RU2740063C1 - Method of processing spent sulphuric acid etching solutions - Google Patents
Method of processing spent sulphuric acid etching solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2740063C1 RU2740063C1 RU2020121294A RU2020121294A RU2740063C1 RU 2740063 C1 RU2740063 C1 RU 2740063C1 RU 2020121294 A RU2020121294 A RU 2020121294A RU 2020121294 A RU2020121294 A RU 2020121294A RU 2740063 C1 RU2740063 C1 RU 2740063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium chloride
- reactor
- acid solution
- sulfuric acid
- fed
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
- C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
- C23F1/46—Regeneration of etching compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23G—CLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
- C23G1/00—Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
- C23G1/36—Regeneration of waste pickling liquors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к утилизации отработанных сернокислых травильных растворов металлургических и машиностроительных производств и может быть применено в процессах водоочистки с использованием получаемых коагулянтов.The invention relates to the disposal of waste sulfuric acid pickling solutions of metallurgical and machine-building industries and can be used in water treatment processes using the resulting coagulants.
Известен способ утилизации отработанных травильных растворов, содержащих сульфаты и хлориды железа (II), которые утилизируют окислением катионов железа (II) с применением окислителя и целевым использованием переработанных растворов (Патент РФ на изобретение №2428522, МПК C23G 1/36, от 10.09.2010). В качестве окислителя применяют концентрат гипохлорита натрия, содержащий гипохлорит натрия и гидроксид натрия. Полученную суспензию обрабатывают минимальным количеством минеральной кислоты до растворения осадка, а переработанные растворы используют как коагулянты в процессах очистки воды.A known method of disposal of spent pickling solutions containing sulfates and chlorides of iron (II), which are utilized by oxidation of iron (II) cations using an oxidizing agent and the targeted use of processed solutions (RF patent for invention No. 2428522, IPC
Недостатками способа являются содержание в коагулянтах сложно удаляемых при очистке соединений натрия, а также применение дефицитного окислителя-гипохлорита.The disadvantages of this method are the content in the coagulants difficult to remove during the purification of sodium compounds, as well as the use of a deficient oxidizing agent, hypochlorite.
Известен способ получения сульфата магния, включающий взаимодействие магнийсодержащего сырья - тонкодисперсной пыли магнезита с отработанной серной кислотой, кристаллизацию целевого продукта и сушку его (Патент РФ на изобретение №2078041, МПК C01F 5/40, 1997). В качестве отработанной серной кислоты используют травильный сернокислый раствор и на взаимодействие исходные реагенты подают в массовом соотношении магнезит: сульфат-ионы в травильном растворе (1,05-1,2):1 с последующей гидротермальной обработкой полученной суспензии при температуре 60-80°С в течение 1,5-2,0 часов.A known method of obtaining magnesium sulfate, including the interaction of magnesium-containing raw materials - fine dust of magnesite with spent sulfuric acid, crystallization of the target product and drying it (RF Patent for invention No. 2078041, IPC C01F 5/40, 1997). An etching sulfuric acid solution is used as a spent sulfuric acid, and the initial reagents are fed to the interaction in a mass ratio of magnesite: sulfate ions in the etching solution (1.05-1.2): 1, followed by hydrothermal treatment of the resulting suspension at a temperature of 60-80 ° C within 1.5-2.0 hours.
Однако и этот способ имеет следующие недостатки:However, this method also has the following disadvantages:
1. низкий выход получаемых сульфата магния и пигмента;1. low yield of obtained magnesium sulfate and pigment;
2. высокие энергозатраты на выпарку раствора;2. high energy consumption for solution evaporation;
3. качество сульфата магния и железооксидных пигментов не соответствует требованиям для производства некоторых видов материалов.3. The quality of magnesium sulfate and iron oxide pigments does not meet the requirements for the production of some kinds of materials.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является способ переработки сернокислого травильного раствора серной кислоты с тонкодисперсным магнийсодержащим сырьем (Патент РФ на изобретение №2634017, Способ получения сульфата магния и железооксидных пигментов из отходов производств, МПК C01F 5/40, от 12.10.2017). В качестве магнийсодержащего сырья используют доломитовую пыль, образующуюся при прокаливании доломита при температуре 600-750°С. Соотношение сульфат-ионы - доломитовая пыль в травильном растворе составляет 1:1,1. Проводят гидротермальную обработку полученной суспензии, продувая раствор воздухом, кислород которого окисляет железо Fe+2 в Fe+3. Осадок отделяют на фильтр-прессе и отмывают от водорастворимых соединений. Проводят термообработку осадка в железооксидный пигмент. Сушку и измельчение железооксидного пигмента осуществляют одновременно в комбинированной распылительной сушилке. Отделенный на фильтр-прессе фильтрат и промывную воду, содержащую сульфат магния, подают в реактор. Повышают в растворе содержание сульфат-ионов до 35-40% добавкой концентрированной серной кислоты и проводят нейтрализацию доломитовой пылью при температуре 80-100°С до рН, равного 7,0-7,5. Кристаллизацию сульфата магния проводят в кристаллизаторе.The closest in technical essence and the achieved effect of the proposed is a method for processing a sulfuric acid pickling solution of sulfuric acid with fine magnesium-containing raw materials (RF patent for invention No. 2634017, Method for producing magnesium sulfate and iron oxide pigments from industrial waste, IPC C01F 5/40, dated 12.10.2017 ). As a magnesium-containing raw material, dolomite dust is used, which is formed when dolomite is calcined at a temperature of 600-750 ° C. The ratio of sulfate ions - dolomite dust in the pickling solution is 1: 1.1. Hydrothermal treatment of the resulting suspension is carried out by blowing the solution with air, the oxygen of which oxidizes iron Fe +2 to Fe +3 . The precipitate is separated on a filter press and washed from water-soluble compounds. Heat treatment of the precipitate is carried out into an iron oxide pigment. Drying and grinding of the iron oxide pigment is carried out simultaneously in a combined spray dryer. The filtrate separated by the filter press and the washing water containing magnesium sulfate are fed to the reactor. The content of sulfate ions in the solution is increased to 35-40% by adding concentrated sulfuric acid, and neutralization is carried out with dolomite dust at a temperature of 80-100 ° C to a pH equal to 7.0-7.5. Crystallization of magnesium sulfate is carried out in a crystallizer.
Недостатками указанного способа являются сложная технологическая схема переработки отходов, использование концентрированной серной кислоты, высокий расход дефицитной доломитовой пыли.The disadvantages of this method are the complex technological scheme of waste processing, the use of concentrated sulfuric acid, high consumption of scarce dolomite dust.
Технической проблемой в настоящее время является сложность разработки безотходного эффективного способа переработки отработанного сернокислого раствора травления металлов с получением вяжущего, пригодного для изготовления высокого качества строительных материалов наружного применения.A technical problem at present is the complexity of the development of a waste-free effective method for processing spent sulfuric acid solution of metal pickling to obtain a binder suitable for the manufacture of high quality building materials for external use.
Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение технологической схемы способа и исключение использования дефицитных материалов.The technical result of the proposed solution is to simplify the process flow diagram and eliminate the use of scarce materials.
Поставленный технический результат достигается тем, что в способе переработки отработанных сернокислых растворов травления металлов, включающем подачу сернокислого раствора в реактор и ввод в него щелочного реагента, получение суспензии из указанной смеси, отделение осадка и получение из него товарных продуктов, согласно предлагаемому решению, в реактор вместе с сернокислым раствором подают шлам хлорида кальция и пыль-уноса известняка при следующем соотношении компонентов, масс. %:The set technical result is achieved by the fact that in the method of processing spent sulfuric acid solutions of metal etching, including feeding a sulfuric acid solution into the reactor and introducing an alkaline reagent into it, obtaining a suspension from this mixture, separating the precipitate and obtaining marketable products from it, according to the proposed solution, into the reactor together with the sulfuric acid solution, calcium chloride slurry and limestone dust-entrainment are fed with the following ratio of components, wt. %:
При этом в реактор с сернокислым раствором вначале добавляют шлам хлорида кальция и после достижения рН, равного 5,0-5,5, в реактор подают пыль-уноса известняка до рН, равного 7,0-8,0, после окончания реакций суспензию передают в вакуум-кристаллизатор, где образуются кристаллогидраты сульфата кальция и кристаллогидраты хлорида кальция, а после кристаллизации полученную смесь подают в центрифугу и отделяют на ней указанные кристаллогидраты, после чего их подают в комбинированную сушилку «кипящего слоя», где ведут измельчение кристаллогидратов до размера 10-15 мкм и одновременную сушку в течение 15-20 мин при температуре 110-340°С, при этом получая вяжущее, содержащее гипс с примесью кристаллогидрата хлорида кальция и железооксидного пигмента.At the same time, calcium chloride sludge is first added to the reactor with a sulfuric acid solution, and after reaching a pH of 5.0-5.5, dust-entrainment of limestone is fed into the reactor to a pH of 7.0-8.0, after the end of the reactions, the suspension is transferred into a vacuum crystallizer, where crystalline hydrates of calcium sulfate and crystalline hydrates of calcium chloride are formed, and after crystallization, the resulting mixture is fed into a centrifuge and the indicated crystalline hydrates are separated on it, after which they are fed to a combined fluidized bed dryer, where crystalline hydrates are ground to a size of 10- 15 microns and simultaneous drying for 15-20 minutes at a temperature of 110-340 ° C, while receiving a binder containing gypsum with an admixture of crystalline calcium chloride and iron oxide pigment.
Отработанный сернокислый раствор травления металлов, содержащий масс. %: 4-5 H2SO4 и 18-20 Fe2SO4. перерабатывается Златоустовским металлургическим заводом нейтрализацией известковым молочком с образованием гипсосодержащей суспензии, отделения от нее избыточной влаги с получением низкого качества гипсосодержащего шлама.Spent sulfuric acid solution of metal etching containing masses. %: 4-5 H 2 SO 4 and 18-20 Fe 2 SO 4 . is processed by the Zlatoust Metallurgical Plant by neutralization with lime milk to form a gypsum-containing suspension, separating excess moisture from it to obtain a low-quality gypsum-containing sludge.
Шлам хлорида кальция, содержащий, масс. %: CaCl2 82-83 и примеси оксида алюминия, получаемый нейтрализацией растворов травления металлов известковым молоком ОАО ММК. Шлам частично используется как добавка к бетонной смеси.Calcium chloride sludge containing, mass. %: CaCl 2 82-83 and impurities of aluminum oxide, obtained by neutralizing metal etching solutions with milk of lime of OJSC MMK. The sludge is partially used as an additive to the concrete mix.
Пыль-уноса известняка, содержащая, масс. %: СаО-74,2; SiO2-1,8; MgO-2,8; СаСО3-21,2. Пыль-уноса вырабатывается Златоустовским металлургическим заводом и частично используется для нейтрализации сточных вод.Dust-entrainment of limestone containing, masses. %: CaO-74.2; SiO 2 -1.8; MgO 2.8; CaCO 3 -21.2. Fly dust is generated by the Zlatoust Metallurgical Plant and is partially used to neutralize wastewater.
Выбор указанных выше отходов для достижения поставленного технического результата объясняется не только их высокой активностью, но они, входя в состав образуемых продуктов, в том числе и гипса, значительно повышают прочность изделий, что подтверждается приведенными ниже данными.The choice of the above wastes to achieve the set technical result is explained not only by their high activity, but they, being part of the products formed, including gypsum, significantly increase the strength of the products, which is confirmed by the data below.
Природный гипс имеет невысокую прочность на сжатие 2-16 МПа и она повышается при тепловой обработке в автоклаве в среде насыщенного пара при давлении 0,15-0,3 МПа. Вместо автоклава возможно использовать в качестве тепловой среды водных растворов некоторые соли (хлористый кальций, известь). Добавка извести (СаО) также активизирует химическое взаимодействие гипса с водой, повышая прочность изделий, получаемых на его основе на сжатие на 10-20 МПа (Волженский А.В., Буров Ю.С., Колокольников B.C., Минеральные вяжущие вещества. М.: Стройиздат, 1979, с. 358).Natural gypsum has a low compressive strength of 2-16 MPa and it increases during heat treatment in an autoclave in saturated steam at a pressure of 0.15-0.3 MPa. Instead of an autoclave, it is possible to use some salts (calcium chloride, lime) as a thermal medium of aqueous solutions. The addition of lime (CaO) also activates the chemical interaction of gypsum with water, increasing the strength of products obtained on its basis in compression by 10-20 MPa (Volzhensky A.V., Burov Yu.S., Kolokolnikov BC, Mineral binders. M. : Stroyizdat, 1979, p. 358).
В связи с этим, в промышленных условиях для повышения прочности природного гипса его обрабатывают в запарочных аппаратах (паровых котлах) при температуре 140-190°С и давлении 1,3 атм. в течение 1,0-1,5 часов, получая при этом 15% гипса первого сорта прочностью 55 МПа и 25% - второго сорта прочностью 40 МПа (Энциклопедия (краткая химическая). М.: «Советская энциклопедия», 1964, Т. 3, с. 66). При добавке к сульфату кальция извести (СаО), повышении температуры до 140°С и дисперсности возрастает качество гипса и прочность изделий, что объясняется образованием более прочной гипсосодержащей структуры, образуемой по приведенным ниже реакциям (1 и 2):In this regard, in industrial conditions to increase the strength of natural gypsum, it is processed in steamers (steam boilers) at a temperature of 140-190 ° C and a pressure of 1.3 atm. within 1.0-1.5 hours, while receiving 15% of gypsum of the first grade with a strength of 55 MPa and 25% of the second grade with a strength of 40 MPa (Encyclopedia (short chemical). M .: "Soviet encyclopedia", 1964, T. 3, p. 66). When lime (CaO) is added to calcium sulfate, the temperature rises to 140 ° C and dispersion, the quality of gypsum and the strength of the products increase, which is explained by the formation of a more durable gypsum-containing structure formed by the reactions below (1 and 2):
Предлагаемый способ переработки отработанного сернокислого раствора травления металлов проводится в приведенных ниже трех стадиях.The proposed method for processing spent sulfuric acid solution of metal etching is carried out in the following three stages.
На первой стадии проводят взаимодействие в реакторе серной кислоты раствора со шламом хлорида кальция при рН, равном 5,0-5,5, и температуре 80-90°С по реакции (3) с образованием суспензии, содержащей сульфат кальция и соляную кислоту.At the first stage, the solution is reacted with calcium chloride slurry in a sulfuric acid reactor at pH 5.0-5.5 and a temperature of 80-90 ° C according to reaction (3) with the formation of a suspension containing calcium sulfate and hydrochloric acid.
После окончания реакции в этом же реакторе проводят нейтрализацию суспензии оксидом кальция пыли известняка до рН, равного 7,0-8,0, при этом в суспензии повышается температура до 90-100°С и протекают реакции (4 и 5) с образованием сульфата и хлорида кальция и гидроксида железа.After the end of the reaction in the same reactor, the suspension is neutralized with calcium oxide of limestone dust to a pH of 7.0-8.0, while the temperature in the suspension rises to 90-100 ° C and reactions (4 and 5) proceed with the formation of sulfate and calcium chloride and iron hydroxide.
После окончания реакций суспензию передают на вторую стадию в вакуум кристаллизатор-затор, в котором при температуре ниже 60°С по реакции (6) образуется кристаллогидрат сульфата кальция-гипс, а при температуре ниже 30,2°С - кристаллогидрат хлорида кальция по реакции (7).After the end of the reactions, the suspension is transferred to the second stage in a vacuum crystallizer-mash, in which at a temperature below 60 ° C, according to reaction (6), crystalline calcium sulfate-gypsum hydrate is formed, and at a temperature below 30.2 ° C - crystalline calcium chloride hydrate according to reaction ( 7).
Характеристика и условия их образования приведены в табл. 1 (Краткая химическая энциклопедия. -М. Советская энциклопедия, 1964, Т. 3, с. 1028).The characteristics and conditions of their formation are given in table. 1 (Brief chemical encyclopedia. -M. Soviet encyclopedia, 1964, T. 3, p. 1028).
Химический состав выделяемых при охлаждении раствора кристаллогидратов в условия их образования.The chemical composition of the crystalline hydrates released upon cooling the solution under the conditions of their formation.
После окончания кристаллизации смесь подают в центрифугу, в которой от нее отделяют указанные кристаллогидраты и подают их на третью стадию в комбинированную сушилку «кипящего слоя», в которой проводят измельчение кристаллогидратов до размера частиц 15-19 мкм и одновременно сушку смеси в течение 15-20 мин. при температуре 110-340°С. При этом по реакциям (10) получается вяжущее, содержащее гипс с примесью кристаллогидрата хлорида кальция и железооксидного пигмента, цвет которого зависит от температуры обработки: желтый при температуре 110°С, черный - при 200°С и красный - при 340°С.After the end of crystallization, the mixture is fed into a centrifuge, in which these crystalline hydrates are separated from it and fed to the third stage in a combined fluidized bed dryer, in which the crystalline hydrates are ground to a particle size of 15-19 microns and at the same time the mixture is dried for 15-20 min. at a temperature of 110-340 ° C. In this case, according to reactions (10), a binder is obtained containing gypsum with an admixture of crystalline hydrate of calcium chloride and iron oxide pigment, the color of which depends on the processing temperature: yellow at 110 ° C, black at 200 ° C and red at 340 ° C.
Вяжущее, получаемое в сушилке, содержащее гипс с примесью указанных выше кристаллогидратов и пигментов имеет прочность 65-75 МПа и пригодно для изготовления строительных материалов наружного применения, например, облицовочных плит или панелей.The binder obtained in the dryer, containing gypsum with an admixture of the above crystalline hydrates and pigments, has a strength of 65-75 MPa and is suitable for the manufacture of building materials for outdoor use, for example, facing boards or panels.
Снижение содержания сернокислого раствора от травления металлов в реакторе менее 67 масс. % снизит количество гипса в вяжущем, а увеличение его количества более 70 масс. % повысит расход привозного шлама хлорида кальция.Reducing the content of sulfuric acid solution from etching metals in the reactor is less than 67 wt. % will reduce the amount of gypsum in the binder, and an increase in its amount over 70 wt. % will increase the consumption of imported calcium chloride sludge.
При содержании шлама хлорида кальция менее 20 масс. % не будет связана вся серная кислота в растворе и рН будет ниже 5,0, а повышение содержания его более 22 масс. % повысит расход шлама хлорида кальция, что не экономично из-за доставки его из других предприятий.When the content of calcium chloride sludge is less than 20 wt. %, all sulfuric acid in the solution will not be bound and the pH will be below 5.0, and an increase in its content is more than 22 wt % will increase the consumption of calcium chloride sludge, which is not economical due to its delivery from other enterprises.
При снижении содержания пыли-уноса известняка менее 10 масс. % не будет полностью нейтрализован раствор и рН в нем будет ниже 7,0, а повышение ее содержания более 11 масс. % повысит рН суспензии выше 8,0, что снизит качество вяжущего.With a decrease in the content of dust-entrainment of limestone less than 10 wt. % the solution will not be completely neutralized and the pH in it will be below 7.0, and an increase in its content is more than 11 wt. % will raise the pH of the suspension above 8.0, which will reduce the quality of the binder.
Измельчение кристаллогидратов в сушилке «кипящего слоя» до размера менее 10 мкм значительно увеличивает время измельчения, а измельчение их до размера более 15 мкм ухудшает укрывистость пигментов.Grinding crystalline hydrates in a fluidized bed dryer to a size of less than 10 microns significantly increases the grinding time, and grinding them to a size of more than 15 microns worsens the hiding power of pigments.
Снижение температуры сушки менее 110°С увеличивает время сушки и расход энергии, а увеличение температуры сушки более 340°С приводит к перерасходу энергии и снижению качества пигмента («пережог»).A decrease in the drying temperature less than 110 ° C increases the drying time and energy consumption, while an increase in the drying temperature above 340 ° C leads to an overconsumption of energy and a decrease in the quality of the pigment ("burnout").
Предлагаемый способ переработки отработанного раствора травления металлов проиллюстрирован технологической схемой.The proposed method for processing a spent metal etching solution is illustrated by a technological scheme.
На указанной схеме обозначены:The indicated diagram indicates:
1 - емкость отработанного сернокислого раствора травления металлов;1 - capacity of the spent sulfuric acid solution of metal etching;
2 - бункер шлама хлорида кальция:2 - bunker of calcium chloride sludge:
3- бункер пыли-уноса известняка;3- limestone dust-carryover hopper;
4 - реактор;4 - reactor;
5 - промежуточная емкость;5 - intermediate tank;
6 - шламовый насос;6 - slurry pump;
7 - вакуум кристаллизатор;7 - vacuum crystallizer;
8 - центрифуга;8 - centrifuge;
9 - емкость для затворения гипса;9 - container for mixing gypsum;
10 - сушилка «кипящего слоя»;10 - fluidized bed dryer;
11 - бункер вяжущего.11 - binders hopper.
Способ переработки отработанного раствора травления металлов осуществляется следующим образом.A method for processing a spent metal pickling solution is carried out as follows.
В реактор 4 подают отработанный сернокислый раствор из емкости 1 и в него же из бункера 2 подают расчетное количество шлам хлорида кальция до рН, равного 5,0-5,5. При этом в реакторе протекает реакция (3) и повышается температура до 80-90°С. После окончания реакции в этот же реактор подают из бункера 3 пыль-уноса известняка до рН, равного 7,0-8,0. При этом в реакторе повышается температура до 90-100°С и протекают реакции (4 и 5) с образованием сульфата и хлорида кальция и гидроксида железа. После окончания реакции суспензию переливают в промежуточную емкость 5 и из нее шламовым насосом 6 подают в вакуум кристаллизатор 7, в котором при температуре ниже 60°С образуется кристаллогидрат сульфата кальция-гипс, а при температуре ниже 30,2°С - кристаллогидрат хлорида кальция. После окончания процесса кристаллизации суспензии передают в центрифугу 8, которая отделяет избыточную воду (фильтрат). Фильтрат накапливают в емкости 9 и используют для затворения гипса при изготовлении строительных изделий, а смесь кристаллогидратов передают в комбинированную сушилку «кипящего слоя» 10, в которой она измельчается до частиц 10-15 мкм и одновременно сушится при температуре 110-340°С в течение 15-20 минут. При этом получается вяжущее, содержащее гипс с примесью кристаллогидрата хлорида кальция и пигмента.The spent sulphate solution is fed into the
В сушилке одновременно происходит образование одного из трех цветов железооксидных пигментов (желтого, черного или красного). Получаемое при таких условиях вяжущее собирают в емкость 11. Вяжущее имеет прочность 65-75 МПа и пригодно для изготовления строительных материалов наружного применения, например, облицовочных плит или панелей.In the dryer, one of three colors of iron oxide pigments (yellow, black or red) is formed simultaneously. The binder obtained under these conditions is collected in a
Высокая эффективность предлагаемого способа подтверждается приведенными ниже данными наработанных двух образцов вяжущего.The high efficiency of the proposed method is confirmed by the data below of the two binder samples produced.
Опыт №1. В лабораторный реактор налили 1 л (1260 г) отработанного сернокислого раствора травления металла, содержащего 5% серной кислоты и 20% сульфата железа, и при работающей мешалке в реактор постепенно, не допуская сильного вспенивания суспензии, добавили 411 г шлама хлорида кальция. При этом в растворе повысилась температура до 90°С и протекала реакция (3) с образованием 122,4 г сульфата кальция и 63,9 г соляной кислоты.
После окончания реакции в реактор добавили (также медленно) 207 гпыли-уноса известняка до рН, равном 7,0-8,0. При этом в реакторе повысилась температура до 110°С и протекали реакции (3 и 5). Затем суспензию погрузили в вакуум кристаллизатор, в котором поддерживали температуру ниже 30°С. После охлаждения на пресс-фильтре от суспензии отделили осадок, переместили его в платиновый стакан и поместили его в лабораторную сушилку «кипящего слоя» и провели термообработку при температуре 110°С в течение 15 минут. После охлаждения полученное вяжущее проанализировали и взвесили. Получили вяжущее желтого цвета весом 1654 г, содержащее 636 г гипса, 811 г кристаллогидратов хлоридов кальция, 207 г оксида железа и 224 г фильтрата. Вяжущее имеет прочность 75 МПа.After the end of the reaction, 207 g of limestone carryover was added (also slowly) to the reactor to a pH of 7.0-8.0. At the same time, the temperature in the reactor increased to 110 ° C and the reactions proceeded (3 and 5). Then the suspension was immersed in a vacuum crystallizer, in which the temperature was maintained below 30 ° C. After cooling on a press filter, the precipitate was separated from the suspension, transferred to a platinum beaker and placed in a laboratory fluidized bed dryer and heat treated at 110 ° C for 15 minutes. After cooling, the resulting binder was analyzed and weighed. A yellow binder weighing 1654 g was obtained, containing 636 g of gypsum, 811 g of crystalline hydrates of calcium chloride, 207 g of iron oxide and 224 g of filtrate. The binder has a strength of 75 MPa.
Опыт №2. В лабораторный реактор налили 1 л (1210 г) отработанного сернокислого раствора травления металла, содержащего 3% серной кислоты и 18% сульфата железа, и при работающей мешалке в реактор постепенно, не допуская сильного вспенивания суспензии, добавили 345 г шлама хлорида кальция. При этом в реакторе повысилась температура до 80°С и протекала реакция (3) с образованием 102,6 г сульфата кальция и 53,6 г соляной кислоты.
После окончания реакции в реактор добавили (также медленно) 174 г пыли-уноса известняка до рН, равному 7,0-8,0. При этом в реакторе повысилась температура до 100°С и протекали реакции (3 и 5). Затем суспензию поместили в вакуум кристаллизатор, в котором поддерживали температуру ниже 30°С. После охлаждения на пресс-фильтре от суспензии отделили осадок, переместили его в платиновый стакан и поместили в лабораторную сушилку «кипящего слоя». Провели термообработку при температуре 100°С в течение 10 минут. После охлаждения полученное вяжущее проанализировали и взвесили. Получили вяжущее желтого цвета весом 1384 г, содержащее 534 г гипса, 681 г кристаллогидратов хлоридов кальция и 169 г оксида железа и 345 г фильтрата. Вяжущее имеет прочность 65 МПа.After the end of the reaction, 174 g of limestone fly-away were added to the reactor (also slowly) to a pH of 7.0-8.0. In this case, the temperature in the reactor increased to 100 ° C and the reactions proceeded (3 and 5). Then the suspension was placed in a vacuum crystallizer, in which the temperature was maintained below 30 ° C. After cooling on a press filter, the precipitate was separated from the suspension, transferred to a platinum beaker and placed in a laboratory fluidized bed dryer. Heat treatment was carried out at a temperature of 100 ° C for 10 minutes. After cooling, the resulting binder was analyzed and weighed. Received a yellow binder weighing 1384 g, containing 534 g of gypsum, 681 g of crystalline hydrates of calcium chloride and 169 g of iron oxide and 345 g of filtrate. The binder has a strength of 65 MPa.
Балансовые результаты проведенных опытов приведены в таблице.The balance results of the experiments carried out are shown in the table.
Предлагаемый способ найдет применение в утилизации отработанных сернокислых травильных растворов металлургических и машиностроительных производств и может быть использовано в процессах водоочистки с использованием получаемых коагулянтов.The proposed method will find application in the disposal of waste sulfuric acid pickling solutions of metallurgical and machine-building industries and can be used in water treatment processes using the resulting coagulants.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121294A RU2740063C1 (en) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | Method of processing spent sulphuric acid etching solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020121294A RU2740063C1 (en) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | Method of processing spent sulphuric acid etching solutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2740063C1 true RU2740063C1 (en) | 2020-12-31 |
Family
ID=74106377
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020121294A RU2740063C1 (en) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | Method of processing spent sulphuric acid etching solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2740063C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2078041C1 (en) * | 1994-02-08 | 1997-04-27 | Акционерное общество закрытого типа "Южуралсантехмонтаж" | Method of magnesium sulfate producing |
KR101762551B1 (en) * | 2016-11-07 | 2017-08-04 | 서정율 | Process for producing granular water treatment agent |
RU2634017C2 (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes |
RU2702572C1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing iron-containing coagulant from production wastes |
RU2703644C1 (en) * | 2019-06-13 | 2019-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing gypsum binder from gypsum-containing slurry |
-
2020
- 2020-06-22 RU RU2020121294A patent/RU2740063C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2078041C1 (en) * | 1994-02-08 | 1997-04-27 | Акционерное общество закрытого типа "Южуралсантехмонтаж" | Method of magnesium sulfate producing |
RU2634017C2 (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-23 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" | Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes |
KR101762551B1 (en) * | 2016-11-07 | 2017-08-04 | 서정율 | Process for producing granular water treatment agent |
RU2702572C1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-10-08 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing iron-containing coagulant from production wastes |
RU2703644C1 (en) * | 2019-06-13 | 2019-10-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Челябинский государственный университет" | Method of producing gypsum binder from gypsum-containing slurry |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN109290060A (en) | A kind of process for subsequent treatment and phosphate ore floatation method of phosphate ore flotation tailings | |
RU2703644C1 (en) | Method of producing gypsum binder from gypsum-containing slurry | |
CN101723461B (en) | Neutralization aluminum removing method for sodium chromate alkali solution | |
US5053144A (en) | Method for the multistage, waste-free processing of red mud to recover basic materials of chemical industry | |
CN103601228B (en) | Method for preparation of chemical raw materials by use of fly ash as raw material | |
RU2634017C2 (en) | Method for producing magnesium sulphate and iron-oxide pigments from production wastes | |
GB2099410A (en) | Treatment for aluminous materials | |
RU2740063C1 (en) | Method of processing spent sulphuric acid etching solutions | |
CN1749173A (en) | Comprehensively utilizing new process for ferrous sulfate | |
RU2745771C1 (en) | Method of producing a gypsum binder from wastes of metallurgical production | |
WO2024051103A1 (en) | Phosphogypsum recovery method | |
RU2702572C1 (en) | Method of producing iron-containing coagulant from production wastes | |
JPS60108357A (en) | Manufacture of zeolite a and obtained product | |
RU2747666C1 (en) | Method of disposal of waste metal etching solution | |
CN103496779A (en) | Method for using magniferous ore to treat titanium white acid wastewater | |
RU2726121C1 (en) | Method of industrial waste water purification from heavy metals | |
US20130052106A1 (en) | Process for the production of ferrous sulphate monohydrate | |
CN106986364A (en) | A kind of activated clay production waste coproduction alum, the method for gypsum | |
CN109179432B (en) | Low-calcium calcined black talc production equipment, low-calcium calcined black talc and preparation method thereof | |
RU2770732C1 (en) | Method for processing manganese oxide ores | |
RU2756464C1 (en) | Method for producing iron- and manganese-containing pigments from industrial waste | |
JP5767556B2 (en) | Method for producing calcium carbonate | |
CN108726563A (en) | A kind of method that acidolysis tailing recycles in production process of titanium pigment | |
RU2078041C1 (en) | Method of magnesium sulfate producing | |
RU2740015C1 (en) | Method of cleaning off-gases from chlorine and sulfur oxide to obtain binder |