SU891802A1 - Способ регенерации отработанных щелочных растворов дл травлени алюминиевых сплавов - Google Patents

Description

(54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ЩЕЛОЧНЫХ

РАСТВОРОВ ДЛЯ ТРАВЛЕНИЯ АШМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ

Изобретение относитс  к способам регенерации отработанных травильных растворов, а именно щелочных алюминатных растворов, образукищхс  при изготовлении и обработке конструкций , изделий и деталей из алкгминиевых сплавов методами химического (размерного, контурного, легкого травлени  на предпри ти х мавашостроительной , авиационной и других отраслей промыишенности. Наиболее близким к предлагаемому изобретению  вл етс  способ регене-г рации отработанных растворов дл  травлени  алюминиевых сплавов, заключающийс  в том, что в нагретый до 87-100 С раствор ввод т при перемешивании окись кальци , образующийс  при этом осадок гидроалк шната кальци  удал ют из раствора фил трованием l Недостатками способов  дл етс  то, что перерабатываетс  тол.ько один производственный отход - отработанный травильный раствор, весьма ограничена область составов регенериpyXi ix растворов - метод каустификации может быть рекомендован только дл  растворов, содержащих алюминий в количестве менее 45 г/л. Кроме того, содержащийс  в регенерируемых растворах алюминий выдел етс  не полностью - его концентраци  может быть снижена только до 25 г/л, а в результате регенерации образуетс  объемистый осадок гидроалюмината кальци  коллоидной дисперсности, трудно декантируемый и фильтруемый и трудно отмываемьй , вследствие адсорбации большого количества щелочи и алнмини  из раствора, вследствие чего снижаетс  зффективность процесса. Цель изобретени  - повьппение эффективности процесса. Поставленна  цель достигаетс  способом, заключающимс  в том, что в нагретый раствор ввод т при перемешивании окись кальци , образующийс  при этом осадок гидроалюмината кальци  удал ют из раствора фильтро ванием, окись кальци  ввод т в виде карбидного шлама, представл ющего собой отходы ацетиленового производства, а раствор нагревают до 60-80 0. Осуществление процесса производ т в стальной емкости, оборудованной нагревательным устройством и мешалкой. В емкость { реактор пода ют из ванны травлени  определенное количество отработанного щелочного алюминатного раствора с известным содержанием А120з. При посто нном перемешивании и нагревании в раствор постепенно ввод т из отстойника расчетное количество карбидного VJ,nui U шлама (влажность в пределах 50 Ю-70%) VM 7ка Расчет нужного количества ( кг бидного шлама производ т по формуле f Alj О   в отработа где А содержание ном растворе, кг/м , С - содержание активной СаО в карбидном шламе, %, Перемешивание осуществл ют при бО-ЗО С до полного удалени  алюмини  из раствора и образовани  стаби ной трехкальциевой формы гидроалюмината (ГАК), что контролируют хими ческими анализами. Продолжительност этого процесса составл ет 2-4 ч, в зависимости от концентрации исходного травильного раствора и активности карбидного вшама4 Регенерированный раствор отдел ют от осадка путем сепарации или ва куум-фильтрации и направл ют в ем- кость (сборник) дл  концентрированного раствора щелочи дл  последующей повторной подачи в ванны травле ни . ГАК промывают на фильтре водопро водной водой (2-3-х кратным объемом отношению к объему осадка) и образу ющийс  разбавленный раствор щелочи подают в ванны легкого травлени , обезжиривани  или на концентрирование . Промытый ГАК направл ют в распьшительную сушилку дл  сушки или низкотемпературного обжига, а затем на склад готовой продукции. Сушка ГАК при фонтанном распылении суспензии осуществл етс  во взв шенном состо нии при 120-300 С, что дает возможность получать техни24 ческий продукт определенного гранулометрического состава. При низкотемпературном обжиге ГАК в результате дегидратации з-уой формулы при .ЗЗО-АОО С образуетс  алюминат кальци , обладающий в отличие от ГАК, в жущими свойствами. Указанный продукт удовлетвор ет (при соблюдении перечисленных условий) техническим требовани м на Алюминат кальци  технический - дл  переработки в специальные цементы, а в р де случаев может примен тьс  как готовое в жущее. Примен емый карбидный шлам, именнций структуру грубодисперсных частиц с развитой внутренней пористостью , позвол ет, не замедл   скорости взаимодействи , получать легко отдел емый и промьшаемый осадок ГАК. Вследствие подоби  структуры, образукйце- гос  ГАКа исходной форме частиц кар- бедного шлама, процессы промывки и фильтрации не вызывают затруднений , а остаточное содержание щелочи в ГАКе при двухкратной водной промывке составл ет менее 3-5%. В сочетании с применением распылительных сушилок это дает возможность получать алюминат кальци  в форме, пригодной дл  его последующей переработки . Особенности структуры карбидного шлама дают возможность вводить его расчетное количество в отработанные травильные растворы без ограничени  их состава и концентрации по алюминию и щелочи и, соответственно , осуществл ть полное св зывание алюмини  в растворе при сох-, ранении высокой скорости процесса. Таким образом, образуютс  два технических продукта - регенерированный раствор щелочи и технический алюминат кальци . Испытани  способа проводили в лабораторных и заводских услови х с применением отработанных растворов ванн химического травлени  алюминиевых сплавов и карбидного шпама - отхода ацетиленового производства. Пример. Отработанный раствор ванны химического фрезеровани  алюминиевых сплавов и карбидный шлам. Состав раствора, г/л: 165,9, МаОИорд247,7, NaOHco 12,9, плотность 1,306 г/см . Состав карбидного шлама, вес.%: Са(ОН)2 42, вода

50, СаСОд, легирующие элементы и примеси 8, .

При перемешивании 120 л раствора и 82 л карбидного шлама при 70-80-6 поглощение алюмини  завершаетс  в течение 34 ч. По данным анализа, гидроалюминат кальци  практически полностью переходит за это врем  в стабильную трехкалыдиевую форму.

После фильтрации получено 132 л раствора щелочи с концентрацией NaOH 181 г/л и 90 кг сухого осадка ГАК.

После двухкратной водной промывки получено при фильтрации около 100 л раствора щелочи с концентрацией NaOH 44 г/л.

Состав высушенного осадка

промывки составл ет 87% ГАК, 11,5% карбидного шлама, (1,2% СаО)и 1,5% щелочи (адсорбированной).

После обжига при ГАК переходит в алюминат кальци  полуторагидрат , имеющий структуру ,.

. . ; .... - -

: Лолучаемтле по предлагаемому способу регенирированные щелочные растворы i могут быть использованы в процессах химического фрезеровани  алюминиевых сплавов в машиностроительной, авиационной и других отрасл х промышленности . Технический алюминат каль ци  может быть использован при изготовлении р да специальных цементов, например глиноземистого, расшир ющегос  и огнеупорного, преимущественно при изготовлении в жущего в жидких самотвердеющих смес х дл  литейных форм. В 1 м отработанного раствора может содержатьс  до 200 кг едкого натра и до 150 кг глинозема - дефицитных дорогосто щих продуктов, .г

Карбидный шлам, образующийс  в качестве отхода при получении ацетилена также не находит применени.ч и сбрасьшаетс  в отвалы, требу  захоронени  в местах, согласованных с органами санитарного надзора и загр з н   таким образом почву.

Использование карбидного шлама дает значительный экономический эффект . Удаетс  вводить карбидный вшам, не замедл   общей скорости процесса, в наиболее концентрированные отрабог танные травильные растворы (с содержанием XV 150-200 г/л) в количествах , необходимых дл  полной регенерации таких растворов (с получением чистого едкого натра), без существенного , загущени  обрабатываемых суспензий , с быстрым оседанием частиц, что

позвол ет легко отфильтровывать растворы (с выходом 80-90%) вакуум-фильтрацией , сепарацией или даже просто, слива  их после, седиментации осадка. Это св зано с особенност ми структуры карбидного шлама, представленного & форме грубодисперсных т желых частиц с высокоразвитой внутренней пористостью .

В таблице йрййедено сопоставление

0 эффективности применени  извести (строительна  1-го сорта, 90% СаО ) и карбидного шлама (42%, Са(ОН)2

(), 50% , 8% СаСОз, леги5 рующие компоненть , дл  регенерации обычного отработанного травильного раствора (состава: 165,9 г/л, ,7 г/л, НаОНсеов 12,9 г/л, плотность 1,306 г/см 3 после химфрезеровани  алюминиевого сплава и более

0 низкоконцентрйрованньрс (разбавленных растворов.

Как ввдно из приведенных в таблице данных, при введении СаО даже в наиболее разбавленные растворы (с

5 концентрацией , равной 26,853 ,7 г/л) возникает осадок существенно большого объема, .чем при применении карбидного шлама, соответственно удаетс  отфильтровать меньшее колиQ чество регенерированного раствора.

При концентрации в растворе 80,5 г/л удаетс  отфильтровать (вакуум-фильтрацией ) около половины исходного (регенерированного) раствоs ра, поскольку при этом образуетс  объемистый, колловднодисперсный, трудно уплотн емый осадок, заполн ющий 75% общего объема системы. При содержании 200 г/л СаО (раствор с

0 107,3 г/л образующа с  гвдроалюминатна  (гидрогранатна ) фаза заполн ет полный объем емкости, в которой производитс  регенераци . При этом осадок образует дисперсS ную кристаллизационную (неуплотн екую ) структуру (.с измеримой прочностью около 0,5 кгс/см Р, что практически исключает возможность отфильтровывани  регенерированного раствора.

При регенерации промьшшенного раствора после химфрезеровани  алюминиевого сплава с введением в раствор расчетного количества СаО - до 310 г/л (раствор с 165,9 г/л ) прочность структурированного осадка повьш1ает с   до 5 кгс/см , что эквивалентно его превращению в камень. При этом происходит бурное разогревание раствора с испарением жидкости , что усугубл ет перечисленные недостатки извести, как реагента дл  регенерации. Введение карбидного шлама даже в концентрированные травильные растворы с 50-180 г/л AljO :..(т.е, в количестве более 800-900 г/л) позвол ет полностью св зать алюминий в алюминат кальци  требуемой формы и отфильровать более 80% раствора . При этом отделение регенерированного раствора возможно осуществить даже простой седиментацией , поскольку образуетс  свободно оседающий осадок из грубодиспер ных частиц, не образующих сплошной дисперсной структуры. В экологическом аспекте предлагаема  комплексна  переработка д производственньсс отходов и создание безотходной технологии позвол  ет устранить загр знение, природной среды в указанных технологических процессах. При этом исключаютс  за раты на строительство и эксплуатац очистных станций. Известь (СаО) 100 45 . 53,7 Карбидный 300 10 шлам 150 75 Известь СаО Карбидный шлам Известь (СаО) 107,3 100 Пра тически не расслаивае с  2 Осуществление предлагаемого способа позвол ет сократить потребление дефицитного едкого натра, упростить и удешевить процесс составлени  растворов ванн химфрёзеровани , .значительно снизить затраты на проведение технологии химического травлени  за счет возврата и многократного использовани  щелочи, исключени  кислотной нейтрализации, и уменьшени  трудозатрат при приготовлении травильных растворов и доводке изделий . Технико-экономический эффект способа только от получени  дополнительных ресурсов щелочи - возврата травильного раствора и-от утилизации алюмината кальци  с учетом затрат на регенерацию, составитоколо 20 руб/м травильного раствора f при этом не учитьюалась экономи  от улучшени  технологического процесса и от устранени  ущерба от загр знени  среды . Применение алюмината кальци  в р де специальных цементов может дать экономический эффект в размере 9-15 руб/т цемента. 5 Практи- 0,5 Осадок чески не структури-, фильтрурован , нимает етс  полный объем

Карбидный шлам

Известь (СаО)

165,9

Claims (1)

1. Карбидный шлам Формула изобрецени  Способ регенерации отработанных щелочных растворов дл  травлени  алюминиевых сплавов, заключающийс  в том, что в нагретый раствор ввод т при перемешивании окись кальци , обраэзгкщийс  при этом осадок гидроалнишната кальци  удал ют из раствора фильтрованием , отличающийс  тем.

   Продолжение тйблицы

   86

   О

   15

   100 Сус- О Регене- Осадок пензи  не рирова - превратилс  расслаива-ный раст- в камень, етс  вор не занимает

   фильтрует- полный объем

   с 

   82

   О Осадок не структурирован , частицы оседают раэj дельно что, с целью повышени  эффективности процесса, окись кальци  ввод т в виде карбвдного шлама, представл ющего собой отходы ацетиленового производства , а раствор нагревают до 60-80 С. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Коррози  и защита от коррозии, РЖJf 2, 2 К 247 П, 1971.