PL161099B1 - Sposób otrzymywania kwasu chromowego z osadów pogalwanlcznych - Google Patents

Abstract

l . Sposób otrzymywania kwasu chromowego z osadów pogalwanicznych zawierających chrom, przez ługowanie tych osadów roztworem kwasu chromowego i utlenianie Cr+3 do Cr+e, znamienny tym, że osady pogalwaniczne ługuje się roztworem kwasu chromowego powstającego bezpośrednio z tych osadów przez elektrochemiczne utlenianie Cr+3 do Cr+6, przy cz^m obydwa procesy: ługowanie osadów pogalwanicznych i elektrochemicznego utleniania Cr do Cr+6 w tworzonych roztworach prowadzone są łącznie i jednocześnie przy użyciu cieczy nośnej, korzystnie, inicjując proces ługowania przez dodanie roztworu zawierającego już kwas chromowy, a następnie część lub całość roztworu zawierającego chrom praktycznie całkowicie utleniony do Cr*6 odbiera się i oczyszcza od kationów metali, przepuszczając go przez złoze kationitu znanym sposobem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania kwasu chromowego z osadów pogalwanicznych bogatych w chrom przez ługowanie tych osadów roztworem kwasu chromowego oraz elektrochemiczne utlenianie Cr*3 do Cr*⁶ w utworzonych roztworach.

Osady pogalwaniczne, tj. pochodzące ze strąceniowej przeróbki ścieków galwanizerskich, zwłaszcza zawierające toksyczne składniki, jak np. związki chromu, zwykle utylizuje się przez zwałowanie w specjalnych składowiskach, a niekiedy wykorzystuje jako dodatek surowcowy w produkcji niektórych masowych materiałów, np. budowlanych. Tylko jednak chemiczna przeróbka tych osadów połączona z odzyskiem niektórych ich składników może zapewnić właściwą gospodarkę materiałową oraz zmniejszenie zagrożenia środowiska naturalnego.

Sposób według wynalazku dotyczy chemicznej przeróbki osadów pogalwanicznych bogatych w chrom, prowadzącej do odzysku chromu w postaci czystego kwasu chromowego, nadającego się do bezpośredniego zawrotu do procesów galwanizerskich.

Sposób otrzymywania kwasu chromowego z osadów pogalwanicznych bogatych w chrom, przez ługowanie tych osadów roztworem kwasu chromowego oraz elektrochemiczne utlenianie Cr*³ do Cr*⁶ w utworzonych roztworach polega na tym, że obydwa procesy - ługowania osadów pogalwanicznych i elektrochemicznego utleniania Cr*³ do Cr*^e w utworzonych roztworach prowadzi się jednocześnie przy użyciu cieczy nośnej, korzystnie inicjując proces ługowania przez dodanie roztworu zawierającego już kwas chromowy, następnie ługujący roztwór kwasu chromowego tworzy się stopniowo z osadu pogalwanicznego w miarę jego roztwarzania z jednoczesnym utlenianiem Cr*3 do Cr*6 w powstającym roztworze pod działaniem stałego prądu elektrycznego, a następnie część lub całość roztworu zawierającego chrom praktycznie całkowicie utleniony do Cr

161 099 3 odbiera się i oczyszcza od kationów metali, przepuszczając go przez złoże kationitu w znany sposób.

Ługowanie osadu pogalwanicznego i utlenianie chromu w powstającym roztworze prowadzi się równocześnie w tej samej przestrzeni, korzystnie w reaktorze jednokomorowym. Można również ługowanie osadu pogalwanicznego i utlenianie chromu w powstającym roztworze prowadzić równocześnie w reaktorze posiadającym dwie komory połączone hydraulicznie, przy czym w jednej komorze prowadzi się ługowanie osadu pogalwanicznego, a w drugiej głównie utlenianie chromu, zaś roztwór cyrkuluje między obiema komorami. Jako ciecz nośną stosuje się ścieki galwanizerskie z procesu chromowania lub wodę. Roztwarzanie osadu pogalwanicznego i utlenianie Cr⁴* do Cr⁴⁸ prowadzi się do stężenia CrOe 40-250 g/dm3 w powstałym roztworze.

Sposób według wynalazku polega na praktycznie całkowitym roztwarzaniu osadów pogalwanicznych (wydajność roztwarzania około 99%), zawierających znaczne ilości wodorotlenku chromowego, w roztworze kwasu chromowego z utworzeniem chromianów chromu i innych metali znajdujących się w osadzie, przy czym jednocześnie utlenia się rozpuszczony C^⁴ do Cr^e+ na drodze elektrochemicznej. Prowadzi to do wzrostu stężeń kwasu chromowego i chromianów, a nowo powstające ilości kwasu chromowego powodują roztwarzanie dalszych ilości osadu pogalwanicznego. Kosztem roztwarzania tego osadu z jednoczesnym utlenianiem Cr^ do Cr⁶+ stężenie Cr⁶+ wzrasta stopniowo w roztworze do takiej wartości, że po usunięciu kationów metali z jednoczesną pi zemianą chromianów w kwas chromowy w złożu kationitu roztwór ten nadaje się do zawrotu do kąpieli galwanizerskich. Cieczą nośną niezbędną dla otrzymania żądanego roztworu może być woda (wówczas inicjowanie procesu jest dość powolne) lub korzystniej kwaśne ścieki chromowe o stężeniu chromu niższym od oczekiwanego w produkcie końcowym (wówczas inicjowanie procesu jest znacznie szybsze).

Zasadniczą cechą sposobu według wynalazku jest jednoczesność prowadzenia procesów roztwarzania osadu pogalwanicznego oraz elektrochemicznego utleniania chromu w powstającym roztworze z wykorzystaniem cieczy nośnej do jego utworzenia. Procesy te mogą być prowadzone w tej samej przestrzeni (np. w tej samej komorze reaktora) aż do uzyskania żądanego stężenia Cr^e+, kwalifikującego roztwór do przeróbki jonitowej i późniejszego użytkowania bez konieczności zagęszczania. Można je również prowadzić w dwóch różnych przestrzeniach (np. komorach reaktora) połączonych ze sobą hydraulicznie w ten sposób, że w jednej przestrzeni roztwarza się osad, a powstający roztwór przelewa się do drugiej przestrzeni, wyposażonej w system elektrod do elektrochemicznego utleniania, w której zachodzi końcowe roztwarzanie osadu oraz utlenianie chromu, poczem roztwór wzbogacony w kwas chromowy wraca do przestrzeni zasadniczego roztwarzania. Cyrkulujący roztwór roztwarza co raz to nowe ilości osadu, wzbogacając się jednocześnie w kwas chromowy i chromiany. Korzystne jest prowadzenie procesów w temperaturze podwyższonej do 70-85°C.

Nie są znane sposoby postępowania z osadami pogalwanicznymi, prowadzące do odzysku chromu. Jedynie w pracy D. Woźniaka i J. Y. C. Huanga [Journal of Water Pollution Control 1982, tom 54, nr 12, str. 1574] można znaleźć elementy nieco zbliżone do zawartych w sposbie w/g wynalazku, dotyczą one jednak tylko osadów pozostałych z przeróbki ścieków komunalnych. W pracy tej wykazano możliwość usuwania metali ciężkich z takich osadów, przy czym głównym ich składnikiem z grupy metali był chrom o stężeniu 0,9% masowych, na drodze ługowania kwasami mineralnymi (solnym, azotowym lub siarkowym).

Użycie kwasu innego niż chromowy powoduje jednak wprowadzenie do roztworu dużych ilości obcych składników anionowych, które później musiałyby być dodatkowo kłopotliwie oddzielane w celu oczyszczania od nich kwasu chromowego. Zastosowanie kwasu chromowego do roztwarzania osadów pogalwanicznych pozwala uniknąć zanieczyszczeń anionowych, a ponadto sposobem według wynalazku kwas ten otrzymuje się bezpśrednio z przerabianego surowca. Kwas chromowy jest dzięki temu zarówno produktem, jak i reagentem.

Sposób według wynalazku ma następujące zalety: umożliwia utylizację nagromadzonych przy galwanizerniach osadów pogalwanicznych z przeróbki strąceniowej ścieków zawierających chrom z praktycznie całkowitym odzyskiem tego chromu bezporednio na użytek galwanizerni, pozostawiając znikome ilości resztkowego nietoksycznego osadu; umożliwia też ewentualny odzysk innych

161 099 metali z eluatów, otrzymanych po przeróbce jonitowej roztworów powstałych z rozpuszczenia osadów pogalwanicznych i utleniania w nich chromu.

Zastosowanie sposobu według wynalazku prowadzi do wydatnego zmniejszenia zagrożenia środowiska naturalnego.

Przykład . W naczyniu szklanym o pojemności 500 cm³ ługowano 60 g osadu pogalwanicznego zawierającego 6g Cr3* w postaci wodorotlenku chromowego, 36 g wody oraz 0,9 g miedzi i 0,3 g żelaza także w postaci wodorotlenków roztworem, zawierającym 200 cm3 wody i 4g Cr^e+ w postaci kwasu chromowego, w temperaturze 70°C. Jednocześnie w tym samym naczyniu prowadzono elektrochemiczne utlenianie Cr3+ do Cr^e+ stosując anodę ołowianą o powierzchni czynnej 0,72 dm² przy gęstości prądu anodowego 2A/dm² oraz katodę stalową o powierzchni czynnej 0,024 dm2 przy gęstości prądu katodowego 60 A/dm2. Po upływie 16 godzin osad uległ praktycznie całkowitemu roztworzeniu tworząc około 250 cm3 roztworu zawierającego 10 g chromu (stężenie 40g/dm³Cr), w tym 99% Cr^e+ w postaci kwasu chromowego i chromianów.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób otrzymywania kwasu chromowego z osadów pogalwanicznych zawierających chrom, przez ługowanie tych osadów roztworem kwasu chromowego i utlenianie Cr⁺³ do Cr*⁶, znamienny tym, że osady pogalwaniczne ługuje się roztworem kwasu chromowego powstającego bezpośrednio z tych osadów przez elektrochemiczne utlenianie Cr*3 do Cr^+e, przy czym obydwa procesy: ługowanie osadów pogalwanicznych i elektrochemicznego utleniania Cr*3 do Cr*⁶ w tworzonych roztworach prowadzone są łącznie i jednocześnie przy użyciu cieczy nośnej, korzystnie, inicjując proces ługowania przez dodanie roztworu zawierającego już kwas chromowy, a następnie część lub całość roztworu zawierającego chrom praktycznie całkowicie utleniony do Cr*^e odbiera się i oczyszcza od kationów metali, przepuszczając go przez złoże kationitu znanym sposobem.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ługowanie osadu pogalwanicznego i utlenianie chromu w powstającym roztworze prowadzi się równocześnie w tej samej przestrzeni, korzystnie w reaktorze jednokomorowym.
3. 3. Sposób wedłług zastrz. 1, znamienny tym, że ługowanie osadu pogalwanicznego i utlenianie chromu w powstającym roztworze prowadzi się równocześnie w reaktorze posiadającym dwie komory połączone hydraulicznie, przy czym w jednej komorze prowadzi się ługowanie osadu pogalwanicznego, a w drugiej głównie utlenianie chromu, zaś roztwór cyrkuluje pomiędzy obiema komorami.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz nośną stosuje się ścieki galwanizerskie z procesu chromowania.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako ciecz nośną stosuje się wodę.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że roztwarzanie osadu pogalwanicznego i utlenianie Cr*3 do Cr*⁶ prowadzi się do stężenia CrC>3 40-250 g/dcm3 w powstałym roztworze.