Спосіб регенерації розчинів сірчаної кислоти для травлення чорних металів

Способ регенерации растворов серной кислоты для травления черных металлов включающий упаривание в вакуум-кристаллизационных агрегатах, введение осадителя, охлаждение отработанных травильных растворов, выделение в качестве продукта сульфата железа (II) и возвращение маточного раствора в травильную ванну, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что часть травильного раствора, после отделения кристаллов суль Изобретение относится к способам регенерации отработанныхтравильных растворов серной кислоты вакуум-кристаллизационным способом и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и химической промышленности Известен способ регенерации растворов серной кислоты включающий упаривание в присутствии осадителей (Авт. ев СССР № 1148900, кл. С 2 3 д 1/36]. фата железа возвращают в трубопроводы для пульпы выходящие из первого и второго кристаллизаторов вакуум-кристаллизационных агрегатов причем количество возвращенного маточного раствора определяется по формуле С. Vi - 0,08 V2 • С 2 - V2 -J- (0 08С„ + 1), где Vi - количество возвращенного ма і очного раствора л/час V2 количество отработанного травильного раствора (ОТР), подаваемого в вакуум кристзллтзционным агрегат (ВКА) л/час Сі - концентрация серной кислоты в ОТР на входе в ВКА мае % С2 - концентрация сульфата железа в ОТР на входе в ВКА мае %, Сз ' концентрация серной кислоты в растворе на выходе из ВКА, мае %, С4 - концентрация сульфата железа в растворе на выходе из ВКА, мае %. Недостатком известного способа является то, что при его использовании для регенерации растворов серной кислоты, применяемых для травления черных металлов необходима добавка значительных количеств органических осадителей. содержащих фосфоновые группы вследствие высокого содержания сульфата железа в отрабоганныхтравильных растворах и образования побочных продуктов реакции - во 23444 донерзстворимых гетерополиядерных соединений железа и других переходных металлов, которые необходимо утилизировать. Известен способ травления сталей серной кислотой с выделением в качестве отхо- 5 да сульфата железа, получаемого при охлаждении отработанных растворов серной кислоты и возвращением маточного раствора в травильную ванну [Авт. св. СССР f\fc 57588, кл. С23д 1/36, С 23 д 1/00]. 10 Недостатком этого способа является то, что при его использовании в травильном растворе появляется труднорастворимый сульфат железа, который оседает в вакуумкристаллизационных агрегатах и травиль- 15 ных ваннах, снижает производительность их работы и ухудшает качество протравленного металла. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому эф- 20 фекту является способ регенерации растворов серной кислоты для травления черных металлов путем упаривания и вакуум-кристаллизациониых агрегатах с добавкой концентрированной серной кислоты во второй 25 испариіельньій агрегат, охлаждении рэсгвора, выделении в качестве продукта гептагидрата сульфата железа (II) и возвращении маточного раствора и травильную ванну (Паперный С. Е. Вакуум-кристаллизационные 30 купоросные установки. - М/. Металлургия, 1967. -241 с ] . Однако, при соотношении жидкой и твердой фаз менее 4,5, образующаяся в кристаллизаторах пульпа становится густой, те- 35 ряет способность двигаться по трубопроводам и забивает их кристаллическим сульфатом железа (И). Это не позволяет повышать реакционную способность травильного раствора путем увеличения степе- 40 ни извлечения гептзгидрата сульфата железа. В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ регенерации растворов серной кислоты для травления 45 черных металлов путем повышения соотношений жидкой и твердой фазы, что обеспечит максимальный уровень реакционной способности травильного раствора и увеличение степени извлечения гептагидрата 50 сульфата железа (II). Согласно изобретению в способе регенерации растворов серной кислоты для травления черных металлов, включающем упаривание в вакуум-кристаллизационных 55 агрегатах, введение осадителя, охлаждение отработанных травильных растворов, выделение в качестве продукта герташдрзта сульфата железа (II), часть травильного раствора после отделения кристаллов сульфата железа возвращают в трубопроводы для пульпы, выходящие из первого и второго кристаллизаторов ваккум-кристаллизационных агрегатов, причем количество возвращаемого маточного раствора определяют по формуле; Сі ^(008C 1), (1) где Vi - количество возвращенного маточного раствора, л/час; V2 - количество обработанного травильного раствора (ОТР), подаваемого в вакуумкристаллизационный агрегат (ВКА), л/час; Сі - концентрация серной кислоты в ОТР на входе в ВКА, мас.%, С2 ~ концентрация сульфата железа в ОТР на входе в ВКА, мас,%; С3 - концентрация серной кислоты в растворе на выходе из ВКА, мас.%; Сд ~ концентрация сульфата железа в растворе на выходе из ВКА, мас.%. Общие с прототипом признаки изобретения: 1. Упаривание в вакуум-кристаллизационных агрегатах; 2. Введение осадитедя; 3. Охлаждение отработанных травильных растворов; • 4. Выделение в качестве продукта сульфата железа (II}; 5. Возвращение травильного раствора на непрерывно-травильный агрегат. Новые признаки заявляемого технического решения: 1. Часть травильного оас шора после отделения кристаллов сульфата желез» возвращают в трубопроводы для пульпы, выходящие из первого и второго кристализаторов ВКА; 2. Количество возвращаемого раствора определяют по формуле: V! = 0,08 V? • С 2 - V2 £ l (0,08C4 + 1). Причинно-следственная связь между совокупгосгью всех существенных признаков изобретения и достигаемым техническим результатом подтверждается экспериментальными данными, приведенными в таблице. На фиг. 1 приведена традиционная схема работы ВКА; на фиг. 2 - предлагаемая схема работы ВКА. На фиг. 1 и 2 введены следующие обозначения; 1 - пульпосборники; 2 - запорные вентили; 3 - расходомер; 4 - мерник для дозированной подачи концентрированной серной кислоты; 5 - емкость для хранения ОТР; б - первый испаритель ВКА, 7 - второй испаритель ВКА; 8 - первый кристаллизатор 23444 ВКА; 9 - второй кристаллизатор ВКА; о трубопроводы подачи ОТР; к - трубопроводы подачи кислоты; п - трубопроводы для пульпы. Отработанный травильный раствор серной кислоты подается в первый испарительный аппарат, где за счег испарения воды он начинает интенсивно охлаждаться. Под действием вакуума раствор перетекает во второй испарительный аппарат, куда добавляется строго нормированное количество концентрированной серной кислоты, которая снижает растворимость сульфата железа (выполняет роль осэдителя) и увеличивает производительность испарителя за счет разогрева смеси. Далее, в первом и втором кристаллизаторах растаор продолжает охлаждаться за счет испарения воды. При этом выпадают кристаллы твердой фазы гептагидрата сульфата железа. Пульпа подается в пульпосборники и далее на центрифуг и р о в а н и е . Л и м и т и р у ю щ и м условием работы ВКА и всего процесса регенерации отработанного травильного раствора является предельное содержание жидкой и твердой фаз в агрегате (Ж:Т), которое должно быть более 4,5. При более низких значениях Ж:Т пульпа становится густой и теряет способность двигаться по трубопроводам, забивая их сульфатом железа. Таким образом, дальнейшее упаривание и увеличение выхода сульфата железа становится невозможным. 5 10 15 20 25 30 снижение производительности ВКА за счет разогрева второго кристаллизатора осветленным маточным раствором, уменьшается выход сульфата железа и снижается реакци онная способность травильного раствора (таблица). При уменьшении количества возвращенного маточного раствора менее, чем то количество, которое рассчитано по формуле (1), происходит полная остановка ВКА аследствие зэкупорашивзния трубопроводов сульфатом железа, но за время несколько большее, чем при отсутствии добавки маточного раствора в ВКА. П р и м е р . Отработанный травильный раствор серной кислоты после трэрления горячекатаной стали м