UA7739U - A method for reprocessing sludges being formed in the baths of the pieces galvanic hot chroming - Google Patents

Description

Опис винаходу

Дійсна корисна модель відноситься до гальванотехніки, зокрема до способів переробки шламів, що 2 утворюються в процесах гальванічного хромування деталей. Застосування даної корисної моделі спрямовано на запобігання забруднень навколишнього середовища (грунту, підземних вод) отрутними сполуками шестивалентного хрому, гранично припустима концентрація якого у воді дуже мала - 0,1мг у 1л води.

Гальванічне гаряче хромування деталей, переважно сталевих, проводять в електролітах складу, г/л: хромовий ангідрид 150-300 сірчана кислота 1,5-3 тривалентний хром 5-10

Процес ведуть при температурі електроліту 40-602С і щільності струму на катоді 20-70А/дм. т Шлами у ваннах хромування утворюються, зокрема, унаслідок того, що згідно процесу хромування, після занурення в електроліт сталевої деталі, для очищення та активації її поверхні, включають зворотний струм, через що в електроліт стравлюється залізо, що у виді гідратованих оксидів та оксигідратів опускається на дно ванни. Сполуки заліза сорбують метали та інші домішки, що знаходяться в електроліті й утворюють шлам, який необхідно кожен місяць видаляти, тому що цей шлам у процесі хромування через циркуляцію електроліту у ванні взмочується, зарощується в хромове покриття і приводить до погіршення його якостей, див. довідник "Гальванотехніка" Ажогін Ф.Ф., Біленький М.А., Галль И.Е. М: Металургія, 1987, 736с.1.

Дослідженнями встановлено, що за місяць, при щоденній роботі ванни хромування, обсяг шламів, що утворюються, складає до 1095 обсягу електроліту ванни хромування. Для очищення від шламів електроліт відстоюють протягом 2-3 діб, потім видаляють його декантацією з ванни, а шлам, що залишився на дні, насосом перекачують у ванну для збору шламу. За рік з ванни хромування обсягом Зм? збирається близько Зм? шламів. -

Екологічна ситуація погіршується тим, що ванни хромування працюють практично на кожному машинобудівному підприємстві (на Україні їхніх кілька сотень), а приймачів-могильників для утилізації отрутних відходів на Україні практично немає. З цієї причини отрутні шлами попадають на загальні міські ФУ смітники, відкіля шестивалентний хром, під впливом атмосферних опадів, проникає в підгрунтові води, отруюючи їх. (зе)

З літератури відомі способи і технології переробки шламів, що містять хром. м

Наприклад, відомий спосіб поховання твердих промислових відходів відповідно до авт.св. СРСР Мо1648581 кл. ВО9В81/00 опубл.15.05.1991 бюл. Мо18, згідно якого тверді відходи спочатку суспензують, а потім суспензію ї- ховають у підземні порожнечі гірських вироблень. Недоліком відомого способу є те, що з цих відходів отруйні речовини, наприклад, шестивалентний хром, вимиваються, забруднюють підгрунтові води й отруюють навколишнє середовище. «

Відомий спосіб переробки шламів, що містять хром, описаний у статті "Технологія утилізації осаду стічних вод машинобудівних підприємств" авт. Галкін Ю.А., Лотош В.Е. і ін., журн. "Хімія і технологія води" Моб, - 20 1990р., стор.563-567. Відповідно до цієї технології шлами збезводнюють, наприклад, фільтрацією, потім с змішують з негашеним вапном зі змістом СаО-8295 і ваграночним шламом, брикетують в окатиші розміром 12--14мм, після чого їх вивантажують у відвали промислових відходів. ;» Окатиші мають склад, о мас.: оксиди заліза - 16,1; кремнезем - 32,5; глинозем - 13,6; оксиди кальцію - 26,4; оксиди фосфору, хрому, нікелю, міді, цинку, кадмію, вуглецю, сірки - по 0,1.

Недоліком останнього способу є те, що в окатишах шестивалентний хром не переведений в інертний стан, -І унаслідок чого він забруднює фунт і підгрунтові води. Цей спосіб обраний як найближчий аналог.

Поставлені технічна й екологічна задачі вирішуються тим, що пропонований спосіб переробки шламів з ванн - гальванічного гарячого хромування, що містить підсушування шламів відрізняється тим, що зі шламів

Га хромування перед підсушуванням витягають корисну рідку фракцію шестивалентного хрому у виді хромової

Кислоти НьСгО, і тривалентний хром у виді хромистої кислоти НСтгО», для чого шлами щільністю 1,5-2 Акг/дм З с розмішують у воді, потім відстоюють протягом 2-3 діб, після чого відстояний від осаду розчин декантують і використовують для додавання в працюючу ванну гарячого хромування або для приготування свіжого електроліту. Осад, що залишився, із сполук важких металів переводять у хімічно інертний стан. Цей перевід здійснюють підсушуванням осаду, а потім його прожарюванням при 800-8202С протягом 1,5-2 годин. Після чого

СУ 55 прожарений осад сполук важких металів, переважно Сг2Оз, розмелюють у кульових млинах, а порошок, що утворився, використовують у якості абразивної складової для приготування полірувальних паст і суспензій при обробці металів у процесах доведення, полірування.

Приклад здійснення пропонованого способу.

Проведеними різними методами аналізу встановлений наступний склад шламів з ванн гарячого хромування 60 щільністю 1,5-2 Акг/дм, що складувався протягом 2-х років, о мас.: хромова кислота НосСго, - 40-60; хромиста кислота НСгО» - 0,6-1,8; поліхромові кислоти

НаІСтОСт204)21, НаІСта(СтоОд)зі - 4-8; бо гідратовані оксиди й оксигідрати заліза

Ее(ОН)», Ре(ОН)», Ре2О3"пНоЮ, РезО) пнеоо - 3-10; сполуки Мі, Со, Ма, Са і ін. - до 0,3; вода - решта.

Дослідження складу шламів у ванні-збірнику показало, що їхній склад не однорідний. У нижній частині щільність шламів дорівнює 2,0-2 А4кг/дм3, що пояснюється більшою концентрацією сполук заліза та поліхромових кислот. Верхня частина шламів менш грузла і менш щільна (1,5-2,Окг/дмУ) за рахунок більшої концентрації води і хромової кислоти, а також меншої концентрації сполук важких металів.

Згідно пропонованого способу шлами хромування щільністю 1,5-2,4кг/дм? розбавляли водою до щільності то 1,15-1 4кг/дм3, потім переміщували і відстоювали три доби, після чого декантували верхню частину розчину і використовували її для доливу в робочу ванну хромування з метою компенсації електроліту, що випарувався, чи для приготування свіжого електроліту хромування. Осад, що залишився, підсушували при 70 -809С у ванні з підогрівом, після чого перевантажували в ємність, яку поміщали в піч, і прожарювали осад при 800 -82096С протягом 1,5 годин.

Після витягу з печі й остигання, осад розмелювали в кульових млинах до зернистості 1--1Омкм, а порошок, що утворився, використовували в якості абразивної складової полірувальних паст і суспензій для завершальної обробки в процесах доведення і полірування деталей.

Приготовлений з декантованих хромової і хромистої кислот новий електроліт хромування, при доведенні його щільності до 1,18кг/дм? і додаванні в нього сірчаної кислоти до рецептурного значення, використовували для нанесення хромових покрить при температурі 55 С, щільності струму на катоді 50А/дм7. Одержували зносостійкі, блискучі хромові покриття твердістю 940од. по шкалі Віккерса, з розмірами кристалів 3-7мкм, тобто покриття високої якості.

Додавання декантованого розчину в робочу ванну хромування з метою компенсації віднесення електроліту через місцеві бічні відсмоктувачі, як показали дослідження, з жодної характеристики не погіршувало якість хромових покрить на сталевих деталях. 8

При нагріванні до 8002 сполуки, що містять хром, розкладаються, та переходять в хімічно інертну сполуку згідно хімічних реакцій:

АН Стод -20503 іно зЗО»; Ге) 2нСстО» -С03 НУО; со 2н, ІСтОз (Ст Од - Ста Оз вно 1; 4Н5ІСтОЗ (ста 4 32 -1ї4сь502 вано ТО»; -

Після прожарювання шлами мали наступний склад, у 9о мас.: -

Ст2Оз- 70-79; «Еез03 -18-28;

Еез(Ст2О4)3- 1-2, «

Оксиди інших металів - 0,2-0,25. шщ

Прожарений шлам розмелювали в кульовому млині. т0 Отриманий порошок зернистістю 1-1Омкм використовували для виготовлення полірувальної пасти складу, 90 с мас.: з розмелений порошкоподібний прожарений шлам з ванн хромування - 25-35; олеїнова кислота - 22-30; мило господарське, 7295 - до 100; - Отриманою пастою на повстяному колі полірували хромовані та нікельовані деталі до 13 класу чистоти (дзеркальний блиск). - Перевагою цієї полірувальної пасти є її хороша розчинність у воді (легко змивається водою), негорючість і о нетоксичність (не вимагає особливих запобіжних заходів при збереженні і використанні). Продуктивність полірування збільшилася в 2 рази в порівнянні з поліруванням пастою ГОЇ.

Ме, Для полірування загартованої сталі марки 95Х18, твердістю НКСО-58 од. виготовляли пасту складу, 9о мас.: розмелений прожарений шлам, зернистістю 1-1Омкм - 56--70, парафін - решта.

На повстяному колі одержували чистоту 13 класу (дзеркальний блиск).

При цьому в порівнянні з пастою 101, збільшувалася швидкість полірування на 8595.

Со Для полірування міді виготовляли пасту складу, 9о мабс.: розмелений прожарений шлам, зернистістю 1-5мкм - 65--70, стеарин - 16--19; парафін -7--10; олеїнова кислота - 3-4. 60 Швидкість полірування при досягненні 13 класу чистоти збільшилася на 9595 у порівнянні з поліруванням пастою ГОЇ.

Рентабельність пропонованого способу заснована на тім, що, наприклад, з Зм? шламів хромування середньою щільністю 2т/м? вдається витягти 2,5т хромової і хромистої кислот і повторно їх використовувати, що еквівалентно вартості 2,5т хромового ангідриду вартістю З0000Огрн. Також з Зм? шламів вдається одержати бо 600 кг високоякісного полірувального порошку вартістю близько 2000Огрн. При цьому якість абразивного порошку вище, ніж наявного в продажі зеленого порошку секвіоксиду хрому (Стг2Оз), внаслідок того, що знімання металу пастою з отриманого порошку майже в 2 рази вище за одиницю часу.

Таким чином, як показали результати проведених досліджень, пропонований спосіб переробки шламів, що утворюються у ваннах гальванічного гарячого хромування деталей, практично цілком запобігає попаданню отрутних з'єднань шестивалентного хрому в навколишнє середовище за рахунок переводу їх у хімічно інертну сполуку Сі2О3з, що використовується для виготовлення полірувальних композицій високої якості. Впровадження описаного способу економічно вигідно для підприємств, що застосовують процеси хромування, внаслідок повторного використання вилучених зі шламів хромових кислот і виготовлення з твердих відходів полірувальних 7/о паст і суспензій.

Claims (2)

Формула винаходу

1. Спосіб переробки шламів, що утворюються у ваннах гальванічного гарячого хромування деталей, що включає підсушування шламів і наступну утилізацію, який відрізняється тим, що зі шламів хромування перед підсушуванням витягають рідку фракцію хрому у вигляді хромової і хромистої кислот (Н 5СгО, і НСгО»), для чого шлами розмішують у воді, потім відстоюють протягом 2-3 діб, після чого декантують відстояний від осаду важких металів розчин і використовують його для додавання в робочу ванну гарячого хромування з метою компенсації електроліту, що випарився, або для готування свіжого електроліту гарячого хромування, а осад з сполуками хрому після підсушування переводять у хімічно інертний стан, нешкідливий для навколишнього середовища.

2. Спосіб по п.17, який відрізняється тим, що переклад шестивалентного хрому в хімічно інертний стан проводять прожарюванням осаду, що містить хром, при 800-8202С протягом 1,5-2 годин.

З. Спосіб по п. 2, який відрізняється тим, що прожарений осад розмелюють у порошок дисперсністю 1-10 мкм, а розмелений порошок використовують як абразивну складову при готуванні полірувальних паст і суспензій т для фінішної обробки металів (доведення, полірування). Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних б зо мікросхем", 2005, М 7, 15.07.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України. і у у

. и? -і -і (95) 3е) Со 60 б5