідник «Гальванотехніка» Ажогін Ф.Ф., Біленький М.А., Галль И.Е. М: Металургія, 1987,736с]. Дослідженнями встановлено, що за місяць, при щоденній роботі ванни хромування, обсяг шламів, що утворюються, складає до 10% обсягу електроліту ванни хромування. Для очищення від шламів електроліт відстоюють протягом 2-3 діб, потім видаляють його декантацією з ванни, а шлам, що залишився на дні, насосом перекачують у ванну для збору шламу. За рік з ванни хромування обсягом З м 3 збирається близько З м 3 шламів. Екологічна ситуація погіршується тим, що ванни хромування працюють практично на кожному машинобудівному підприємстві (на Україні їхніх кілька сотень), а приймачів-могильників для утилі w О) CO |Чв |ЧІ р С^f ^^ mD ST ^ 7739 заци отрутних ВІДХОДІВ на Україні практично немає З цієї причини отрутні шлами попадають на загальні МІСЬКІ смітники, ВІДКІЛЯ шестивалентний хром, під впливом атмосферних опадів, проникає в підґрунтові води, отруюючи їх З літератури ВІДОМІ способи і технології переробки шламів, що містять хром Наприклад, відомий спосіб поховання твердих промислових ВІДХОДІВ ВІДПОВІДНО до авт св СРСР №1648581 кл В09В1/00 опубл 15 05 1991 бюл №18, згідно якого тверді відходи спочатку суспензують, а потім суспензію ховають у підземні порожнечі гірських вироблень Недоліком відомого способу є те, що з цих ВІДХОДІВ отруйні речовини, наприклад, шестивалентний хром, вимиваються, забруднюють підґрунтові води й отруюють навколишнє середовище Відомий спосіб переробки шламів, що містять хром, описаний у статті «Технологія утилізації осаду стічних вод машинобудівних підприємств» авт Галкін Ю А , Лотош B E і ін , журн «ХІМІЯ І технологія води» №6, 1990р, стор 563-567 ВІДПОВІДНО до цієї технологи шлами збезводнюють, наприклад, фільтрацією, потім змішують з негашеним вапном зі змістом СаО-82% і ваграночним шламом, брикетують в окатиші розміром 12-14мм, після чого їх вивантажують у відвали промислових ВІДХОДІВ Окатиші мають склад, % мас оксиди заліза 16,1, кремнезем - 32,5, глинозем - 13,6, оксиди кальцію - 26,4, оксиди фосфору, хрому, нікелю, МІДІ, цинку, кадмію, вуглецю, сірки - по 0,1 Недоліком останнього способу є те, що в окатишах шестивалентний хром не переведений в інертний стан, унаслідок чого він забруднює фунт і підґрунтові води Цей спосіб обраний як найближчий аналог Поставлені технічна й екологічна задачі вирішуються тим, що пропонований спосіб переробки шламів з ванн гальванічного гарячого хромування, що містить підсушування шламів відрізняється тим, що зі шламів хромування перед підсушуванням витягають корисну рідку фракцію шестивалентного хрому у виді хромової кислоти Н2СЮ4 і тривалентний хром у виді хромистої кислоти НСЮг, для чого шлами ЩІЛЬНІСТЮ 1,5-2,4КГ/ДМ 3 розмішують у воді, потім відстоюють протягом 2-3 діб, після чого відстояний від осаду розчин декантують і використовують для додавання в працюючу ванну гарячого хромування або для приготування свіжого електроліту Осад, що залишився, із сполук важких металів переводять у ХІМІЧНО інертний стан Цей перевід здійснюють підсушуванням осаду, а потім його прожарюванням при 800-820°С протягом 1,5-2 годин Після ЧОГО прожарений осад сполук важких металів, переважно Сг2Оз, розмелюють у кульових млинах, а порошок, що утворився, використовують у якості абразивної складової для приготування полірувальних паст і суспензій при обробці металів у процесах доведення, полірування Приклад здійснення пропонованого способу Проведеними різними методами аналізу встановлений наступний склад шламів з ванн гарячого хромування ЩІЛЬНІСТЮ 1,5-2,4кг/дм3, що складувався протягом 2-х років, % мас 4 хромова кислота Н 2 Сг0 4 - 40-60, хромиста кислота НСЮ 2 - 0,6-1,8, поліхромові кислоти Н2[СЮз(Сг204)2], Н2[Сгз(Сг204)з] - 4 - 8 , пдратовані оксиди й оксипдрати заліза Fe(OH)2, Fe(OH)3, Fe2O3nH2O, Fe 3 O 4 nH 2 O 3-Ю, сполуки N1, Co, Mg, Ca і ін - до 0,3, вода - решта Дослідження складу шламів у ванні-збірнику показало, що їхній склад не однорідний У нижній частині ЩІЛЬНІСТЬ шламів дорівнює 2,0-2,4кг/дм3, що пояснюється більшою концентрацією сполук заліза та поліхромових кислот Верхня частина шламів менш грузла і менш щільна (1,5-2,0кг/дм3) за рахунок більшої концентрації води і хромової кислоти, а також меншої концентрації сполук важких металів Згідно пропонованого способу шлами хромування ЩІЛЬНІСТЮ 1,5-2,4кг/дм3 розбавляли водою до ЩІЛЬНОСТІ 1,15-1,4кг/дм3, потім переміщували і відстоювали три доби, після чого декантували верхню частину розчину і використовували її для доливу в робочу ванну хромування з метою компенсації електроліту, що випарувався, чи для приготування свіжого електроліту хромування Осад, що залишився, підсушували при 70-80°С у ванні з підогрівом, після чого перевантажували в ємність, яку поміщали в піч, і прожарювали осад при 800-820°С протягом 1,5 годин Після витягу з печі й остигання, осад розмелювали в кульових млинах до зернистості 1-Юмкм, а порошок, що утворився, використовували в якості абразивної складової полірувальних паст і суспензій для завершальної обробки в процесах доведення і полірування деталей Приготовлений з декантованих хромової і хромистої кислот новий електроліт хромування, при доведенні його ЩІЛЬНОСТІ до 1,18кг/дм31 додаванні в нього сірчаної кислоти до рецептурного значення, використовували для нанесення хромових покрить при температурі 55°С, ЩІЛЬНОСТІ струму на катоді 50А/дм Одержували ЗНОСОСТІЙКІ, блискучі хромові покриття твердістю 940од по шкалі Віккерса, з розмірами кристалів 3-7мкм, тобто покриття високої якості Додавання декантованого розчину в робочу ванну хромування з метою компенсації віднесення електроліту через місцеві бічні відсмоктувачі, як показали дослідження, з жодної характеристики не погіршувало якість хромових покрить на сталевих деталях При нагріванні до 800°С сполуки, що містять хром, розкладаються, та переходять в ХІМІЧНО інертну сполуку згідно ХІМІЧНИХ реакцій 4Н2СЮ4 -> 2О2О3 + 4Н2О + ЗО2, 2НСЮ2 -»СГ2О3 +H2O, 2Н2[СЮз(Сг2О4)2] -> 5СГ2О3 + 2Н2О +10О2, 4Н2[СгОз(Сг 2 О 4 )2] -> 14Сг2Оз + 4Н 2 О + 7Ог, Після прожарювання шлами мали наступний склад, у % мас Сг 2 О 3 -70-79, -18-28, 7739 Fe2(Cr2O4)3 - 1 - 2 , Оксиди інших металів - 0,2-0,25 Прожарений шлам розмелювали в кульовому млині Отриманий порошок зернистістю 1-10мкм використовували для виготовлення полірувальної пасти складу, % мас розмелений порошкоподібний прожарений шлам з ванн хромування - 25-35, олеїнова кислота - 22-30, мило господарське, 72% - до 100, Отриманою пастою на повстяному колі полірували хромовані та нікельовані деталі до 13 класу чистоти (дзеркальний блиск) Перевагою цієї полірувальної пасти є її хороша розчинність у воді (легко змивається водою), негорючють і нетоксичність (не вимагає особливих запобіжних заходів при збереженні і використанні) Продуктивність полірування збільшилася в 2 рази в порівнянні з поліруванням пастою ГОІ Для полірування загартованої сталі марки 95X18, твердістю HRC-58 од виготовляли пасту складу, % мас розмелений прожарений шлам, зернистістю 1 -Юмкм - 56-70, парафін - решта На повстяному колі одержували чистоту 13 класу (дзеркальний блиск) При цьому в порівнянні з пастою 101, збільшувалася швидкість полірування на 85% Для полірування МІДІ ВИГОТОВЛЯЛИ пасту скла ду, % мас розмелений прожарений шлам, зернистістю 1 -5мкм - 65-70, Комп'ютерна верстка В Мацело стеарин - 1 6 - 1 9 , парафін - 7 - Ю , олеїнова кислота - 3 - 4 Швидкість полірування при досягненні 13 класу чистоти збільшилася на 95% у порівнянні з поліруванням пастою ГОІ Рентабельність пропонованого способу заснована на тім, що, наприклад, з Зм 3 шламів хромування середньою ЩІЛЬНІСТЮ 2т/м3 вдається витягти 2,5т хромової і хромистої кислот і повторно їх використовувати, що еквівалентно вартості 2,5т хромового ангідриду вартістю 30000грн Також з Зм 3 шламів вдається одержати 600 кг високоякісного полірувального порошку вартістю близько 2000грн При цьому якість абразивного порошку вище, ніж наявного в продажі зеленого порошку секвюксиду хрому (Сг2Оз), внаслідок того, що знімання металу пастою з отриманого порошку майже в 2 рази вище за одиницю часу Таким чином, як показали результати проведених досліджень, пропонований спосіб переробки шламів, що утворюються у ваннах гальванічного гарячого хромування деталей, практично цілком запобігає попаданню отрутних з'єднань шестивалентного хрому в навколишнє середовище за рахунок переводу їх у ХІМІЧНО інертну сполуку СггОз, що використовується для виготовлення полірувальних композицій високої якості Впровадження описаного способу економічно вигідно для підприємств, що застосовують процеси хромування, внаслідок повторного використання вилучених зі шламів хромових кислот і виготовлення з твердих ВІДХОДІВ полірувальних паст і суспензій Підписне Тираж 28 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 - 4 2 , 01601