Способ регенерации кислот из фторсодержащих травильных растворов

Способ регенерации кислот из фторсодержащих травильных растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КИСЛОТ ИЗ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ , включающий злектродиализ и нейтрализацию , отличающийся тем, что, с целью повьшения степени регенерации кислот, и получения утилизируемого металлического никеля, отработанный травильный раствор перед электродиализом нейтрализуют аммиаком до , а электродиализ проводят при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В. (Л с

..Su„„»OSai S А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3 ) С 23 G 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ )

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Iawl

Эиииб

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 331 2838/22-02 (22) 02.07.81 (46) 30,07.84. Бюл. В 28 (72) И.А.Вайнштейн, Л.Д.Кленышева, Л,Л.Полищук и А.Б.Задорожпая. (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по очистке технологических газов, сточных вод и использованию вторичных энергоресурсов предприятий черной металлургии (53) 621.794.48:621.734,422(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 231397, кл. С 23 G 1/36, 1967.

2. "Металлургия", 1972, У 6, реф. Ф 6Г402 (прототип). (54) (57) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ КИСЛОТ

ИЗ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ТРАВИЛЬНЫХ РАСТВОРОВ, включающий злектродиализ и нейтрализацию, î т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения степени регенерации кислот, и получения утилизируемого металлического никеля, отработанный травильный раствор перед электродиализом нейтрализуют аммиаком до рН=9-10, а электродиализ проводят при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В.

1 11055

Изобретение относится к переработке фторсодержащих травильных растворов и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промьщцгенности. 5

Для травления легированных сталей часто применяют растворы, содержащие смесь азотной и плавиковой кислот.

Вместо плавиковой кислоты используют также фторид-бифторид аммония. В 1р процессе травления растворы срабатываются и подлежат корректировке, которая осущесгвляется добавлением кислот, Одновременно растворы загрязняются ионами металлов железа, хрома, никеля, а также незначительными количест" вами вольфрама, молибдена, марганца, титана. Отработанные фторсодержащие травильные растворы представляют собой сложную смесь свободных азотной 2р и плавиковой кислот, азотнокислых солей и фторкомплексов металла.

Известен способ регенерации кислот из отработанных азотноплавиковых травильных растворов путем нейтрали- р5 зации их известью с последующей обработкой серной кислоты Г! !.

Недостатками этого способа являются многостадийность процесса, неэффективность регенерации плавиковой кислоты и отсутствие утилизации никеля, Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ регенерации фторсодержащих травильных раство-З5 ров, включающий электродиализ раствора для вьщеления свободной кислоты и дальнейшую нейтрализацию известковым молоком, аммиаком и щелочью с выделением гидроксидов железа и никеля.

Согласно данному способу раствор от травления нержавеющих сталей подают на электродиализ в модифицированную электролитическую ванну. Выделенную из раствора кислоту возвращают на травление. Затем в раствор вводят известковое молоко и отделяют осадок фтористого кальция. Далее раствор обрабатывают аммиачной водой для выделе ния нэ него железа в виде гидроксида и перевода никеля в аммиачные комплексы. Вьщеление никеля в виде гидроксида осуществляют путем обработки полученного раствора щелочью с одновременной дистилляцией аммиака (2 ).

Однако данный способ характеризуется недостаточной степенью регенерации кислот (257). Кроме того, способ

15 1 требует значительных затрат, вызванФ ных недостаточной стойкостью мембран в сильнокислых средах и большим рас— ходом. щелочи.

Цель изобретения — повьппение степени регенерации кислот и получение утилизируемого металлического никеля.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу регенерации кислот из фторсодержащих травильных растворов, включающему электродиализ и нейтрализацию, отработанный травильный раствор перед электродиалиэом нейтрализуют аммиаком .до рН=9-!О, а электродиализ проводят при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В.

При нейтрализации отработанного травильного раствора аммиаком до рН=9-10 выпадают осадки гидроксидов железа и хрома. Отделенный от осадка раствор заливают в катодную камеру электродиализатора и проводят электродиализ при силе тока 2-10 А и напряжении 10-40 В. Электродиализатор представляет собой трехкамерный аппарат с анионитовой и катионитовой . мембранами. В процессе электродиализа в катодной камере разрушаются аммиачные комплексы никеля, и последний осаждается на катоде в виде металла.

Выделяющийся при этом аммиак улавливают и используют повторно. Под действием электрического тока фториднитрат-ионы переходят через анионитовую мембрану из катодной камеры в среднюю, а гидроксониевые ионы — через катионитовую мембрану из анодиной камеры в среднюю. В результате в средней камере электродиализатора концентрируются плавиковая и азотная кислоты.

Указанные количественные характеристики процесса выбраны из следующих соображений.

Нейтрализация отработанного раствора до рН 9 приводит к тому, что введенного количества аммиака недостаточно для связывания всего никеля в растворимые аммиачные комплексы, и значительная часть никеля соосаждается с железом и хромом в виде гидроксида, что уменьшает степень осаждения никеля на катоде при последующем электродиализе. Кроме того, при рН 9 часть железа и хрома остается в растворе в виде фторкомплексов, что отрицательно сказывается на степени регенерации кислот и чистоте никелевого осадка. В то же время

1105515

Составитель В Скопинцев

Техред Т.дубинчак

Редактор Л.Авраменко

Корректор G.Билак

Заказ 5550/20 Тираж 900

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 нейтрализация до рН)10 нецелесообразна, поскольку при рН=9- iO железо и хром осаждаются полностью.

При силе тока менее 2 А и напряжении менее 10 В процесс регенерации 5 идет медленно. С ростом силы тока и напряжения скорость процесса увеличивается, однако при силе тока >10 А и напряжении ) 40 В происходит сильный разогрев растворов, приводящий к увеличению летучести кислот, уменьшению степени их регенерации, а также к повышенному износу мембран.

Пример 1. Травильный раствор, 15 содержащий 2X HF и 107 НАВОЗ,используют для обработки нержавеющйх сталей. Дважды откорректированный отработанный травильный раствор содержит 27

HF; 14X HN0>, 72 г/л Fe ; 14,3 г/л Ст;2()

3,7 г/л ИР (кислотность 3,32 г/экв/л).

100 мп отработанного раствора нейтрализуют 230 мл 227 — ного раствора аммиака до рН=9,0. Полученный осадок гидроксидов железа и хрома фильт-25 руют на вакуум-воронке. Влажность осадка составляет 687., величина удельного сопротивления осадка при фильтрации 5 ° 10 м/кг. Фильтрат в количестве 260 мл помещают в катодную камеру 3р трехкамерного электродиализатора, в среднюю камеру заливают 87.-ный раствор азотной кислоты, в анодную—

10Х-ный раствор серной кислоты. Между катодной и средней камерами располагается, анионитовая мембрана, между средней и анодной камерами — катионитовая мембрана. Катод из нержавеющей стали, анод свинцовый. Процесс проводят 7 ч при силе тока 2,0 А и напряжении 10 В. В средней камере получают раствор состава 2Х НР 10X

HNO соответствующий исходному тра3 вильному раствору.

Степень регенерации кислот составляет 637.. Степень осаждения никеля на катоде — 87,67.

Пример 2. 100 мл отработанного раствора того же состава, что и в примере 1, нейтрализуют 25G мп

22Х-ного раствора аммиака до рН=10,0.

Полученный осадок гидроксидов железа и хрома фильтруют на вакуум-воронке. Влажность осадка составляет 677., величина удельного сопротивления осадка при фильтрации 4,9 ° 10" м/кг.

Фильтрат в количестве 280 мл помещают в катодную камеру того же трехкамерного электродиализатора, что и в примере 1, в среднюю камеру заливают

87-ный раствор азотной ки лоты, в анодную — 107. — ный раствор серной кислоты. Процесс проводят 4 ч при силе тока 10 А и напряжении 40 В. В средней камере получают раствор, содержащий 2,17 плавиковой кислоты и 107. азотной кислоты.

Степень регенерации кислот составляет 65Х. Степень осаждения никеля на катоде 85,6Х.

Приведенные примеры показывают, что предлагаемая технология регенерации фторсодержащих травильных растворов позволяет существенно повысить степень регенерации кислот и получить чистый металлический никель. Иэ-за меньшей агрессивности аммиачного раствора по сравнению с сильнокислым возрастает срок работоспособности ионитовых мембран.

Экономический эффект от применения предлагаемого изобретения обусловлен повышением степени регенерации кислот и срока службы оборудования.