Спосіб кубової переробки та утилізації рідких хромовмісних відходів

Спосіб кубової переробки та утилізації рідких хромовмісних відходів, при якому відходи гальванічного виробництва зливають у ємкості, нейтралізують, осаджують у вигляді гідроокисів, отримують при цих технологічних операціях шлам у вигляді пастоподібної сполуки і рідкий фільтрат, які перевозять до відстійників для подальшого зберігання, при цьому нейтралізацію проводять з використанням кальцинованої соди, а осаджують з використанням поліакриламіду, який відрізняється тим, що перед нейтралізацією і осадженням проводять ряд технологічних операцій, згідно з зазначеними операціями послідовно проводять лабораторний аналіз зазначених відходів гальванічного виробництва на визначення кількості шестивалентного хрому, наявності заліза, міді, нікелю, цинку, частки нерозчиненого у воді осадів ангідриту і масової A (54) СПОСІБ КУБОВОЇ ПЕРЕРОБКИ ТА УТИЛІЗАЦІЇ РІДКИХ ХРОМОВМІСНИХ ВІДХОДІВ 38791 Недоліками відомого способу кубової переробки та утилізації хромових хромовмісних відходів, який обрано за прототип, є те, що з'являються промислові відходи, для зберігання яких потрібні значні площі та відповідний контроль за якістю зберігання зазначених відходів гальванічного виробництва, при цьому дефіцитний хром назавжди вилучається з промислового вжитку. Недоліками способу кубової переробки та утилізації хромових хромовмісних відходів, який обрано за прототип, є ще й те, що зазначений спосіб є неекономічним та неекологічним, а також неможливе отримання нового виду продукту - рідкого хромового комплексу. Рішенням технічної задачі в способі кубової переробки та утилізації хромових розчинів є повне вилучення хрому з відходів гальванічного виробництва і додаткове одержання нового виду продукту - рідкого храмового комплексу. Суттю способу кубової переробки та утилізації хромовмісних відходів, при якому відходи гальванічного виробництва зливають у ємкості, нейтралізують, осаджують у вигляді гідроокисів, отримують при них технологічних операціях шлам у вигляді пастоподібної сполуки і рідкий фільтрат, які перевозять до відстійників для подальшого зберігання, при цьому нейтралізацію проводять з використанням кальцинованої соди, а осаджують з використанням поліакриламіду, є проведення перед нейтралізацією і осадом ряду технологічних операцій, згідно з якими послідовно проводять лабораторний аналіз зазначених відходів гальванічного виробництва на визначення кількості шестивалентного хрому, наявності заліза, міді, нікелю, цинку, частки нерозчиненого у воді осадів ангідриду і масової частки формальдегіду, проводять підготовку зазначених відходів для їх переробки, проводять температурну обробку зазначених речовин в апаратах/реакторах з одночасним їх механічним перемішуванням, виконують заходи щодо добавлення до маси речовини, що перемішується, хімічних компонентів, виконують заходи щодо опадання солей важких металів, розділяють розчин на рідку фазу у вигляді фільтрату та осаду, додають новий компонент для надання рідкій фазі фільтрату еластичних дубильних якостей, проводять заходи щодо "старіння" суміші шликом відстоювання терміном не менше 48 год, отримують після операції "старіння" готову продукцію, проводять додаткові лабораторні аналізи готової продукції та залишків повторних відходів, отримують на підставі проведених лабораторних аналізів дані щодо кількості тривалентного хрому у готовій продукції та наявності його у повторних відходах, приймають за даними лабораторних аналізів рішення щодо проведення додаткових технологічних операцій відносно повторних відходів, при цьому при наявності у них компонентів тривалентного хрому процес повторюють і закінчують фільтруванням зазначених відходів з отриманням шламу відповідно з технологічним процесом без вмісту іонів хрому. Порівняльний аналіз технічного рішення за винаходом з прототипом, дозволяє зробити висновок, що спосіб кубової переробки та утилізації хромовмісних відходів відрізняється від відомого тим, що перед нейтралізацією і осадом проводять ряд технологічних операцій, згідно з зазначеними операціями послідовно проводять лабораторний аналіз зазначених відходів гальванічного виробництва на визначення кількості шестивалентного хрому, наявності заліза, міді, нікелю, цинку, частки нерозчиненого у воді осадів ангідриду і масової частки формальдегіду, проводять підготовку зазначених відходів для їх переробки, проводять температурну обробку зазначених речовин в апаратах/реакторах з одночасним їх механічним перемішуванням, виконують заходи щодо добавлення до маси речовини, що перемішується, хімічних компонентів, виконують заходи щодо опадання солей важких металів, розділяють розчин на рідку фазу у вигляді фільтрату та осаду, додають новий компонент для надання рідкій фазі фільтрату еластичних дубильних якостей, проводять заходи щодо "старіння" суміші шляхом відстоювання терміном не менше 48 год, отримують після операції "старіння" готову продукцію, проводять додаткові лабораторні аналізи готової продукції та залишків повторних відходів, отримують на підставі проведених лабораторних аналізів дані щодо кількості тривалентного хрому у готовій продукції та наявності його у повторних відходах, приймають за даними лабораторних аналізів рішення щодо проведення додаткових технологічних операцій відносно повторних відходів, при цьому при наявності у них компонентів тривалентного хрому процес повторюють і закінчують фільтруванням зазначених відходів з отриманням шламу відповідно до технологічного процесу без вмісту іонів хрому. Таким чином, спосіб за винаходом кубової переробки та утилізації хромовмісних відходів відповідає критерію винаходу "новизна". Суть винаходу пояснюється за допомогою ілюстрацій, де на фіг. 1 наведена схема поетапної переробки та утилізації хромовмісних відходів, на фіг. 2 наведена блок-схема поетапної переробки та утилізації хромовмісних відходів. Спосіб кубової переробки та утилізації хромовмісних відходів реалізується за допомогою спеціального обладнання таким чином (див. фіг. 1). До спеціального обладнання входять (як варіант конструктивного виконання) автомобіль 1 для перевезення відходів та готового продукту, ємкість 2 для збирання хромовмісних речовин, ємкість 3 для розчинів (їдкого натрію, соди, поліакрилу), стаціонарний насос 4, переносний насос 5, апарат/реактор 6, збірник-відстойник 7, ємкість 8 для зберігання поліакриламіду, вакуум-насос 9, вакуум-фільтр 10 барабанного типу, вузол 11 приготування вапняного молока, візок 12 для перевезення осадів, накопичувач 13 розчинів (фільтрату), упарник 14, збірник-накопичувач 15 концентрованого фільтрату, реактор 16 для періодичного процесу, ємкість 17 з сірчаною кислотою, ємкість 18 з відновлювачем, дозатор 19 відновлювача, насосдозатор 20 сірчаної кислоти, ємкість 21 для "старіння" готового продукту, вентилятор 22, розпилювач-абсорбер 23, дренажний збірник 24, сепаратор 25, накопичувач-збірник 26 осадів важких металів. Зазначене обладнання створює технологічну лінію по кубовій переробці та утилізації хромовмісних відходів. За допомогою зазначеного обладнання процес по кубовій переробці та утилізації хромовмісних відходів здійснюється таким чином (див. фіг. 1 та фіг. 2). 2 38791 Відходи гальванічного виробництва зливають у ємкості, наприклад, в ємкість на автомобілі 1. Зазначені відходи гальванічного виробництва перевозяться автомобілем 1 до місця їх переробки. На місцях переробки проводять лабораторний аналіз зазначених відходів гальванічного виробництва на визначення кількості вмісту шестивалентного хрому, наявності заліза, міді, нікелю, цинку та частки нерозчиненого у воді осадів ангідриду і масової частки формальдегіду (див. фіг. 2). Після цього проводять технологічні операції щодо підготовки зазначених відходів для їх додаткової переробки, проводять температурну обробку відходів в апарата/реакторах з одночасним їх механічним перемішуванням, виконують заходи щодо добавлення до маси речовини, що перемішується, хімічних компонентів, виконують заходи щодо опадання солей важких металів шляхом введення інгредієнтів та розділення розчину на рідку фазу фільтрату та осаду, додають компоненти для придання рідкій фазі шляхом відстоювання терміном не менше 48 год, отримують після операції "старіння" готову продукцію (див. фіг. 2). Згідно з вищезазначеними технологічними процесами (операціями), подані автомобілем 1 відходи хромових розчинів через переносний насос 5 подаються (перекачуються) в ємкість 2 (для збирання хромовмісних речовин). З ємкості 2 розчини перекачуються за допомогою стаціонарного насосу 4 в перший апарат/реактор 6. Водночас в перший апарат/реактор 6 з ємкості 3 (для розчинів їдкого натрію NaOH та карбонату натрію Na2CО3) з ємкості 8 (для зберігання поліакриламіду) та з вузла 11 (приготування вапняного молока) за допомогою переносних насосів 5 перекачуються зазначені речовини для доведення Рн до величини 8,5-9,0 (з метою нейтралізації кислоти та осаду важких металів). Також до ємкості 3 подається вода (Н2О). При цьому зазначений розчин поліакриламіду подається до першого апарата/реактора 6 (при перемішуванні речовини) для утворення крупних хлоп'євидних частинок. З першого апарата/реактора 6 речовина за допомогою стаціонарного насоса 4 перекачується в збірник-відстійник 7. Водночас з другого апарата/реактора 6 через переносний насос 5 перемішаний розчин подається до зазначеного збірника-відстійника 7. При проведенні цієї технологічної операції до збірникавідстійника 7 подається стиснуте повітря. Зі збірника-відстійника 7 розчин подається на вакуумфільтр 10 барабанного типу, де здійснюється розподіл обробленого розчину на тверду та рідку фази, а саме, на пастоподібний осад і рідкий фільтрат. З вакуум-фільтру 10 барабанного типу пастоподібний осад завантажується у візок 12, а рідкі компоненти перекачуються до другого апарата/реактора 6, перепускаються до вакуум-насоса 9 та до накопичувача розчинів 13 за допомогою переносного насосу 5. При цьому пастоподібний осад перевозять за допомогою візка до накопичувача-збірника 26 осадів важких металів. З зазначеного накопичувача розчинів 13 розчин (фільтрат шестивалентного хрому) за допомогою переносних насосів 5 перекачується, відповідно, до збірника-накопичувача 15 концентрованого фільтрату, упарника 14 та реактора 16 (для переведення фільтрату шестивалентного хрому у тривалентний хром згідно з реакцією відновлення за допомогою компонентів, які виготовляються у ємкості 3). Водночас до упарника 14 подається пара, а з упарника 14 виходять перероблена речовина та конденсат. Перероблена речовина подається на другий вхід збірника-накопичувача 15 концентрованого фільтрату, з ємкості 17 (з сірчаною кислотою) за допомогою насоса-дозатора 20 - до реактора 16 та третього апарата/реактора 6, з ємкості 18 (з відновлювачем) - до першого та другого дозатора відновлювача 19. При цьому на входи реактора 16 подається додатково пара та вода (Н2О), а з виходу останнього виходить конденсат. З зазначених дозаторів 19 речовина подається, відповідно, з першого дозатора 19 - до реактора 16, а з другого дозатора 19 - до третього апарата/реактора 6. При реакції відновлення у зазначених реакторі 16 та третьому апараті/реакторі 6 виділяється пар, викиди якого витягуються за допомогою вентилятора 22 та очищуються (проходячи крізь розпилювач-абсорбер 23) у дренажному збірнику 24 та сепараторі 25. Водночас з вищезазначеними технологічними операціями проводять операції щодо "старіння" фільтрату, при цьому з реактора 16 та з третього апарата/реактора 6 за допомогою стаціонарного насосу 4 рідку фазу (фільтрат) подають у ємкість 21, де фільтрат відстоюють не менше 48 год. У ємкості 21 отримують готовий продукт рідкий хромовий комплекс, який за допомогою переносного насоса 5 перекачують в ємкості автомобіля 1. На заключному етапі кубової переробки та утилізації хромовмісних відходів проводять додаткові лабораторні аналізи готової продукції та залишків повторних відходів, отримують на підставі проведених лабораторних аналізів дані щодо кількості тривалентного хрому у готовій продукції та його наявності у повторних відходах. За даними лабораторних аналізів (при виявленні залишків тривалентного хрому у повторних відходах) приймають рішення щодо проведення додаткових технологічних операцій відносно повторних відходів (повторної перевірки згідно з технологічним процесом). При цьому при наявності у повторних відходах компонентів тривалентного хрому процес повторюють і закінчують його фільтруванням зазначених відходів з отриманням шламу відповідно до технологічного процесу (див. фіг. 2). Цей комплекс технологічних операцій виконується шляхом повторної подані речовини з накопичувача/збірника 26 осадів важких металів до другого апарата/реактора 6. При цьому речовина з накопичувача-збірника 26 осадів важких металів подається до апарата/реактора 6, а з нього - до збірника-відстійника 7. У збірнику-відстійнику 7 проводяться операції щодо окислення зазначеної речовини за допомогою нового компоненту - перманганати калію. При проведенні зазначених операцій до збірника-відстійника 7 подається додатково стиснуте повітря, а до першого апарата/реактора 6 - додатково вода (H2O) та перманганат калі. (KMnO4). Після цього речовина зі збірникавідстійника 7 за допомогою насосу 5 розчин подається на вакуум-фільтр 10 барабанного типу, де здійснюється повторний розподіл обробленого розчину на тверду та рідку фази, а саме, на пастоподібний осад і фільтрат. Процес повторюється (див. 3 38791 фіг. 1), фільтрат перекачується крізь накопичувач 13 в випарний апарат 14 та реактор 16. В випарному апараті 14 фільтрат випарюється до доведення концентрації хрому 100...110 г/л. Після випарений фільтрат з апарата 14 перекачується в збірник-накопичувач 15. З накопичувача 15 (для переведення хрому з шестивалентного стану до тривалентного) фільтрат за допомогою стаціонарного насоса 4 подається в третій реактор 6. При цьому в третій реактор 6 водночас додається розрахункова кількість кислоти з ємкості 17 та дозована кількість відновлювача з ємкості 18 крізь дозатори 19. У зазначених реакторі 16 та третьому апарат/реакторі 6 при механічному перемішуванні та температурній обробці за терміном не менше 3 год проходить відновлення розчину. З реактора 16 та з третього апарата/реактора 6 за допомогою стаціонарного насосу 4 рідку фазу (фільтрат) подають у ємкість 21, де фільтрат відстоюють не менше 48 год. У ємкості 21 отримують готовий продукт - рідкий хромовий комплекс, який за допомогою переносного насоса 5 перекачують в ємкості автомобіля 1. Повторний процес закінчують фільтруванням зазначених відходів з отриманням шламу без залишків хрому. Таким чином, процес повторюється до того моменту, коли лабораторні аналізи не будуть показувати наявності в осаді залишків тривалентного хрому. Отриманні в результаті реакції нейтралізації відходи у вигляді пастоподібної суміші (шламу) перевозять до відстійників для подальшого зберігання. Підвищення ефективності використання способу кубової переробки та утилізації хромовмісних відходів, порівняно з прототипом, досягається тим, що використовується комплексний підхід до вирішення існуючої екологічної проблеми переробки відходів з широким діапазоном концентрацій хромових компонентів у новий продукт - хромовий комплекс, який є вихідною сировиною для інших галузей промисловості за рахунок застосування та використання оптимально підібраних речовин, якими обробляють відпрацьовані хромові розчини, щоб вилучити шкідливі домішки важких металів. Джерела інформації 1. ГОСТ 18481-81. Методы контроля отходов гальванического производства - аналог. 2. Романов П.Г. Процессы и аппараты химической промышленности. - Л.: Химия, 1989. - 362 с. – прототип. 4 38791 Фіг. 1 5 38791 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6