Спосіб знешкодження відпрацьованих кислотних стоків, що містять електроліти

1. Спосіб знешкодження відпрацьованих кислотних стоків, що містять електроліти, який включає їх усереднення, нейтралізацію вапняним молоком, відстоювання і сушіння осаду, що утвориться, з одночасним одержанням товарних продуктів, який відрізняється тим, що нейтралі C2 2 (19) 1 3 85001 нейтралізуючого матеріалу на першому ступені. При цьому збільшується площа контакту фільтруючого матеріалу із відпрацьованими розчинами електролітів, процес проходить при нормальних умовах та не потребує додаткових пристроїв, витрат енергії. Спосіб дозволяє зменшити кількість нейтралізуючого реагенту (вапняного молока) та використати некондиційні окатиші. Поставлена задача досягається тим, що в способі знешкодження відпрацьованих кислотних електролітів включає усереднення, нейтралізацію (наприклад, вапняним молоком), відстоювання і сушіння осаду, що утвориться, з одночасним одержанням товарних продуктів, згідно з винаходом нейтралізацію розділяють послідовно на дві стадії: на першу - при якій проводять фільтрацію через шар безвипалювальних окатишів до величини рН 6-7 та на другу - при якій проводять нейтралізацію вапняним молоком до величини рН 8-9. Крім того, для нейтралізації сильно кислих стоків, наприклад відпрацьованих електролітів акумуляторних батарей, використовують безвипа 4 лювальні окатиші розміром 2-3мм, утворюють фільтруючий шар висотою >2,5м, а процес фільтрації ведуть зі швидкістю 0,5-1,0м/годину, а для нейтралізації слабо кислих стоків використовують безвипалювальні окатиші розміром 2-8мм, утворюють фільтруючий шар висотою >1,5м, процес фільтрації ведуть зі швидкістю >2м/годину. Для визначення оптимальних висоти фільтруючого шару, швидкості фільтрації та діаметру окатишів проводилися дослідження в лабораторних умовах на реальних окатишах, у реакційній камері циліндричної форми, виготовленої з кварцового скла з товщиною стінки 2мм, що забезпечує задану міцність. Заливання відпрацьованих електролітів у реакційну камеру здійснювали зверху через прийомну воронку. Шар рідини над фільтруючим матеріалом підтримувався постійним - 100мм такий постійний підпір дозволяє стабілізувати гідравлічний режим. Результати експериментів для дуже кислих електролітів приведені в табл. 1-3, для слабо кислих 4-6. Експериментальні дані для сильно кислих електролітів: Табл. 1 Залежність рН від висоти шару окатишів (h) при вихідній рН=3,0 і постійній швидкості фільтрації Vф.=1,0м/годину h, м РН1 рН2 РН3 рHсередн. 1,5 4,2 4,0 4,1 4,1 2,0 5,7 5,4 5,4 5,5 2,5 6,76 6,74 6,75 6,75 З отриманих даних випливає, що при h=2,5м кислотність знаходиться в необхідному інтервалі 6-7, подальше підвищення рН незначне, у зв'язку з 3,0 6,76 6,76 6,75 6,76 3,5 6,78 6,77 6,77 6,77 чим підвищення шару фільтруючого матеріалу недоцільно. Табл. 2 Залежність рН від швидкості фільтрації (Vф.), при вихідній рН=3,0 і висоті шару окатишів h=2,5м Vф.м/годину РН1 рН2 рН3 pHсередн. 0,2 6,95 7,40 7,35 7,23 0,3 6,95 7,25 7,35 7,18 0,4 7,15 7,15 7,00 7,10 0,5 6,83 6,94 6,93 6,90 0,6 6,90 6,91 6,90 6,90 0,7 6,50 6,51 6,50 6,50 З отриманих даних випливає, що при швидкості фільтрації (Vф.) в інтервалі від 0,5 до 1,0м/годину, кислотність знаходиться в необхідно 0,8 6,50 6,40 6,35 6,42 0,9 5,87 5,90 5,92 5,90 1,0 5,80 5,84 5,85 5,83 1,1 5,33 5,30 5,28 5,30 1,2 4,87 4,89 4,93 4,90 1,3 4,49 4,52 4,50 4,50 1,4 4,28 4,33 4,30 4,30 1,5 3,95 4,05 3,90 3,97 му діапазоні значень 6-7, при менших швидкостях фільтрації підвищення рН незначне, при великих швидкостях - рН недостатнє. Табл. 3 Залежність рН і швидкості фільтрації (Уф.) від діаметра окатишів (d, мм), при вихідній рН=3,0 і висоті шару окатишів h=2,5м d, MM РН1 Vф.1 рН2 Vф.. 2 РН3 Vф.. 3 1 6,90 0,2 6,91 0,2 6,90 0,2 2 6,89 0,5 6,93 0,5 6,88 0,5 3 6,45 0,9 6,52 1,1 6,49 1,0 4 5,98 1,2 6,03 1,15 6,0 1,2 5 5,85 1,55 5,93 1,50 5,91 1,48 5 85001 6 Продовження табл. 3 pHсередн. Vф.середн. 6,90 0,2 6,90 0,5 6,49 1,0 З отриманих даних випливає, що при діаметрі окатишів 1мм швидкість фільтрації низька, що значно подовжує процес нейтралізації за часом, а рН не підвищується. При d=4-5мм рН знаходиться 6,0 1,18 5,90 1,51 в необхідних межах, однак швидкість фільтрації перевищує оптимальну. Експериментальні дані для слабо кислих електролітів: Табл. 4 Залежність рН від висоти шару окатишів (h) при вихідній рН=5,5 і постійній швидкості фільтрації Vф.=2,0м/годину h, м PH1 рН2 рН3 рНсередн. 0,5 5,97 6,03 6,01 6,00 1,0 6,37 6,53 6,55 6,48 1,5 6,78 6,81 6,81 6,80 З отриманих даних випливає, що при h=1-1,5м кислотність знаходиться в необхідному інтервалі 6-7, подальше підвищення рН незначне, у зв'язку з 2,0 6,82 6,83 6,83 6,83 2,5 6,90 6,89 6,90 6,90 чим підвищення шару фільтруючого матеріалу недоцільно. Табл. 5 Залежність рН від швидкості фільтрації (Vф.), при вихідній рН=5,5 і висоті шару окатишів h=1,5м Vф.м/годину РН1 рН2 РН3 рНсередн. 0,5 7,20 7,23 7,2 7,21 1,0 7,10 6,90 7,00 7,00 1,5 6,89 6,90 6,90 6,90 З отриманих даних випливає, що при швидкості фільтрації (Vф.) в інтервалі від 1,5 до 2,0м/годину, кислотність знаходиться в необхідно 2,0 6,51 6,49 6,51 6,50 2,5 5,89 5,88 5,90 5,89 3,0 5,80 5,78 5,81 5,80 му діапазоні значень 6-7, при менших швидкостях фільтрації підвищення рН незначне, при великих швидкостях - рН недостатня. Табл. 6 Залежність рН і швидкості фільтрації (Vф.) від діаметра окатишів (d, мм), при вихідної рН=5,5 і висоті шару окатишів h=1,5м d, мм рН1 Vф.1 рН2 Vф .2 рН3 Vф .3 рНсередн. Vф .середн. 1 7,3 0,19 7,34 0,2 7,35 0,2 7,33 0,2 2 6,95 0,5 7,25 0,48 7,35 0,51 7,18 0,5 3 7,0 1,0 7,1 1,0 7,0 1,0 7,0 1,0 4 6,93 1,15 6,83 1,15 6,94 1,2 6,90 1,17 З отриманих даних випливає, що при діаметрі окатишів 1мм швидкість фільтрації низька, що значно подовжує процес нейтралізації за часом, а рН підвищується незначно. При d=9-10мм рН нижче оптимальної, а швидкість фільтрації перевищує оптимальну. Висновки: Для нейтралізації сильно кислих стоків, наприклад відпрацьованих електролітів 5 6,6 1,54 6,55 1,50 6,59 1,48 6,58 1,51 6 6,30 1,65 6,30 1,65 6,31 1,65 6,30 1,65 7 6,10 1,85 5,90 1,83 6,0 1,80 6,0 1,83 8 5,90 1,98 5,89 1,95 5,90 2,00 5,90 1,98 9 5,90 2,31 5,90 2,28 5,90 2,30 5,90 2,30 10 5,65 2,48 5,80 2,53 5,65 2,49 5,70 2,50 акумуляторних батарей, рекомендовано використовувати окатиші розміром 2-3мм, висота фільтруючого шар у до 2,5м, швидкість фільтрації 0,51,0м/годину. Для нейтралізації слабо кислих стоків рекомендовано використовувати окатиші розміром 2-8мм, висота шару до 1,5м, швидкість фільтрації не більш 2м/годину. 7 85001 Проведення нейтралізації у 2 стадії з використанням окатишів розміром 2-8мм, висотою фільтруючого шар у до 1,5-2,5м, швидкістю фільтрації 0,5-2м/годину (в залежності від начальної рН) забезпечує значне зменшення кількості необхідного нейтралізуючого реагенту й одночасно дозволяє утилізувати некондиційні окатиші, не потребує додаткових пристроїв та витрат енергії - усе це впливає на здешевлення технологічного процесу нейтралізації. За наявними у авторів відомостями сукупність ознак, що заявляється, невідома з рівня техніки. Отже винахід, що заявляється, відповідає критерію «новизна». Сукупність ознак, що характеризують відомі рішення, не забезпечують досягнення нових властивостей і лише наявність відмінних ознак рішення, що заявляється, дозволяє одержати новий технічний результат. Отже винахід, що заявляється, відповідає критерію «винахідницький рівень». Запропонований спосіб здійснюється таким чином: на першому ступені в якості нейтралізуючого фільтруючо го матеріалу застосовуються відсіви безвипалювальних окатишів. Рекомендується використовувати окатиші отримані відомим способом [наприклад, патент України UA 30581, B01J20/06, С 22 В 1/242, 15.12.2000. Бюл. №7-11.]. Висота шару окатишів і їх гранулометричний склад визначають вихідною кислотністю стоків, швидкість фільтрації визначають також концентрацією кислоти в стоках і висотою шару фільтруючого матеріалу. Для нейтралізації сильно кислих стоків, наприклад відпрацьованих електролітів акумуляторних батарей, рекомендовано використовувати окатиші розміром 2-3мм, висота фільтруючо го шару до 2,5м, швидкість фільтрації 0,5-1,0м/годину. Для нейтралізації слабо кислих стоків рекомендовано використовува ти окатиші розміром 2-8мм, висота шару до 1,5м, швидкість фільтрації не більш 2м/годину. Винахід, що заявляється ґрунтується на результатах практичних лабораторних досліджень. Відомо, що в концентрованих розчинах кислот окатиші руйнуються, що обумовлено утворенням кальцієвих солей і аморфних мас. Руйнування окатишів при нейтралізації сильних кислот відбувається через 36 годин роботи, при нейтралізації слабо кислих стоків - через 72 години, після чого необхідно проводити заміну окатишів на свіжі. Комп’ютерна в ерстка В. Клюкін 8 Друга ступінь нейтралізації проводять при необхідності до величини рН 8-9 (з умови найбільш повного висадження сульфату кальцію) вапняним молоком, виготовленим з дрібнодисперсних відходів виробництва вапна (відсівів) відомим способом. Продукт нейтралізації утворюється у результаті хімічних реакцій між сірчаною кислотою і відсівами технічного вапна. У відсівах є окисли речовин, що входять до складу вихідної сировини для одержання вапна, в основному це окисли кремнію, магнію й інші в різному кількісному співвідношенні, а також вуглекислий кальцій - вихідна речовина для одержання вапна. Вміст домішок у технічному вапні не повинен перевищувати 40%. Після відстоювання і поділу продукту нейтралізації на тверду і рідку фази, рідку фазу направляють на приготування вапнякового молока, а тверду - на сушіння. При цьому обсяг осаду, що утворюється у відстійниках значно менший, ніж при проведенні нейтралізації кислих стоків тільки вапняковим молоком. Відповідно для його зневоднювання та сушіння потрібна менша кількість апаратів. Сушіння вологого продукту нейтралізації проводять при 55-65°С Нижче зазначеної межі температури час сушіння подовжується, вище - відбувається розпушення продукту, за рахунок швидкого випару вологи. Висушений продукт можна використовувати для виробництва будівельних матеріалів. Здійснення пропонованого способу утилізації кислотних електролітів дозволить спростити процес фільтрування на першому ступені нейтралізації, утилізувати відходи виробництва (кислі стоки), здешевити процес нейтралізації, розвантажити очисні споруди і зменшити кількість сушильних апаратів, що дозволяє характеризувати даний процес як безвідхідну, ресурсозбережуючу те хнологію. Спосіб, що заявляється, може бути багаторазово відтворений у виробництві для знешкодження відпрацьованих кислотних електролітів. Експериментальні дослідження, проведені на ВАТ ДМЗ ім. Петровського, свідчать про те, що спосіб, який заявляється, відповідає критерію «промислова застосовність». Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601