RU2651173C1 - Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства - Google Patents

Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства Download PDF

Info

Publication number
RU2651173C1
RU2651173C1 RU2017109613A RU2017109613A RU2651173C1 RU 2651173 C1 RU2651173 C1 RU 2651173C1 RU 2017109613 A RU2017109613 A RU 2017109613A RU 2017109613 A RU2017109613 A RU 2017109613A RU 2651173 C1 RU2651173 C1 RU 2651173C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chromate
production
recycling
slurry
sludge
Prior art date
Application number
RU2017109613A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Николаевич Сафронов
Герман Николаевич Сафронов
Ленар Рустамович Харисов
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ) filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Казанский (Приволжский) федеральный университет" (ФГАОУ ВО КФУ)
Priority to RU2017109613A priority Critical patent/RU2651173C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2651173C1 publication Critical patent/RU2651173C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G37/00Compounds of chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09BDISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B09B3/00Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00Working 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C27/00Alloys based on rhenium or a refractory metal not mentioned in groups C22C14/00 or C22C16/00
    • C22C27/06Alloys based on chromium
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ утилизации отходов хроматного производства включает смешение исходных дисперсных материалов и плавку в электродуговой печи при температуре от 1100 до 1400°С с пирометаллургическим получением феррохрома. В качестве исходных дисперсных материалов используют шлам хроматного производства, содержащий оксиды хрома, железа и шлакообразующие компоненты, и алюминиевую стружку при следующем соотношении компонентов сухой массы, мас.%: шлам хроматного производства 79-62, алюминиевая стружка 21-38. Изобретение позволяет упростить процесс утилизации отходов хроматного производства, его аппаратурное оформление при одновременном повышении степени извлечения соединений хрома из шлама и его обезвреживании. 1 ил.

Description

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к способам утилизации отходов хроматного производства, и может быть использовано при производстве феррохрома в процесс утилизации хроматного шлама.
Использование рудного сырья неизбежно сопровождается образованием техногенных отходов. В большинстве случаев они по ряду причин не используются, а их хранение несет в себе угрозу окружающей среде. Наибольшую опасность представляют техногенные образования содержащие токсичные элементы. К ним в первую очередь относятся шламы хроматного производства. Коренным недостатком действующей технологии переработки хромовых руд является образование высокотоксичного отхода производства - шлама, складируемого в шламонакопиталях.
Известен [1] способ переработки шлама обработкой его серной кислотой при 70-100°С и соотношении Ж:Т=3÷8. Образовавшийся раствор сульфата магния и хромовой кислоты отделяется от твердой фазы. Из этого раствора производят восстановление хрома и его осаждение в виде гидроокиси хрома при 40-90°С, используя при этом карбонат натрия. Оставшийся раствор снова обрабатывается карбонатом натрия для осаждения магния в виде карбоната или гидрокарбоната.
Недостатком способа [1] является нерациональность использования серной кислоты, которая реагирует практически со всеми компонентами шлама (магнием, кальцием, хромом, алюминием, железом). При этом возникает необходимость сложной очистки растворов сульфата магния, которая требует дополнительного расхода карбоната натрия для выделения карбоната магния в осадок. В результате образуются два вида отходов: раствор сульфата натрия, требующий переработки, и вторичный шлам.
Наиболее близким по существу заявляемого изобретения прототипом является способ [2] переработки шлама хроматного производства, включающий обработку его пульпы (Ж:Т=20÷40) углекислым газом в присутствии сульфата кальция (0,8 мас.ч./мас.ч. шлама) при 20-40°С в течение 8 часов, отделение твердой фазы от раствора, содержащего: 11,8 г/л MgO; 1,52 г/л CrO3; 0,22 г/л СаО, осаждение основного карбоната магния при 80°С в течение 30-60 мин. Сухой осадок основного карбоната магния содержит 54,34 (MgO; 28,9% CO2. Согласно изобретению из свежих шламов (не со шламовых прудов), полученных в производстве хромата натрия с использованием доломита, удается полностью извлечь водорастворимый хром и на 90-95% оксид магния. Состав сухого шлама после обработки углекислотой, %: СаО=49,8-53,4; MgO=2,8-5,2; CrO3 в.р. - отс.; CrO3 общ. - 1,2-1,6.
Недостатками метода [2] являются высокий расход сернокислого кальция (0,8 в.ч./в.ч. шлама); получение значительного количества растворов, затрудняющее их дальнейшее использование; присутствие в растворах, поступающих на выделение основного карбоната магния, сульфата магния, что ведет к загрязнению конечного продукта сульфат ионом; карбонизация на одной стадии не менее 8 часов.
Целью предлагаемого изобретения является упрощение процесса и его аппаратурного оформления при одновременном повышении степени извлечения из шлама соединений хрома, его обезвреживании и переработке.
Цели достигают тем, что отходы хроматного производства подвергаются пирометаллургической обработке в плавильном агрегате.
Технический результат - получение высококачественных лигатур из отходов хроматного производства пирометаллургическим способом.
Для выбора оптимальных условий термической обработки шламов хроматного производства было проведено термодинамическое моделирование поведения хрома в различных условиях. Анализировалось влияние температуры и окислительно-восстановительной среды на поведение хрома. Анализ проводился методом определения минимума энергии Гиббса системы. При этом осуществляется расчет количества компонентов многоэлементной и многофазной системы в равновесном состоянии при заданных температуре, давлении и элементном составе. Установлено, что для термической обработки шламов оптимальным является интервал температур от 1100 до 1400°С, обеспечивающий перевод хрома в безопасную форму.
Заявляемое изобретение может быть осуществлено, например, следующим путем. В качестве хромсодержащих отходов были исследованы шламы Кокшанского хромпикового завода, копившиеся 75 лет. Химический состав шлама представлен следующими элементами (мас.%): Cr - 44,8-45,7; Са - 38,8-40,4; Fe - 5,8-5,9; Al - 4,5-5,5; Si - 4,1-4,5. Анализ состава шлама позволяет сделать вывод о том, что указанный материал содержит все необходимые элементы и в достаточном количестве, чтобы синтезировать феррохром, например, марки ФХ900Б ГОСТ 4757-91. Однако, эти элементы (Cr, Fe, Si) находятся в связанном состоянии. Кроме того, в шламе хроматного производства, помимо оксидов хрома и железа, содержатся значительные количества шлакообразущих компонентов, которые формируют шлаковую фазу процесса пирометаллургической переработки. В качестве восстановителя металлических элементов используется алюминиевая стружка.
Компоненты имеют следующее соотношение, (мас.%):
Шлам хроматного производства 79-62
Алюминиевая стружка 21-38
Дисперсный шлам хроматного производства и алюминиевая стружка в сухом состоянии перемешиваются и загружаются в электродуговую печь. Температура электрической дуги значительно превышает необходимые для синтезирования феррохрома 1400°С. Соединения кальция, содержащиеся в шлаке, формируют жидкоподвижную шлаковую фазу, оказывающую рафинирующее действие на металлическую фазу процесса.
На чертеже приведена Таблица, где представлены экспериментальные данные, а именно результаты исследований, где был определен состав смеси, который обеспечивает получение металлического феррохрома.
Анализ данных таблицы позволяет сделать вывод о том, что если содержание (мас.%) какого-либо компонента в смесях выходит за рамки заявленного, то есть для шлама хроматного производства 79-62; алюминиевой стружки 21-38, выход металлического феррохрома в процессе плавки резко снижается, поэтому оптимальным содержанием алюминиевой стружки в составе композиции находится в пределах от 21 до 38% и шлама хроматного производства от 62 до 79 (мас.%).
Таким образом, предлагаемый пирометаллургический способ позволяет утилизировать отходы хроматного производства с получением металлического феррохрома без использования невозобновляемых рудных материалов. Полученный металл при необходимости можно дошихтовать и без дополнительных металлургических операций использовать в качестве лигатуры для изготовления фасонных отливок.
Использованные источники
1. Патент РФ №2083497, Заявка 95 95100748, 17.01.1995.
2. А.С. СССР №689950.

Claims (1)

  1. Способ утилизации отходов хроматного производства, отличающийся тем, что он включает смешение исходных дисперсных материалов и плавку в электродуговой печи при температуре от 1100 до 1400°С с пирометаллургическим получением феррохрома, при этом в качестве исходных дисперсных материалов используют шлам хроматного производства, содержащий оксиды хрома, железа и шлакообразующие компоненты, и алюминиевую стружку при следующем соотношении компонентов сухой массы, мас.%: шлам хроматного производства 79-62; алюминиевая стружка 21-38.
RU2017109613A 2017-03-22 2017-03-22 Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства RU2651173C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109613A RU2651173C1 (ru) 2017-03-22 2017-03-22 Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017109613A RU2651173C1 (ru) 2017-03-22 2017-03-22 Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2651173C1 true RU2651173C1 (ru) 2018-04-18

Family

ID=61976994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017109613A RU2651173C1 (ru) 2017-03-22 2017-03-22 Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2651173C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5084462A (ru) * 1973-11-30 1975-07-08
SU689950A1 (en) * 1976-01-06 1979-10-05 Yurij S Plyshevskij Method of slime reprocessing in chromate production
RU2083497C1 (ru) * 1995-01-17 1997-07-10 Акционерное общество открытого типа "Хромпик" Способ переработки шлама хроматного производства
RU2281249C1 (ru) * 2005-04-25 2006-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский химический институт с опытным заводом" (ФГУП "УНИХИМ с ОЗ") Способ переработки шлама хроматного производства
CN101333007A (zh) * 2008-08-07 2008-12-31 浙江工商大学 从含铬电镀污泥中回收重铬酸钠的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5084462A (ru) * 1973-11-30 1975-07-08
SU689950A1 (en) * 1976-01-06 1979-10-05 Yurij S Plyshevskij Method of slime reprocessing in chromate production
RU2083497C1 (ru) * 1995-01-17 1997-07-10 Акционерное общество открытого типа "Хромпик" Способ переработки шлама хроматного производства
RU2281249C1 (ru) * 2005-04-25 2006-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Уральский научно-исследовательский химический институт с опытным заводом" (ФГУП "УНИХИМ с ОЗ") Способ переработки шлама хроматного производства
CN101333007A (zh) * 2008-08-07 2008-12-31 浙江工商大学 从含铬电镀污泥中回收重铬酸钠的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1097247B1 (en) A method for isolation and production of magnesium based products
Mahdavian et al. Recovery of vanadium from Esfahan Steel Company steel slag; optimizing of roasting and leaching parameters
JP2022528557A (ja) 炭素熱還元プロセスおよび高温湿式製錬プロセスの少なくとも1つを使用して鉄または鋼スラグから目的金属を回収するための方法
Kim et al. Valorization of electric arc furnace slag via carbothermic reduction followed by acid baking–water leaching
RU2651173C1 (ru) Пирометаллургический способ утилизации отходов хроматного производства
US20180282176A1 (en) Method for reducing hexavalent chromium in oxidic solids
JPS599486B2 (ja) クロム鉱からクロム水和物を製造する方法
JP2014169199A (ja) 製鋼スラグの処理方法
CN104203830B (zh) 制铁用赤铁矿的制造方法
Mubarok et al. Synthesis of magnesium oxide from ferronickel smelting slag through hydrochloric acid leaching-precipitation and calcination
Fursman Utilization of red mud residues from alumina production
Kologrieva et al. Development of a production scheme for utilizing vanadium pentoxide hydrometallurgical production waste
Cheema et al. Extraction of Fe and Al from red mud using carbothermic reduction followed by water leaching
KR100411290B1 (ko) 스테인레스강 산세 폐수의 중화처리시 배출되는 슬러지량저감방법
RU2674209C2 (ru) Способ утилизации отходов хроматного производства методами черной металлургии
RU2363742C1 (ru) Способ выделения ценных компонентов из угольных золошлаков
US4917726A (en) Chromium recovery process
RU2355639C2 (ru) Способ получения сульфата алюминия
Cunha et al. Leaching behaviour of industrial oxidic by-products: Possibilities to use as neutralisation agent in bioleaching
RU2803472C1 (ru) Способ переработки красных шламов глиноземного производства
RU2731269C1 (ru) Способ переработки ингибитора коррозии, содержащего соединения шестивалентного хрома и морскую воду
Ntita et al. Investigation on the mechanisms of bio-processing vanadium slags
RU2408739C1 (ru) Способ переработки шламов гальванических производств
RU2817629C1 (ru) Шихта для восстановительно-сульфидирующей плавки окисленных никелевых руд
Xiang et al. Red mud minimization by iron removal-Iron reduction

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190323