Апр 20 2002

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ ШЛАМОВ ПРОИЗВОДСТВ ХИМИЧЕСКОГО ВОЛОКНА

Опубликовано в 21:53 в категории Сбор и утилизация отходов

В.М. Огенко1, Г.М. Загоровский1, И.Г. Сидоренко1, Г.П. Приходько1,

Ю.И. Семенцов1, В.В. Янченко2

1Институт химии поверхности НАН Украины, г. Киев

2ООО \’\'ТМ Спецмаш\’\', г. Киев

В технологическом процессе производства вискозного волокна для поддержания необходимого значения рН осадительного раствора используют сульфат цинка. Значительные количества этого реагента уносятся с промывными водами, которые идут на сброс. В таблице 1 приведен состав промывных вод Черкасского ПО \’\'Химволокно\’\’.

Таблица 1. Данные анализов сточных вод по прядильным цехам

п/п

Наименование

ингредиентов

Прядильный

цех №1

Прядильный

цех №2

Прядильно-отделочный цех

1

Количество стоков, м3/сутки

3500

3700

3790

2

рН

1,7

1,7

2,0

3

Серная кислота,мг/л

790

900

1000

4

Сульфаты, мг/л

2000

2500

2700

5

Цинк, мг/л

30

30

60

6

Сероуглерод, мг/л

0,8

1,0

3,0

Как известно, ионы цветных металлов относятся к числу особо опасных загрязнителей окружающей среды и должны быть удалены из сточных вод.

Обезвреживание сточных вод производится на общезаводской станции нейтрализации, где происходит смешение кислых и щелочных стоков и обработка их известковым молоком. В результате такой обработки образуется нерастворимая в воде гидроокись цинка, которая отделяется в пруде-отстойнике. Воду сливают на поля фильтрации, а донный осадок перекачивают в накопитель шлама.

Применение реагентного метода для очистки производственных сточных вод привело к накоплению больших количеств (порядка 600тыс.т) шламов. Для исследования были отобраны пробы свежих шламов из действующего шламонакопителя и старых шламов из законсервированного. Шламы представляют собой влажную массу (влажность старых шламов 53 %, свежих – 76 %), состоящую из карбоната кальция, сульфата кальция, целлюлозы и гидроокиси цинка. Содержание цинка в свежих шламах составляет 1,5 – 2,0 %, а в старых – 3,0 – 3,5 %. Так как переработке подвергаются руды, содержащие 0,5 % цинка [1], то шламы Черкасского ПО \’\'Химволокно\’\’ представляют собой довольно богатое сырье для получения цинка. Однако такого содержания цинка недостаточно чтобы обеспечить рентабельность переработки шламов на действующих предприятиях, перерабатывающих цинковые руды, из-за больших транспортных расходов. Поэтому производство необходимо располагать возле шламонакопителей.

Большая влажность шламов не дает возможности применить технологию возгонки окиси цинка, поскольку для получения 1 т продукта необходимо сначала испарить 35 – 40 т воды. На это будет затрачено 24000 кВт?час.

Более экономичной является гидроэлектрометаллургическая схема извлечения цинка из шламов. Применяемая на заводах технология переработки цинковых руд [1] не может быть применена для передела шламов вследствие использования серной кислоты для переведения цинка в раствор, так как в них содержится большое количество соединений кальция, растворимых в серной кислоте. Для переведения цинка в раствор может быть использован раствор щелочи, в котором окись и гидроокись цинка будут растворяться при рН выше 12.

При обработке шламов 10 % -ным раствором гидроокиси калия при механическом перемешивании в течение 30 мин. получали растворы, содержащие 500 мг/л цинка независимо от скорости и времени перемешивания, концентрации раствора щелочи (до 20 %), соотношения твердой и жидкой фаз в интервале 1:1 – 1:10. Анализ этих экспериментальных фактов указывает на то, что цинк в шламах находится не только в виде кислородсодержащих соединений (ZnO, Zn(OH)2 и т.д.), но и в виде сульфида (ZnS). При соотношении твердой и жидкой фаз 1:12 отмечается снижение содержания цинка в растворе, связанное с полным извлечением цинка из шлама. При этом установлено, что содержание цинка в шламе составляет 2,4 % и согласуется с результатами анализов, предоставленных комбинатом (примерно 6 % в пересчете на сухой шлам).

Поэтому при технологических расчетах объема щелочного раствора на обработку заданного количества шлама необходимо учитывать величину предельной растворимости цинка.

Для обезвреживания промывных вод данного производства целесообразно применить электрохимический метод, разработанный нами ранее [2], который позволяет снижать содержание цветных металлов в сточных водах до ПДК.

На рисунке приведена технологическая схема переработки цинксодержащих шламов.

Отстаивание

Вода на сброс

ТРГ

Промывка

Приведенная технологическая схема была апробирована в лабораторных условиях на непрерывно работающей установке. Выщелачивание цинка вели в колонке с протоком электролита, направленном снизу вверх со скоростью 100 мл/час, в которую засыпали 100 г шлама. При обработке шлама свежеприготовленным 10 % раствором гидроокиси калия на выходе из колонки концентрация цинка составляла 0,5 г/л.

Полученный раствор пропускали через двухкамерный электролизер проточного типа с электродами из ТРГ без применения диафрагм. Электролит подавали в анодную камеру, где происходило извлечение серы.

Электролизер подключали к стабилизированному источнику питания Б5 – 47 и пропускали ток 400 мА при напряжении 4 В. На выходе из электролизера концентрация цинка снижалась до 0,2 г/л . В результате пропускания через раствор 3-х А?час электричества было получено 1,5 г порошка ТРГ с серой и 2,5 г ТРГ с осажденным на частицы цинком, что соответствует выходу металла по току 55 %. При обработке полученного порошка ТРГ с цинком 20 мл 20 % серной кислоты был получен раствор сульфата цинка с концентрацией металла 95 г/л.

Выработанный шлам промывали водой и обрабатывали свежим раствором щелочи. Как показали результаты анализов, в растворе щелочи цинк отсутствовал, т.е. в колонке цинк был извлечен полностью. На основании полученных результатов был проведен расчет материального баланса, который приведен в таблице 2.

Таблица 2. Материальные затраты на получение 1 т цинка (расчетные)

Затрачено

Получено

Шлам, т

Гидроокись натрия, кг

Серная кислота, т

ТРГ, кг

Электроэнергия, кВт?час

Вода техническая, м3

50

70

1.5

25

4500

400

Сульфат цинка (100 г Zn/л), м3

Нерастворимый остаток, т

Сера плавленная, кг

10

48,5

420

Литература

1. Прикладная электрохимия / Под ред. А.П. Томилова. М.: Химия, 1984.

2. Пат. 28338А Україна, МКВ 6 С25С1/16. Спосіб вилучення кольорових металів із низькоконцентрованих розчинів / Г.М. Загоровський, Г.П.Приходько, О.О. Чуйко, В.М. Огенко, С.О. Слесаревський.-№96072959; Заявлено 23.07.96; опубл. 2000, Бюл. № 5 – 11.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.