Способ переработки кислых железосодержащих сточных вод

 

Сущность изобретения: проведение нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод до остаточного содержания железа (И) в растворе 10-50% от исходного в присутствии окислителя, термообработка продукта нейтрализации с соотношением (6-15) при 140-160°С в автоклавных условиях. 1 табл,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5002744/26 (22) 09.07.91 (46) 30.03.93. Бюл. ¹ 12 (71) Институт коллоидной химии и химии воды им. А.В.Думанского (72) А.А,Мильнер, Н.Н.Кий, Е.В.Клименко и

В,В,Путивльский (73) Институт коллоидной химии и химии воды им, А.В,Думанского АН УССР (56) Патент ПНР N 87470, кл. С 02 С 5/06, 1974.

Патент Великобритании N. 1454933, кл.

С 01 F 11/00, 1974.

Изобретение относится к области очистки сточных вод и может быть использовано для переработки отработанных растворов и промывных вод, содержащих свободную серную кислоту и железо (П), образующихся на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроения, в производстве пигментов.

Сущность изобретения состоит в том, что кислые железосодержащие сточные воды нейтрализуют известковым молоком в области рН 6-9 до остаточного содержания железа (И) в растворе 10-50 (от исходного.

Одновременно. в раствор подают окислитель (кислородсодержащий газ, пероксид водорода и др.), при этом окислитель берут в количестве, обеспечивающем полное окисление осажденного железа. После окончании процесса нейтрализации суспензию отстаивают, осветленный слой сливают. Продукт нейтрализации в соотношении

Т:Ж равном 1:(6-15) подвергают термообрабо1ке в автоклавных условиях при температуре 140-160 С в течение 30- 60 мин. После охлаждения суспензии образовавшийся Ы, 1806101 А3 (я)э С 02 F 9/00 // С 02 F 1/64, (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КИСЛЫХ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ СТОЧНЫХ ВОД (57) Сущность изобретения: проведение нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод до остаточного содержания железа (И) в растворе 10-50 от исходного в присутствии окислителя, термообработка продукта нейтрализации с соотношением

Т:Ж=1:(6-15) при 140-160 С в автоклавных условиях. 1 табл, ... осадок отделяют центрифугиров нием или у фильтрованием, промывают и сушат при

110 С.

Проведение процесса нейтрализации в присутствии окислителя, состав продукта нейтрализации и условия его термообработки согласно способа позволяют уже в жид- ъ кой фазе получить кристаллический продукт, представляющий собой пигмент, известный под названием "венецианская красная", практически монодисперсного состава с размером частиц менее 2 мкм.. В

° вааюЪ прсмышленности такого класса пигменты, C) содержащие сульфат кальция и оксид желева(Н1), выпускаются с массоаоа повея РевОв: ) от 1 до 40 „

Таким образом существенные признаки предложенного способа переработки кислых железосодержащих сточных вод являются необходимыми и достаточными для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата — упрощения процесса за счет образования кристаллического осадка. в жидкой фазе, исключения операций высокотемпературного обжига

1806101

15

30

45

50 размола и классификации конечного продукта; повышения качества образующегося осадка ввиду равномерного распределения а-Fe20g на поверхности частиц гипса.

Пример 1. В реакторгнейтрализатоо со скоростью 0,125 дм /ч подают 0,25 м . кислых >келеэосодержащих сточных вод с массовой концентрацией Н2$04 30 г/дм и

FeSO4 40 г/дмэ. В реактор дозируют 5%ный раствор известкового молока. расход которого автоматически регулируется по данным рН-метра, поддерживая значение рН в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,0 0,1. Одновременно через суспензию осуществляют барботаж воздуха 60 дм /ч.для окисления осаждающегося железа (И) в железо (! t1). По истечении 2 ч остаточное содержание Fe(lt) в растворе составило 25% от исходного, а в твердой фазе Fe(ll) отсутствует. Суспензии дают отстоятся; сливают осветленный слой, при этом в оставшемся продукте нейтрализации соотношение Т:Ж составляет 1:10. В твердой фазе железо (li) отсутствует, в жидкой фазе содер>кится 1,08 г FeSO<. Реактор за- 2 крывают, продукт нейтрализации подвергают термообработке при температуре 150 С в течение 0,5 ч. После охлаждения образовавшийся пигмент — венецианская красная отделяют фильтрованием, промывают и сушат при 110 С. Масса целевого продукта

22,2 г, массовая доля Ге20э — 17,8%, CaS04 — 77,2% „Н2Π— 5%, размер частиц менее 2 мкм, Пример 2. В реактор-нейтралиэатор 3 в течение 1,5-2 ч со скоростью 0,125 дм /ч подают 0,25 м кислых желеэосодержащих сточных вод с массовой концентрацией

Н2$0 — 30 г/дм и FeSOe — 40 г/дм В реактор дозируют 5%-ный раствор известкового молока, расход которого автоматически регулируется по данным рН-метра, поддерживая значение рН в процессе нейтрализации постоянным и равным 7,0 0,1.

Суспенэию перемешивают с помощью магнитной мешалки и добавляют 0,003 дм раствора пероксида водорода с массовой долей Н20236% дпя окисления осаждающегося железа (И) в железо (ill), Процесс нейтрализации прекращают при достижении остаточной концентрации железа (И) в растворе 25% от исходной. Суспензии дают отстояться, сливают осветпенный слой. при этом в оставшемся продукте нейтрализации отношение Т;Ж составляет 1:10. В твердой 5 фазе железо (Н) отсутствует, в жидкой фазе содержится 1,08 r Ге$04. Реактор закрывают. продукт нейтрализации подвергают термообработке при 150 С в течение 0,5 ч.

После охлаждения образовавшийся пигмент — венецианская красная отделяют фильтрованием, промывают и сушат при

110 С, Масса целевого продукта 22,2 r, массовая доля Ре20э — 17,8%, Са$04 — 77,2%, Н20 — 5%, размер частиц менее 2 мкм

В таблице приведены результаты опытов, проведенных согласно примера 1, в заявленных и запредельных значениях остаточного содержания железа (П) в кислых железосодержащих. сточных водах после нейтрализации, отношения Т:Ж продукта нейтрализации, поступающего на термообработку, температуры ее проведения.

Содержание железа ((1) в растворах и в твердой фазе, фазовый и дисперсный состав целевого продукта определяли химическим, рентгенофазовым и электронномикроскопическим методами анализа, Установлено, что заявленный интервал значений остаточного содержания железа (й) в растворе после нейтрализации кислых железосодержащих сточных вод известковым молоком выбран из условий, обеспечивающих полную перекристаллизацию гидроксосоединений в à-FezOa с размером частиц целевого продукта менее 2 мкм. В случае, если остаточное содержание железа (ll) в растворе ниже предельного (таблица, пример 9), то при термообработке продукта нейтрализации не происходит полной перекристаллизации и целевой продукт имеет желтый цвет и представляет собой смесь гетита, гематита и гипса с массовой долей воды 8,5%. Увеличение остаточного содер= жания железа (ll) в растворе после нейтрализации до 60% от исходного (таблица, пример 8) приводит к увеличению размера частиц целевого продукта до 4 мкм и появпению фиолетовой окраски

Получение продукта нейтрализации с отношением Т:Ж равным 1:3, т.е. с уменьшенным содержанием жидкой фазы (таблица, пример 10), требует проведения дополнительной операции центрифугирования или фильтрования, а при термообработке такого продукта также не осуществляется полная перекристаллизация и получается продукт желтого цвета с содержанием воды

6,3%; При отношении Т:Ж равном 1;20 (таблица, пример 11), т.е. повышенном объеме жидкой фазы, большое содержание железа (t t) в продукте нейтрализации, поступающем на термообработку приводит к увеличению размера частиц, образующегося пигмента до 5 мкм и изменению его цвета до фиолетово Го.

Снижение температуры процесса термообработки продукта нейтрализации ниже предельной, например 130 С(таблица, пример 12) не позволяет получить пигмент ве1806101 рализацию известковым молоком, окисление и термообработку продукта нейтрализации с отделением осадка, содержащего оксиды и гидроксиды металлов и сернокис5 лый кальций, о т л и ч а ю щ и и c ÿ тем, что нейтрализацию осуществляют в присутствии окислителя до остаточного содержания железа (И) s растворе 10-50$ от исходного, при этом окислитель берут в количестве, 10 обеспечивающем полное окисление осажденного железа, а термообработке подвергают продукт нейтрализации с соотношением Т:Ж, равным 1:(6-15) при температуре 140-160 С в автоклавных ус15 ловиях.

Продукт нейтрализации по" ступакщей на термообработку б 4» т:И Fe (II) FeSOq в твер- в жиддой фазе кой фазе

Размер частиц, мкм

Содержание Fe (II) в растворе после нейтрализации, в ь от исх, Опыт температура термообра" ботки, дС

Состав целевого продукта, 3 геено сяо, Но

Описываемый способ

1,78

1,08

0,47

0,64 с2

150

Отс. с2

«I I»

<2 (2

140

1,Ь1

1,08

1,08

« I I» с2

1ЬО

«н»

Запредельные значения .

5,0

81,1

70,7

74,6

75,6

71,6

75,8

13,6

20,8

19,1

19,4

18,4

19,4

1,96

0,24

0,32

2,15

1,08

1,08

170

1:10

1:10

1:3

1:20

1:10

1:10

Отс.

5,3

8,5

6,3

5,0

10,0

4,8

11

12

«1 I» сг

«н»

С2

Составитель А.Мильнер

Редактор Т.Егорова Техред М.Моргентал Корректор T,Вашкович

Заказ 961 Тираж Подписное, 8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 нецианская красная, а высушенный продукт представляет собой смесь гетита и гипса, Проведение процесса термообработки при температурах выше предельной (таблица, пример 13) связано с увеличением энергозатрат, усложнением annaðàòóðíîão оформления, а целевой продукт характеризуется появлением фиолетового оттенка.

Образцы, пигментов, полученных в условиях, представленных в таблице примерами 1-7, соответствуют техническим требованиям на пигмент венецианская красная, Формула изобретения

Способ переработки кислых железосодержащих сточных вод, включающий нейт1:10

1:10

1:10

1:6

1:15

1:10

1:10

14,2

17,8

19,4

19,4

19,4

l9,3

19,4

80,5

77,2

75,6

75,6

75,6

75,4

75,7

5,3

5,0

5,0

5,0

5,0

5,3

4,9