RU2690330C1 - Способ переработки шламов кислых шахтных вод - Google Patents
Способ переработки шламов кислых шахтных вод Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690330C1 RU2690330C1 RU2018121921A RU2018121921A RU2690330C1 RU 2690330 C1 RU2690330 C1 RU 2690330C1 RU 2018121921 A RU2018121921 A RU 2018121921A RU 2018121921 A RU2018121921 A RU 2018121921A RU 2690330 C1 RU2690330 C1 RU 2690330C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- sludge
- temperature
- crushed
- filtrate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 title claims description 5
- 239000010802 sludge Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 11
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 21
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 14
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 11
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 10
- 235000014692 zinc oxide Nutrition 0.000 claims description 10
- JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L Copper hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Cu+2] JJLJMEJHUUYSSY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 239000005750 Copper hydroxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910001956 copper hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 claims description 5
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000001034 iron oxide pigment Substances 0.000 claims description 3
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000001056 green pigment Substances 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 16
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 abstract description 14
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 abstract 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 25
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 19
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 8
- NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N iminodiacetic acid Chemical compound OC(=O)CNCC(O)=O NBZBKCUXIYYUSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 6
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229960005191 ferric oxide Drugs 0.000 description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L barium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ba+2] RQPZNWPYLFFXCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910001863 barium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001124569 Lycaenidae Species 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 241001014642 Rasta Species 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 235000014987 copper Nutrition 0.000 description 1
- WSUTUEIGSOWBJO-UHFFFAOYSA-N dizinc oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zn+2].[Zn+2] WSUTUEIGSOWBJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 1
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010819 recyclable waste Substances 0.000 description 1
- 239000001054 red pigment Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000001052 yellow pigment Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
- C22B3/08—Sulfuric acid, other sulfurated acids or salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
- C22B7/007—Wet processes by acid leaching
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано при комплексной переработке шламов нейтрализации кислых шахтных вод и переработки шламов сточных вод гальванических и аналогичных производств. Шламы кислых шахтных вод одновременно измельчают до размера частиц 12-18 мкм в бисерной мельнице и выщелачивают40% серной кислотой до рН 3-3,5 при температуре 70-80°C в течение 2,5-3 ч. Суспензию охлаждают до температуры 40-50°C, отделяют гипс. Полученный фильтрат смешивают с отработанным раствором травления алюминиевых сплавов до достижения необходимого уровня рН в три стадии. На каждой стадии выделяют из полученной смеси осадки в виде гидроксидов - меди, цинка и железа. На 1-й стадии нейтрализацию проводят до рН 5,0-6,0, на 2-й -до рН 6,2-7,2, на 3-й - до рН 7,2-8,0. На каждой стадии после отстаивания полученную смесь охлаждают до температуры 40-50°С, выделенные осадки одновременно сушат и измельчают до величины частиц 15-20 мкм в комбинированных сушилках «кипящего слоя» с получением пигментов. Фильтраты 1-й и 2-й стадий передают на последующую стадию, а после 3-й стадии смешивают с известкой пылью до рН 8,0-9,7, отделяют осадок в виде гипса, который используют в строительстве, а оставшийся фильтрат возвращают в процесс. Способ позволяет безотходно переработать шламы с получением товарных продуктов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к области гидрометаллургии тяжелых цветных металлов и может быть использовано для извлечения соединений металлов с получением их товарных продуктов при комплексной переработке отходов, содержащих медь и цинк, а именно шламов нейтрализации кислых шахтных вод и переработки шламов сточных вод гальванических и аналогичных производств.
Известен способ утилизации шлама гальванического производства, включающий смешение шлама из отвалов при измельчении методом механохимической активации с добавками в виде содержащих хлорид- или сульфат-ионы в соотношении хлорид- или сульфат-ионов к сумме металлов, содержащихся в шламе, не менее 1:1, термическую обработку измельченной массы при температуре 550…600°C, выщелачивание полученного спека кислой сточной водой собственного гальванического производства при рН < 3 в несколько стадий, отделение раствора от осадка фильтрацией, суммарное извлечение тяжелых металлов из полученного раствора путем флотации при рН 8…12, при этом полученный пенный концентрат, содержащий ионы тяжелых металлов, используют для дальнейшего приготовления пигментов (пат. РФ № 2404270, С22B 7/00, С22B 1/00, С22B 3/06, C22B 15/00, 2010).
Недостатком данного способа является:
1. Данный способ не решает проблему полной утилизации перерабатываемых отходов, в частности, отделяемого осадка.
2. Cложность технологии с большим количеством этапов переработки.
Известен также способ переработки минерального сырья, а именно шламов нейтрализации кислых шахтных вод полиметаллических рудников, включающий их сернокислотное выщелачивание, причем медь и цинк извлекают из шламов в раствор, подавая концентрированную серную кислоту непрерывно, при перемешивании (заявка РФ на изобретение № 93046268, C22B 19/00, C22B 3/08, 1997).
Недостатком данного способа является:
1. Использование концентрированной серной кислоты приводит к переходу в раствор соединений железа, что затрудняет дальнейшую переработку продуктивных растворов.
2.Не решается полная утилизация шламов нейтрализации кислых шахтных вод.
Наиболее близким по технической сущности является способ переработки шламов нейтрализации кислых шахтных вод, включающий их сернокислотное выщелачивание при перемешивании и извлечение меди и цинка, отличающийся тем, что шлам предварительно измельчают, сернокислотное выщелачивание ведут путем обработки шлама кислыми шахтными водами и серной кислотой до массового соотношения твердое: жидкое 1:(4…6) и рН 3,5…4, затем добавляют в полученную пульпу иминодиацетатный амфолит до массового соотношения иминодиацетатный амфолит: пульпа 1:(40…60) для одновременной сорбции меди и цинка, которую ведут в течение 3…7 ч, после чего от полученной пульпы просеиванием отделяют иминодиацетатный амфолит и осуществляют десорбцию серной кислотой с образованием десорбированного иминодиацетатного амфолита и сернокислого раствора, десорбированный иминодиацетатный амфолит возвращают на этап выщелачивания и одновременной сорбции, а из сернокислого раствора путем электролиза последовательно извлекают медь с получением товарного продукта в виде катодной меди, а затем - цинк с получением товарного продукта в виде металлического цинка и отработанного сернокислого раствора, который возвращают на этап десорбции, полученную после отделения от нее иминодиацетатного амфолита пульпу, нейтрализуют известью, разделяют на твердый осадок и жидкую часть, причем жидкую часть в виде очищенной воды подают на сброс, а оставшийся твердый осадок сушат и измельчают с получением гипсосодержащего товарного продукта (пат. РФ №2482198, МПК С22В 3/08, 19/00, 15/00).
Однако и этот способ имеет следующие недостатки:
1. Высокий сброс сточной воды и низкая производительность процесса.
2. Нет решения по извлечению и использованию соединения железа.
Технической задачей изобретения является разработка безотходной технологии переработки шламов нейтрализации кислых шахтных вод с получением товарных продуктов.
Для переработки применяется шлам, получаемый нейтрализацией известью кислых сточных вод шахты «Центральная» г. Карабаша, содержащий, масс.%: FeO-(15…18); CuO-(1,2…1,60); ZnO-(2…2,6) и гипса-(70…80). Количество наработанного и находящего на хранении данного шлама составляет около 0,5 млн.т. Высокое содержание в нем водорастворимых веществ (5% и более) не позволяет использовать его без переработки, несмотря на относительно высокое содержание в нем ценных металлов, в качестве пигмента или других материалов. Предлагалось несколько способов его переработки, как например, обработкой гидроксидом бария, использованием шлама в качестве подложки и т.д. Но все они были высоко затратны и не были внедрены.
В результате создания заявляемого изобретения появляется возможность переработки шламов по безотходной технологии, предусматривающей извлечение из шлама нейтрализации кислых шахтных вод гидроксидов меди, цинка, железа и гипса с переработкой их в товарные продукты, пригодные для производства строительных материалов.
Технический результат достигают за счет того, способ переработки шламов кислых шахтных вод, включает его предварительное измельчение, сернокислотное выщелачивание до установленных значений рН и получение товарных продуктов, но отличается тем, что шлам одновременно измельчают до размера частиц (12…18) мкм в бисерной мельнице и выщелачивают 40% серной кислотой до рН, равного (3…3,5) при t=(70…80)°C в течении (2,5…3) час, полученную суспензию охлаждают до t=(40…50)°C, отделяют осадок - гипс, который после сушки и измельчения используют в строительстве, полученный фильтрат смешивают с отработанным раствором травления сплава алюминия до достижения необходимого уровня рН в три стадии и проводят последовательно на каждой стадии выделение из полученной смеси осадков в виде гидроксидов - меди, цинка и железа, причем на первой стадии нейтрализацию проводят до рН, равного (5,0…6,0), на второй стадии-до рН, равного (6,2…7,2), на третьей стадии - до рН, равного (7,2…8,0), на каждой стадии после отстаивания полученную смесь охлаждают до температуры t=(40…50)°С, выделенные осадки одновременно сушат и измельчают до величины частиц (15…20) мкм в комбинированных сушилках «кипящего слоя» и получают из них товарные продукты в виде пигментов, остающиеся на первой и второй стадиях фильтраты передают на последующую стадию, оставшийся после третьей стадии фильтрат нейтрализуют известкой пылью до рН (8,0…9,7), отделяют осадок в виде гипса, который используют в строительстве, а оставшийся фильтрат возвращают в процесс. Кроме того, на первой стадии получают осадок в виде гидроксида меди, который одновременно сушат и измельчают при температуре t=(80…90)°С и получают сине-зеленый пигмент, на второй стадии получают гидроксид цинка, который одновременно сушат и измельчают при температуре t=(120…130)°С и получают пигмент - цинковые белила, на третьей стадии получают гидроксид железа, который отделяют, одновременно сушат и измельчают при температуре t=(100…320)°С, при этом получают железо-оксидный пигмент соответственно желтого, черного или красного цвета.
Заявляемый способ заключается в том, что переработку шлама нейтрализации кислых шахтных вод, согласно изобретению, ведут в бисерной мельнице путем одновременного измельчения шлама и сернокислотного выщелачивания металлов 40%-ной серной кислотой, отделения гипса, нейтрализации фильтрата отходным раствором травления сплавов алюминия, отделение гидроксидов металлов, одновременную сушку и измельчение c получением готового продукта, а фильтрат после отделения гидроксидов металлов охлаждают, нейтрализуют известковой пылью, отделяют, гипс, который используют для изготовления строительных материалов, а фильтрат возвращают в процесс для нейтрализации раствора.
Особенность предлагаемого способа заключается в совместном измельчении указанного шлама и выщелачивании оксидов металлов 40 %-ной серной кислотой при рН, равном (3.0…3,5) и температуре (70…80)°С в бисерной мельнице в течение (2,5…3) ч, при этом происходит измельчение шлама до (12…18) мкм, что значительно ускоряет процесс выщелачивания оксидов металлов.
Скорость выщелачивания металлов зависит от концентрации серной кислоты, дисперсности шлама, от агрегации выделяемых карбонатов металлов. С учетом этих особенностей была применена для выщелачивания указанных металлов серная кислота 40%-ной концентрации. Снижение концентрации кислоты ниже 40% приведет к повышению воды в суспензии, что потребует дополнительный расход энергии на ее испарение, а повышение выше 40% не повышает, а наоборот снижает скорость выщелачивания металлов.
Наиболее высокая скорость выщелачивания оксидов металлов достигается при дисперсности 12 мкм - выщелачивание происходит за 2,5 ч, при дисперсности 18 мкм - за 3 ч. Снижение дисперсности ниже 12 мкм не оказывает существенного влияния на скорость выщелачивания, так как дальнейшее снижение дисперсности приводит к агрегации частиц и не повышает скорость выщелачивания, а повышение дисперсности шлама выше 18 мкм приводит к снижению извлечения металлов.
Интервал рН выщелачивания металлов, равный 3,0…3,5 устанавливается в соответствии с концентрацией и количеством применяемой серной кислоты и количеством переводимых оксидов металлов в сульфаты.
На скорость выщелачивания оксидов металлов, кроме указанных факторов, оказывает существенное влияние скорость перемешивания суспензии. В связи с этим применение бисерной мельницы с высокой скоростью перемешивания суспензии и одновременного измельчения шлама и выщелачивания металлов не допускают агрегации частиц шлама, что ускоряет процесс измельчения шлама и выщелачивания оксидов металлов.
Процесс выщелачивания металлов происходит по приведенным ниже реакциям (1-3):
Н2SO4 +CuO =CuSO4 +H2 O; ( 1 )
Н2SO4 +ZnO =ZnSO4 +H2 O; ( 2 )
Н2SO4 +FeO =FeSO4 +H2 O. ( 3 )
После окончания реакции от суспензии на фильтр-прессе отделяют осадок в виде гипса, который получается при сушке и измельчении выделенного осадка в комбинированной сушилке «кипящего слоя» при температуре 90°С, при этом протекает приведенная ниже реакция (4):
СаSO4+2H2 O = СаSO4⋅2 H2 O ( 4 )
Температура сушки 90°С установлена опытным путем, при ее повышении происходит удаление связанной сульфатом воды, что требуется только в случае одновременного использования гипса.
Выделенный гипс используется для изготовления различных строительных материалов, а фильтрат после отделения осадка нейтрализуют отработанным раствором травления сплава алюминия, содержащим, масс.%: NаОН-3,6…4,0, АlNaO2-52…57, Н2О-38…44.
Нейтрализацию кислого фильтрата возможно проводить щелочью иди содой, что экономически не выгодно, в связи с этим наиболее рационально для нейтрализации такого фильтрата применять щелочные отходы производств, в том числе и отработанный раствор травления сплава алюминия, содержащий щелочь.
Гидроксиды металлов выделяют последовательно в три стадии.
На первой стадии нейтрализацию фильтрата ведут отработанным раствором травления сплава алюминия до рН, равного (5,0…6,0), при этом протекает реакция (5) и при охлаждении суспензии до температуры t= (40…50)°С в осадок выпадет гидоксид меди :
2Na[Аl(OH)4] +2NаOH + 5СuSO4 =Al2(SO4) 3+2Na2SO4+5Cu(ОН)2 ↓ (5)
Величины рН на всех стадиях выделения гидроксидов металлов установлена в соответствии с методом Раста и рядом напряжения (Краткая химическая энциклопедия. - М.: «Советская энциклопедия». 1965, c.с.508, 727)
Охлаждение суспензии на всех стадиях процесса выделения гидроксидов металлов проводят в интервале температур t=(40…50)°С потому, что при понижении температуры ниже 40°С снижается скорость фильтрации суспензии, при повышении температуры выше 50°С не полностью выделяются из суспензии металлы в осадок.
Затем суспензию подвергают фильтрации, отделенный осадок гидроксида меди подвергают одновременно сушке и измельчению в комбинированной сушилке «кипящего слоя» при температуре t=(80…90)°С, не допуская его переход в оксид. Совмещение процессов сушки и измельчения осадка приводит не только снижению расхода энергии, но и ускорению процессов, так как мелкие частицы быстрее прогреваются и легче из мелкой частицы испаряется влага. Такой гидроксид применяется как пигмент (бременская синяя или зеленая), а также для получения высокого качества пигмента зелено-синего цвета - медянки. (Беленький Е.Ф., Рыскин И.В. Химия и технология пигментов. - Л.: “Химия”, 1974, 656 с). Фильтрат после отделения осадка подают на вторую стадию процесса.
На второй стадии к фильтрату добавляют указанный выше отработанный раствор травления сплава алюминия до рН, равного (6,2…7,2), при этом в осадок выделяется гидроксид цинка по реакции (6):
2 Na[Аl(OH)4 ] +2NaOH+ 5ZnSO4 =Al2(SO4) 3+2Na2SO4+5Zn(ОН)2 ↓ (6)
После окончания реакции суспензию охлаждают до t=(40…50)°С и подвергают фильтрации, отделяя осадок, который также как в первой стадии, подвергают одновременно сушке и измельчению в комбинированной сушилке «кипящего слоя» при температуре t=(120…130)°С, при этом протекает приведенная ниже реакция (7) .
Zn(OH)2 -= ZnO +Н2О (7)
Такой оксид цинка применяется как пигмент - цинковые белила, а фильтрат после отделения осадка подают на третью стадию процесса. [Беленький Е.Ф, Рискин И.В.Химия и технология пигментов, - Л., ”Химия”, 1974, 370 с];
На третей стадии к фильтрату добавляют указанный выше отработанный раствор до рН, равного (7,2…8,0), при охлаждении суспензии до t = (40…50)°С при этом в осадок выделяется гидроксид железа по реакции (8):
2Na[Аl(OH)4] +2NaOH + 5FeSO4 = Al2(SO4) 3+2Na2SO4+5Fe(ОН)2 ↓ (8)
После окончания реакции суспензию охлаждают до t = (40…50)°С осадок также подвергают одновременно сушке и измельчению в комбинированной сушилке «кипящего слоя» при температуре t=(100…320)°С. При этом, в зависимости от потребности, нагрев ведут до разных температур и протекают приведенные ниже реакции (9-11): при 100°С получается пигмент желтого цвета, при 200°С - черного цвета, а при 320°С - пигмент красного цвета:
2Fe(OH)2 +1/2О2= 2Fe(OОH) +H2О; (9)
3Fe(OH)2+1/2О2=Fe3O4+3H2О; (10)
Fe(OH)2+1/2О2=Fe2O3+2H2О. (11)
Фильтрат после отделения гидроксидов металлов обрабатывают известковой пылью до рН, равного (8,0…9,7), при этом протекает приведенная ниже реакция (12):
Al2(SO4)3+Na2SO4+4Са(ОН)2=4СаSO4+2Na[Аl(OH)4] (12)
Величина рН (8,0…9,7) требуется для полного выделения гипса в осадок.
Получаемую суспензию подвергают фильтрации, отделенный гипс используют для изготовления строительных материалов, а фильтрат, содержащий алюминат натрия, возвращают в процесс переработки шламов в качестве добавки к отработанному раствору травления сплава алюминия.
Пример 1 (прототип). Навеску иминодиацетатного амфолита в количестве 2 граммов (в пересчете на абсолютно сухой вес) помещают в реактор и заливают ее полученной пульпой шлама, содержащей 20 граммов шлама (в пересчете на абсолютно сухой вес) при соотношении твердое : жидкое (Т : Ж)=1:5, соотношении иминодиацетатный амфолит : полученная пульпа шлама = 1:60 и выдерживают при перемешивании в течение 5 часов при рН, равном 5,5 , и комнатной температуре выход составил:. Степень извлечения меди 60, %, а цинка-65,6%.
Пример. 2. В колбу с мешалкой поместили 100 г шлама, добавили в нее 20,4г 40%-ной (плотностью 1,3 г/см3), смесь перемешивали в течение 2,5 ч до размера частиц шлама 12мкм, при этом в ней протекают реакции (1-3), повысилась температура до 70°С и рН, равного 3,5, до прекращения выделения паров. Затем образуемую суспензию охладили до температуры 40°С и от суспензии на фильтр-прессе отфильтровали осадок, который просушили в сушилке при 90°С, при этом протекала реакция (4) и образовалось 72,2 г гипса. В фильтрат после отделения гипса добавили 1,8 г отработанного раствора травления сплава алюминия, при этом протекала реакция (5), рН повысилась до 6,0 и выпал осадок, затем суспензию охладили до 40°С, осадок отфильтровали и высушили его при 80°С, получив 1,4 г гидроксида меди, а к фильтрату добавили 4,2 г отработанного раствора травления сплава алюминия, при этом протекала реакция (6), рН повысилась до 7,2 и выпал осадок, затем суспензию охладили до 40°С, осадок отфильтровали и высушили его при t=(120…130)°С, при этом протекала реакция (7) и получили 2,1 г оксида цинка- цинковых белил. Далее к фильтрату добавили 30,4г отработанного раствора травления сплава алюминия, при этом протекала реакция (8), рН повысилась до 8,0 и выпал осадок, затем суспензию охладили до 40°С, осадок отфильтровали и высушили его при t=100°С, при этом протекала реакция (9) и получили 15,1 г желтого железо-оксидного пигмента. Фильтрат после отделения всех гидроксидов металлов нейтрализовали известковой пылью, добавив в количестве 5,6 г до рН, равного 9,7, при этом протекала реакция (12) и выпавший осадок отфильтровали и просушили при температуре 90, получив 15,2 г гипса, который пригоден для изготовления строительных материалов, а фильтрат, содержащий 12,6 г алюмината натрия пригоден в качестве добавки к отработанному раствору травления алюминия. Таким образом в результате опыта выход по процессу составил 81,2 %.
Качественные показатели получаемых продуктов приведены в табл.1.
Таблица 1
Качественные показатели получаемых товарных продуктов - пигментов
| Показатель | FeOOH - желтый | Fe2О3 - красный | Цинковые белила | Медянка | |||
| Опыт | ГОСТ | Опыт | ТУ | Опыт. | ГОСТ | Опыт. | |
| Оксид железа %, не менее | 87…90 | 84…86 | 94,6 | 94 | - | - | |
| Оксид цинка, % | - | - | - | - | - | 99,5 | - |
| Укрывистость, г/м2 | 12…15 | 15…20 | 6,8 | >7 | >15 | >15 | >15 |
| Дисперсность, мкм | 10…15 | 15…20 | 25 | >25 | >25 | >25 | >25 |
| Нерастворимый в воде остаток, % | 99,7 | 99,5 | 99,6 | 99,5 | 98 | 99 | 96 |
| Остаток на сите 00056К | 0,1 | 0,2 | 0,1 | 0,1…0,3 | 0,1 | 0,2 | |
Получаемые пигменты и гипс по всем показателям соответствуют действующим техническим условиям на указанные продукты. Эффективность предлагаемого способа подтверждается приведенными данными, полученными при отработке условий переработки образца шлама в лаборатории.
Из приведенных данных показано преимущество предлагаемого способа по сравнению с прототипом и подтверждается, что способ представляет безотходную технологию переработки шламов нейтрализации кислых шахтных вод с получением товарных продуктов.
На фиг. изображена технологическая схема переработки шламов кислых шахтных вод.
Технологическая схема переработки шлама включает: 1- бункер шлама, 1а -известковой пыли; 2-емкости (2а-серной кислоты, 2б- фильтрата после отделения гипса, 2в- отработанного раствора травления сплава алюминия); 3- бисерная мельница; 4- промежуточная емкость; 5-насосы (5а –для перекачки выщелоченной суспензии, 5б- для перекачки фильтрата); 6-пресс-фильтры (6а-для фильтрации выщелоченной суспензии, 6б- для фильтрации нейтрализованной суспензии, 6в-для фильтрации суспензии после отделения гидроксида меди, 6г-для фильтрации суспензии после отделения гидроксида цинка, 6д-для фильтрации суспензии после нейтрализации гидроксидом бария); 7-комбинированнная сушилка (7а- для сушки гипса, 7б- для сушки гидроксида меди, 7в- для сушки оксида цинка и 7г-для сушки оксида железа), 8-реакторы, оборудованные паровой рубашкой и мешалкой (8а-для нейтрализации фильтрата после отделения гипса, 8б-для нейтрализации фильтрата после отделения гидроксида меди, 8в- нейтрализации фильтрата после отделения гидросида цинка 8д- нейтрализации фильтрата после отделения всех металлов, 8г- для нейтрализации фильтрата после отделения осажденного гипса); 9- бункера готовой продукции (9- для гипса, 9а-для гидроксида меди, 9б- для оксида цинка, 9в-для оксида железа); 10- емкость для отделенного фильтрата алюмината натрия.
Техническая характеристика применяемого для переработки отходов оборудования приведена в табл.2
Таблица 2
Характеристика применяемого оборудования
| № п/п |
Наименование оборудования |
Кол- во, шт |
Техническая характеристика оборудования |
| 1 | Емкость | 4 | Из ст.1Х18Н9Т, объемом по 10 м3, для растворов и фильтратов, растворов и серной кислоты |
| 2 | Насос | 1 | Тип насоса Ш80 АИР 80 А2Рном.-1,5 квт;п-3000 об/мин |
| 3 | Пресс-фильтр | 5 | Плиторамочный, 5 секций, полипропилен; S-10 м2 |
| 4. | Бункер | 5 | Из ст.3 объёмом 5 м3 для шлама и магнезита |
| 5 | Реактор | 4 | Из ст.1Х18Н9Т с мешалкой, объёмом5 м3 м3; Р ном.-5,5 Квт; V-1000об/мин |
| 6 | Насос | 2 | тип насоса Ш100АИР100S 2; Рном 4Квт;3000об/мин |
| 7 | Комбинированная сушилка | 4 | Из ст. 1Х18Н9Т для сушки пигмента. Объемом 20м3 (Д-2м,Н- 5м) |
| 8 | Бисерная мельница | 1 | Из ст.1Х18Н9Т, объёмом 2.0 м3; Д-0,4 м, по спец заказу |
| 9 | Вентилятор | 2 | АИР 80 В2; Р ном-2,2 Квт; V-3000 об/мин |
| 10 | Бункер | 4 | Из ст.3, объёмом по 5 м3, для готового продукта |
| 11 | Контейнер | 10 | Резино-кордовые, объёмом 0,6 м3; возвратные |
| 12 | Шнек | 4 | Из ст.1Х18Н9Т длиной 2м, для передачи паст |
Claims (2)
1. Способ переработки шламов кислых шахтных вод, включающий его предварительное измельчение, сернокислотное выщелачивание до установленных значений рН и получение товарных продуктов, отличающийся тем, что шлам одновременно измельчают до размера частиц 12-18 мкм в бисерной мельнице и выщелачивают 40% серной кислотой до рН 3-3,5 при t=70-80°C в течение 2,5-3 ч, полученную суспензию охлаждают до t=40-50°C, отделяют гипс, который после измельчения и сушки используют в строительстве, полученный фильтрат смешивают с отработанным раствором травления сплава алюминия до достижения необходимого уровня рН в три стадии и проводят последовательно на каждой стадии выделение из полученной смеси осадков в виде гидроксидов - меди, цинка и железа, причем на первой стадии нейтрализацию проводят до рН 5,0-6,0, на второй стадии - до рН 6,2-7,2, на третьей стадии - до рН 7,2-8,0, при этом на каждой стадии после отстаивания полученную смесь охлаждают до температуры t=40-50°С, выделенные осадки одновременно сушат и измельчают до величины частиц 15-20 мкм в комбинированных сушилках «кипящего слоя» и получают из них товарные продукты в виде пигментов, остающиеся на первой и второй стадиях фильтраты передают на последующую стадию, оставшийся после третьей стадии фильтрат смешивают с известкой пылью до рН 8,0-9,7, отделяют осадок в виде гипса, который используют в строительстве, а оставшийся фильтрат возвращают в процесс.
2. Способ по п.1, в котором на первой стадии получают осадок в виде гидроксида меди, который одновременно сушат и измельчают при температуре t=80-90°С и получают сине-зеленый пигмент, на второй стадии получают гидроксид цинка, который одновременно сушат и измельчают при температуре t=120-130°С и получают цинковые белила, на третьей стадии получают гидроксид железа, который отделяют, одновременно сушат и измельчают при температуре t=100-320°С, при этом получают железо-оксидный пигмент соответственно желтого, черного или красного цвета.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121921A RU2690330C1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Способ переработки шламов кислых шахтных вод |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121921A RU2690330C1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Способ переработки шламов кислых шахтных вод |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690330C1 true RU2690330C1 (ru) | 2019-05-31 |
Family
ID=67037739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018121921A RU2690330C1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Способ переработки шламов кислых шахтных вод |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690330C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111826522A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-27 | 济源豫光有色冶金设计研究院有限公司 | 采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法 |
| CN113149311A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-23 | 安徽浩悦环境科技有限责任公司 | 一种铜氨蚀刻废液处理装置及其处理方法 |
| RU2829145C1 (ru) * | 2023-12-18 | 2024-10-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ переработки шламов нейтрализации шахтных вод |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2034059C1 (ru) * | 1993-01-18 | 1995-04-30 | Анатолий Иванович Елесин | Способ гидрометаллургической переработки шламов производства химического волокна |
| RU2070591C1 (ru) * | 1993-08-12 | 1996-12-20 | Малое предприятие "Экология" | Способ утилизации и переработки гальваноосадков |
| RU2451706C1 (ru) * | 2010-10-21 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (ГОУ ВПО БашГУ) | Способ получения железокальциевого пигмента |
| RU2482198C1 (ru) * | 2012-01-17 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УралЭкоМет" (ООО "УралЭкоМет") | Способ переработки шламов нейтрализации кислых шахтных вод |
-
2018
- 2018-06-13 RU RU2018121921A patent/RU2690330C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2034059C1 (ru) * | 1993-01-18 | 1995-04-30 | Анатолий Иванович Елесин | Способ гидрометаллургической переработки шламов производства химического волокна |
| RU2070591C1 (ru) * | 1993-08-12 | 1996-12-20 | Малое предприятие "Экология" | Способ утилизации и переработки гальваноосадков |
| RU2451706C1 (ru) * | 2010-10-21 | 2012-05-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (ГОУ ВПО БашГУ) | Способ получения железокальциевого пигмента |
| RU2482198C1 (ru) * | 2012-01-17 | 2013-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "УралЭкоМет" (ООО "УралЭкоМет") | Способ переработки шламов нейтрализации кислых шахтных вод |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111826522A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-10-27 | 济源豫光有色冶金设计研究院有限公司 | 采用石膏渣对电镀污泥进行处理的方法 |
| CN113149311A (zh) * | 2021-04-02 | 2021-07-23 | 安徽浩悦环境科技有限责任公司 | 一种铜氨蚀刻废液处理装置及其处理方法 |
| RU2829145C1 (ru) * | 2023-12-18 | 2024-10-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ переработки шламов нейтрализации шахтных вод |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101204681B (zh) | 一种从碱性赤泥中选出精铁矿并使尾矿呈中性的方法 | |
| KR102152923B1 (ko) | 칼슘이 함유된 니켈, 코발트 및 망간 혼합 황화물 원료로 제조되는 고순도 황산니켈의 제조방법 | |
| JP4235094B2 (ja) | 金属鉱山排水の処理方法および有価金属の回収方法 | |
| CN100419099C (zh) | 从硫酸锌溶液中以赤铁矿的形式沉淀铁的方法 | |
| CN101760613B (zh) | 含锌矿石的浸出方法 | |
| CN106115778B (zh) | 硫酸法钛白粉酸解渣的回收利用方法 | |
| RU2690330C1 (ru) | Способ переработки шламов кислых шахтных вод | |
| US8911696B1 (en) | Recycle process for alkaline and carbon zinc batteries | |
| CN106853982A (zh) | 一种高纯氧化锌的制备方法 | |
| CN111647754A (zh) | 一种钢铁厂含锌尘泥的综合利用方法 | |
| CN105129810A (zh) | 一种盐酸法活性白土生产工艺 | |
| CN100537417C (zh) | 腐蚀磷酸盐矿石的方法 | |
| CN104148190A (zh) | 一种由高硫低品位硫酸渣制取高品位铁精粉的方法 | |
| CN1041529C (zh) | 重晶石粉体微细化和漂白方法 | |
| CN1972870B (zh) | 完全利用橄榄石组分的方法 | |
| TW400365B (en) | Method for preparing mineral pigment, the thus obtained mineral pigments and installation for implementing such method | |
| US1154602A (en) | Hydrometallurgy of zinc. | |
| RU2431690C1 (ru) | Способ переработки отработанных химических источников тока марганцевоцинковой системы для комплексной утилизации | |
| CN105399132A (zh) | 一种用黄铜炉渣和含锌烟道灰制备碱式氯化铜及碱式氯化锌的工艺 | |
| JP2680024B2 (ja) | 高純度酸化鉄を製造する方法 | |
| RU2829145C1 (ru) | Способ переработки шламов нейтрализации шахтных вод | |
| RU2175991C1 (ru) | Способ переработки марганцевых руд | |
| CN101724748A (zh) | 含镁矿石的浸出方法 | |
| RU2639394C1 (ru) | Способ комплексной переработки фосфогипса | |
| RU2744191C1 (ru) | Комплекс для переработки золоотвалов |