Классификация методов обработки отработанных концентрированных растворов электролитов

Разработан метод очистки сульфатных электролитов никелирования от Си, Fe, Zn, Pb, Cd, Co, As при помощи три-алкилбензиламмонийхлорида в полиалкилбензоле. Органические примеси удаляются так же, как в электролитах цинкования и меднения. Коллоидные частицы удаляются при помощи водо-растворимых полимеров.

В электролитах лужения ионы Sn⁴⁺ восстанавливаются добавлением металлического олова, ионы С1^- удаляются при помощи сернокислого серебра, ионы Си²⁺ — сульфоксилатом формальдегида натрия или проработкой током. Избыток органических веществ удаляется фильтрованием через активированный уголь, избыток ионов щелочных металлов — путем электродиализной обработки. Органические примеси из электролита серебрения удаляются обработкой перекисью водорода и фильтрацией через активированный уголь. Избыток карбонатов удаляется путем вымораживания. Непригодные для работы цианистые электролиты серебрения обрабатываются различными реагентами, выделившееся серебро остается.

У нас в стране выпускаются фильтры для удаления из электролитов механических примесей (г. Бердичев). Ионы посторонних металлов (меди, свинца) из электролитов никелирования удаляют обрабатыванием электролита током низкой плотности (селективная очистка на гофрированном стальном катоде, что позволяет значительно увеличить площадь катода). Процесс ведется при перемешивании раствора и нагреве до 50—55°С. Для более эффективного удаления растворенных металлических примесей рН раствора устанавливают в пределах от 2 до 2,5. Такое снижение рН раствора существенно уменьшает выход никеля, не влияя на восстановление меди и свинца.

В комплект автоматических и механизированных линий никелирования, выпускаемых Тамбовским заводом гальвани-

Рис. 67. Схема локальной регенерации электролита хромирования

1 - промывочная ванна; 2 - электролитическая ванна; 3 - насос; 4 - накопитель; 5 - насос; 6 -ионообменная колонка; ЭВ^.ЭВд -электролитические ванные: Д^Дд - датчики

ческого оборудования, входят ванны селективной очистки, которые устанавливают рядом с ваннами никелирования. Электролит из ванны покрытия непрерывно подается в ванну селективной очистки, а оттуда через фильтровальную установку возвращается в ванну покрытия очищенным не только от растворимых металлических примесей, но и от взвешенных частиц.

На рис. 67 показана схема локальной регенерации электролита хромирования. Концентрат из отсека I ванны трехступенчатой каскадной промывки 1 переливают в накопитель 4 до заданного уровня. Из накопителя насосом 5 концентрат непрерывно прокачивается через ионообменную колонку б (катионит), где подвергается регенерации и возвращается в накопитель. По мере испарения электролита в ванне 2 по сигналу от датчика Д1 насосом 3 концентрат из накопителя подается в ванну хромирования. По сигналу от датчика Д2 через электромагнитный вентиль ЭВ1 в накопителе пополняется концентрат из отсека I ванны 1. В свою очередь, падение уровня концентрата в отсеке 1 ванны трехступенчатой каскадной промывки компенсируется подачей обессоленой воды в отсек III этой ванны через вентиль ЭВ2 по сигналу от датчика ДЗ, установленного в отсеке I [16].

У нас в стране и за рубежом имеются прогрессивные методы очистки и регенерации отдельных электролитов, применение которых без значительных капитальных затрат позволяет производить корректировку электролитов один раз в 3 мес, а их полную замену -- один раз в течение 2--3 лет.

Регенерация цветных металлов из промывных вод. Для извлечения цветных металлов в основном применяют три метода: реагентное осаждение, ионный обмен и электролиз. Реа-гентное осаждение лежит в основе методов Ланей и Рекон, позволяющих извлекать никель, медь и кадмий. Металлы получаются в основном в виде гидроксидов, а осветленная вода возвращается для промывки изделий.

При помощи ионообменных смол извлекаются никель, хром, серебро, золото (метод Баера). Главной особенностью схем с ионообменной технологией является повторное извлечение компонентов и использование воды в цикле. Минприбор СССР выпускает ионитные установки типа ПП-379 для регенерации меди. Производительность установки 300 л/ч. Используется катионит КУ-2 и анионит AM-7.

Способ сочетания ионного обмена и электролиза, разработанный в ФРГ, является аналогом установки регенерации меди, спроектированной ЭКТБ "Автопром" (Львов). Главная проблема при регенерации металлов электролизом состоит в низкой концентрации металла в промывной воде. При концентрации металла 100 мг/л осаждение на плоских электродах составляет 20 %. Для интенсификации электрохимических процессов, протекающих в разбавленных растворах, за рубежом используют специальные электроды: сетчатые, псев-доожиженные, суспензионные, вращающиеся, из волокнисто-углеродных материалов.

Известны также отечественные разработки электролизеров, предназначенных для извлечения цветных металлов из разбавленных растворов. Так, в системе АН СССР заканчивается разработка электролизера с катодами из углеродных волокнистых материалов. Электролизер типа ЭУ-1М, предназначенный для извлечения золота и серебра, превосходит по производительности аппараты с плоскими катодами в 100 раз и в 7—8 раз аппараты с пластинчатыми катодами.

В институте "Казмеханобр" (Алма-Ата) разработали оригинальный аппарат, позволяющий извлекать цветные металлы из разбавленных растворов. По данным разработчиков, возможно извлечение до 90 % металлов при расходе электроэнергии 0,1 кВт/ч. Аппарат рекомендуется для очистки смешанных сточных вод от ионов тяжелых металлов.

Обезвоживание гальванических шламов. При очистке стоков гальванических производств образуются аморфные осадки, содержащие гидроксиды железа и цветных металлов. Такие осадки характеризуются плохими фильтрационными свойствами, поэтому производительность оборудования, используемого для их обезвоживания, низка. Для увеличения производительности вакуум-фильтра, фильтр-пресса или центрифуги гидроксидные осадки подвергают реагентной обработке. В качестве реагентов используют известь, соли железа и алюминия, кислотосодержащие реагенты, полиэлектролиты, присадочные материалы. Введение минеральных реагентов, особенно извести, влияет на уменьшение удельного сопротивления осадка, изменяя его структуру. Основным недостатком этого метода является дефицитность используемых реагентов, их высокая стоимость, необходимость приготовления и хранения реагентов, увеличение объема осадка, трудность его утилизации.

Введение полиэлектролитов и реагентов в сточные воды с целью улучшения свойств образующегося осадка приводит к увеличению солесодержания очищенной воды, так как часть ионов не выпадает в осадок.

По сравнению с реагентными методами очистки металлосодержащих сточных вод электрокоагуляционной метод имеет ряд преимуществ, в том числе, сокращение продолжительности и непрерывности процесса, значительное сокращение объема реагентного хозяйства, уменьшение необходимых производственных площадей, снижение солесодержания обработанной воды, возможность утилизации осадка из-за отсутствия дополнительных загрязнений.

Безреагентные методы обработки гальванических шламов являются наиболее перспективными. Простое уплотнение позволяет повысить концентрацию твердой фазы в осадке в 2—3 раза, но более длительное уплотнение не оказывает существенного влияния на концентрацию осадка [7].

Компактные осадки с хорошими фильтрующими свойствами получаются при биохимической очистке хромосодержащих вод и при электрофизических методах обработки. Метод электрообработки с применением электроосмоса и электрофореза был использован для обработки осадка после реагентной схемы восстановления ионов шестивалентного хрома. Кроме того, была показана возможность электрокондиционирования осадков сточных вод гальванических цехов. Электрообработка осадков большой влажности проводится при плотности тока 30—55 мА/см² с нерастворимыми электродами. Причиной положительного эффекта является дестабилизация дисперсной системы под действием электрического поля, дегидратация частиц оксигидратов железа и хрома. Скорость фильтрации после электрообработки увеличивается в 4—5 раз, скорость осаждения — в 6-7 раз, удельное сопротивление уменьшается в 4 раза, влажность составляет 75 %. Недостатком этого метода являются значительные энергозатраты --60 кВт/м³.

Водоотдающие свойства металлосодержащих осадков улучшаются при замораживании. Исследования, проведенные в Ташкентском филиале ВНИИВОДГЕО показали, что при толщине слоя осадка 1 см время замораживания составляет 2—2,5 ч при -9-12°С. При быстром размораживании осадка удельное сопротивление составляет 8,2х10^-10 см/г, влажность после 15 мин оттаивания -- 85-87 %. Установлено, что осадки, обработанные замораживанием, могут быть обезвожены на шламовой площадке. Недостатком этого метода является значительный расход электроэнергии (50кВт.ч/м³).

Снижение удельного сопротивления осадка происходит при введении в него древесных опилок. Оптимальными являются массовые соотношения опилок и сухого вещества осадка 0,75:1 и 1:1, при которых удельное сопротивление через 2 ч отстаивания составляет (30-24)-10^-10 см/г, а уплотнение увеличивается на 45 %.

Предварительно обработанные осадки следует направлять для обезвоживания в вакуум-фильтры, фильтр-прессы или центрифуги. Продолжительность фугования при частоте вращения ротора центрифуги 1450 мин^-1 не превышает 5 мин; уплотненный осадок занимает до 20 % начального объема. Обезвоживание осадка на вакуум-фильтрах возможно, если начальная его влажность не превышает 95 %. При этом производительность вакуум-фильтров не превышает 25-30 кг/м²ч, влажность обезвоженного осадка составляет около 70 %. Обезвоживание осадков на фильтр-прессах типа ФПАКМ производится при рабочем давлении 0,4—1 МПа. Производительность аппаратов достигает 10-15 кг/м²ч, влажность обезвоженного осадка — 50—70 %. Хорошо обезвоженные осадки получаются при сниженииих щелочности до нейтральной путем подкисления.

Утилизация гальванических шламов. В отечественной и мировой практике гальванические шламы используют для получения нерастворимых отвержденных блоков, в промышленности строительных материалов и городском хозяйстве и в качестве сырья для извлечения ценных компонентов.

Для уменьшения экологической опасности отходов гальванических производств, выпавших в осадок, используют методы химической фиксации, производимой путем ферритиза-ции твердой фазы отходов, силикатизации, отверждения отходов с использованием неорганических и органических вяжущих, спекания.

Однако методы фиксации решают лишь экологические аспекты проблемы обработки осадков, но не позволяют использовать их в качестве вторичного промышленного сырья с извлечением ценных металлов. Ниже приводятся некоторые методы утилизации гальваношламов на основе химической фиксации. Например, хромосодержащие осадки после сушки до гигроскопической влажности, а при значительном содержании органических составляющих прокаленные до озоления могут использоваться в качестве красителя при производстве декоративного стекла.

Дата добавления: 2015-07-19