CZ55690A3

CZ55690A3 - Způsob zpracování kyselých roztoků s obsahem železa, zvláště odpadních mořících roztoků

Info

Publication number: CZ55690A3
Application number: CS90556A
Authority: CZ
Inventors: Adalbert Dr. Prior; Franz Dipl. Chem. Ritter
Original assignee: Prior Engineering Ag
Priority date: 1989-02-06
Filing date: 1990-02-06
Publication date: 1998-12-16
Also published as: US5051186A; HU900683D0; HU208943B; PL162345B1; SK280267B6; EP0382709A1; AT398986B; CA2009143C; HUT53033A; CZ284769B6; ATA23189A; DE59006538D1; SK55690A3; CA2009143A1; EP0382709B1

Description

Způsob zpracování kyselých roztoků s zvláště odpadních mořících roztoků obsahem železa,

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu zpracováni kyselých roztoků s obsahem železa, zvláště odpadních mořících roztoků tím, že se na kapalinu nebo extrakční kapalinu působí organickými i ontoměn i č i .

Dosavadní stav techniky

Z evropského patentového takový způsob zpracováni obsahujících ionty železa, spisu EP 0 058 148 je znám vypotřebovaných roztoků, z materiálů nebo z rud obsahujících kov tím, že se působí na kapalinu nebo extrakční kapalinu. Tento způsob je zaměřen na zpětné anorganických kyselin bez obsahu iontů kovů, z í skáván í kde př i tom nejprve probíhá uvolnění anorganických kyselin, na které jsou pomocí kapalných kat iontoměničů (například kyselých esterů kyseliny fosforečné, jako je diethy1hexy1fosfát nebo dibutylfosfát), které vážou ionty železa. Potom se volné kyseliny extrahují přídavkem organické látky, schopné tvořit adukty (TBP, DBBP, TOP, Τ0Ρ0) z vodného roztoku a konečně se štěpí za současného získávání čistých kyselin.

Z amerického patentového spisu US 4,582,691 je znám způsob zpracování kyselých roztoků s obsahem kovů, například Cu²⁺nebo Ni²⁺ tím, že se působí na kapalinu kapalinu organickými iontoměniči. Tímto vázány ionty železa, nerozpustných ve vodě tyto adukty znovu

Fe³ + , nebo

Zn^{2 +}, Fe²·*·, extrakčn í způsobem se průběžně extrahuje nejdříve složka Fe³⁺, při nej nižší hodnotě pH a potom se v předem určeném pořadí extrahují další složky při vzrůstající hodnotě pH.

Podstata vynálezu

Takové roztoky se vyskytují v průmyslovém měřítku, a vynález si kladce za cíl, nalézt takový způsob, kterým by se tyto roztoky mohly zpracovávat s přihlédnutím k obsahu zinku. Tento úkol je řešen způsobem zpracování kyselých roztoků s obsahem železa, zvláště odpadních mořících roztoků, extrakcí z kapaliny do kapaliny s organickými iontoměniči, přičemž z roztoků, které obsahují také zinek, se v prvním extrakčním stupni společně extrahuje obsah železa a zinku, podle vynálezu. jehož podstata spočívá v tom, že takto získaný první organický extrakt s obsahem železitých, železnatých a zinečnatých iontů (Fe³⁺,Fe²⁺a Zn^{2 +} ) se použije k opakované extrakci dalšího množství roztoku, při které se vymění obsah železnatých iontů (Fe²⁺) prvního extraktu za obsah zinečnatých iontů (Zn^{2 +} ) dalšího roztoku a ze druhého organického extraktu se oddělí obsah zinečnatých iontů (Zn^{2 +} ) stri pováním extrakční kyselinou.

Opakovaná extrakce se zejména provádí při hodnotě pH, která se liší od hodnoty pH první extrakce.

Druhý organický extrakt se zejména stripuje kyselinou sírovou, čímž se získá roztok síranu zinečnatého.

Druhý organický extrakt se po odstranění obsahu zinečnatých iontů (Zn²⁺), opakovaně stripuje extrakční kyselinou, k oddělení obsahu že lezitých iontů (Fe^{3 +} ), přičemž se opakované stri pování provádí kyselinou chlorovodíkovou.

Když mají kyselé roztoky vysoký obsah volné kyseliny, je výhodné, když se před prvním extrakčním stupněm podrobí difúzni dialýze, ke sníženi obsahu kyseliny.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude lépe objasněn podle přiloženého obrázku, na kterém je znázorněno blokové schéma zařízení k provádění způsobu podle vynálezu.

Příklady provedeni vynálezu

Vypotřebovaný mořící roztok kyseliny chlorovodíkové s obsahem Fe a Zn se ze zásobní nádrže X přivádí dopravním čerpadlem 2 přes filtr 3 (například filtr s aktivním uhlím) do dialyzační jednotky 4, ve které se roztok dialýzuje pomocí vody přiváděné vodním potrubím 5 ke snížení obsahu volné kyseliny. Potom se ochuzený roztok, se sníženým obsahem kyseliny přivádí přes zásobník 6 naplněný železným šrotem, sloužícím především k redukci železitých iontů na ionty železnaté (Fe³⁺ na Fe²⁺) do prvního extrakčního stupně A, který sestává ze směšovacího čerpadla I, pevné míchačky LI a usazováku III, přičemž mezi pevnou míchačku II a usazovák III může být zařazen další neznázorněný koalescenčnf přístroj. Před vstupem do směšovacího čerpadla X se z nádrže 7 alkalického louhu dávkovacím potrubím 8 dávkuje roztok hydroxidu alkalického kovu, aby se nastavila hodnota pH nebo rozmezí hodnot pH na úroveň požadovanou pro extrakci. Dávkování se zejména provádí jako funkce hodnoty pH, snímané za směšovacím čerpadlem I. Do směšovacího čerpadla X se přidává roztok fáze organického extrakčního činidla nenísite1ného s vodou, ze zásobní nádržky 9 extrakčního činidla dávkovacím potrubím 10. Tento roztok je vytvořen známým způsobem z organického kat iontoměniče v organickém rozpouštědle. Jako kat iontoměnič se mohou použit například organické sloučeniny fosforu, stejně jako směsi speciálních iontoměničů na bázi kovu. Jako rozpouštědlo se muže použít například petrolej.

Fáze extrakčního činidla může dále obsahovat mimo jiné rozpouštědla a stabilizátory, například isodekanol a jiné alkoholy s dlouhým řetězcem. Rozmezí koncentrace kat iontoměniče ve fázi extrakčního činidla je zejména 1 až 50% objemových.

V prvním extrakčním stupni A, který může být tvořen také větším počtem stupňů, například při vysokých koncentracích kovů, se upraví poměr roztoku a fází extrakčního činidla tak, že se dosáhne odpovídajícího ochuzení roztoku snížením obsahu Fe a Zn v roztoku, a rovněž odpovídajícího obohacení fáze extrakčního činidla. Roztok přiváděný do směšovacího čerpadla X se může případně zředit již ochuzeným roztokem.

Z usazováku III se odvádí jednak ochuzený vodný roztok odváděcím potrubím XX, pokud ho není potřeba k uvedenému ředění, jako odpadní voda.

Z usazováku III se dále odvádí fáze extrakčního činidla, obsahující železnaté, železí té a zinečnaté ionty (Fe^{2 +} ,Fe³⁺a Zn²*) spojovacím potrubím 12 pomocí směšovacího čerpadla do druhého extrakčního stupně B, který je vytvořen podobně jako první extrakční stupeň A.

Do směšovacího čerpadla a druhého extrakčního stupně B se dále dávkuje obtokovým potrubím 13 čerstvý roztok, k němuž se může dále přidávat (není znázorněno) roztok hydroxidu alkalického kovu k nastavení požadované hodnoty pH, resp. rozsahu hodnot pH , jako v prvním extrakčním stupni.

Ve druhém extrakčním stupni B se hodnota pH nastavuje tak, aby jednak obsažené zinečnaté ionty (Zrt^{2 +} ) přešly z roztoku do fáze extrakčního činidla, a aby železnaté ionty (Fe²*) přešly z fáze extrakčního činidla do vodného roztoku. Z usazováku ve druhém extrakčním stupni se B se odváděcím potrubím 14 odvádí vodný roztok chloridu železnatého, který se dále muže použit například jako anorganický flokuladní prostředek.

Z usazováku ve druhém extrakčním stupni B se dále spojovacím potrubím 15 odvádí fáze extrakčního činidla, která obsahuje pouze že lezi té a zinečnaté a pomocí směšovacího čerpadla se ionty (Fe³⁺a Zn²⁺), přivádí do třetího extrakčního stupně C, který je vytvořen jako první extrakční stupeň A a druhý extrakční stupeň B. Ve třetím extrakčním stupni C se fáze extrakčního činidla promývá vodou zbavenou chlóru, přiváděnou vodním potrubím 5 a 16. Promývací voda se z usazováku třetího stupně odvádí odváděcím potrubím i7_ a promytá fáze extrakčního činidla se spojovacím potrubím 18 přivádí pomocí směšovacího čerpadla do čtvrtého sfcupně D, který je extrakčn í extrakčním kyše1 i nou vytvořen jako první extrakční stupeň A, druhý stupeň B a třetí extrakční stupeň C. Ve čtvrtém stupni D se stripuje fáze extrakčního činidla sírovou, která se přivádí ze zásobní nádrže 1 9

Teplota

Používá se kyseliny 20% až 30% hmotn. být vyšší než

D může kyseliny sirové přívodním potrubím 20. sírové zejména s koncentrací přibližně ve čtvrtém extrakčním stupni teplota místnosti, a může činit až 60°C.

Z usazováku čtvrtého extrakčního stupně potrubím 21 odvádí roztok síranu zinečnatého, který má jakost vhodnou pro obchodní činnost. Fáze extrakčního činidla, která nyní obsahuje pouze železí té ionty (Fe³⁺), se převádí převáděcím potrubím 22, popřípadě k odstranění síranových iontů, extrakčního činidla.

Aby se z fáze extrakčního činidla také železí té ionty (Fe^{3 +} ), je zařazen pátý extrakční stupeň E, který je vytvořen jako první až čtvrtý extrakční stupeň A až D, a který je zásobován jednak extrakčním činidlem ze zásobní nádržky 9 extrakčního činidla zásobním potrubím 23, a jednak

D se odváděcím po dalším promývání vodou, zpět do zásobní nádržky 9 odstraň i 1y kyselinou chlorovodíkovou ze zásobní chlorovodíkové zásobním potrubím 25. chlorovodíkové by měla být alespoň 6N, odstranily železí té ionty (Fe^{3 +} ).

nádržky 24 kyseliny Koncentrace kyseliny aby se stripováním

Z usazováku pátého

29, přiváděcím potrubím chlorovodíkové, mísí extrakčního stupně E se odváděcím potrubím 26 odvádí roztok chloridu železitého a stripovaná fáze extrakčního činidla se vede zpětným potrubím 27 do zásobní nádržky 9 extrakčního činidla.

Kyselina chlorovodíková, která je v dialyzační jednotce 4, se přivádí přiváděcím potrubím 28 do směšovacího zásobníku kde se společně s kyselinou chlorovodíkovou, přiváděnou ze zásobní nádrže 24 kyseliny k vytvoření směsi kyselin, která se odvádí odváděcím potrubím 31 do cisterny 32 a používá se například jako moři dlo kovu.

Znázorněné a popsané zařízení nabízí možnost úplného a průběžného zpracování kyselého roztoku, obsahujícího Fe a Zn. Přitom se dosáhne následujících praktických výsledků: Použije se odpadní roztok mořidla, čirý po filtraci, obsahující 56 g 85 g Fe/litr a 4% hmotn. kyseliny chlorovodíkové, tohoto roztoku se přivede do prvního extrakčního

Zn/1itr, 100 litrů stupně A. Jeho hodnota pH se upraví na 5 pomocí roztoku 20% hmotn. hydroxidu sodného a extrahuje se 1000 litry roztoku 20% objemových di- 2-ethy1 -hexy1fosfátu (Hortarex PA 216) v petroleji. Vodný roztok odváděný z usazováku III prvního extrakčního stupně A má zbytkový obsah asi 20 ppm Zn a asi 760 ppm Fe. Při hodnotě pH 4 činí tyto hodnoty asi 580 ppm Zf^ a asi 1430 ppm Fe. První extrakt získaný v prvním extrakčním stupni A má obsah asi 14 g kovů na litr, z toho 0,42 g železitých iontů (Fe³⁺) na litr.

organický extrakt se společně se 170 litry roztoku mořidla přivádí do druhého extrakčního

Prvn í odpadn í ho stupně B, a extrahuje se při hodnotě pH 1,4. Roztok chloridu železnatého odváděný z usazováku druhého extrakčního stupně B obsahuje 137,4 g Fe/litr a 0,6 g Zn/litr.

Druhý organický extrakt se promývá ve třetím extrakčním stupni C pomocí 300 litrů vody, která byla okyselena kyselinou sírovou na hodnotu pH 1,4, přičemž vodná fáze cirkuluje.

Následně se promytý druhý extrakt stripuje ve čtvrtém extrakčním stupni D pomocí 120 litrů roztoku kyseliny sírové, přičemž vodný stripovací cirkuluje. Z usazováku čtvrtého extrakčního síranu zinečnatého % hmotn. roztok opět stupně D se s obsahem 124,5 g Zn/litr odvádí roztok a 5 ppm Fe.

Vynález není omezen pouze na znázorněné a popsané provedení. Může se například použít libovolné extrakční zařízení (například kolona). Kromě toho se také může postupovat bez dialyzační jednotky a bez zásobníku naplněného železným šrotem. Může se také měnit koncentrace získaného roztoku síranu zinečnatého, která však ve výhodném provedení činí 1OO až 200 g Zn/litr, stejně jako provozní parametry jednotlivých stupňů, v závislosti na použitém extrakčním činidle.

Kromě toho každý extrakční stupeň, který může být jednostupňový nebo dvoustupňový, může být navzájem nezávisle vybaven k dávkování kyseliny, roztoku hydroxidu, čerstvého extrakčního činidla a speciálních pomocných látek.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob zpracování kyselých roztoků s obsahem železa, zvláště odpadních mořících roztoků, extrakcí z kapaliny do kapaliny s organickými iontoměniči, přičemž z roztoků, které obsahují také zinek, se v prvním extrakčním stupni společně extrahuje obsah železa a zinku, vyznačující se tím, že takto získaný první organický extrakt s obsahem železitých, železnatých a zinečnatých iontů (Fe³⁺,Fe²⁺a

Zn^{2 +} ) se použije k opakované extrakci dalšího množství roztoku, při které se vymění obsah železnatých iontů (Fe²⁺) prvního extraktu za obsah zinečnatých iontů (Zn²⁺) dalšího roztoku a ze druhého organického extraktu se oddělí obsah zinečnatých iontů (Zn²⁺) stripováním extrakční kyselinou.
2. Způsob podle nároku 1,vyznačující se tím, že opakovaná extrakce se provádí při hodnotě pH, která se liší od hodnoty pH první extrakce.
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2,vyznačující se t í m, že druhý organický extrakt se stripuje kyselinou s í rovou.
4. Způsob podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že druhý organický extrakt se po odstranění obsahu zinečnatých iontů (Zn²⁺) opakovaně stripuje extrakční kyselinou, k oddělení obsahu že lezitých iontů.
5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se opakované stripování provádí kyselinou chlorovodíkovou.
6. Způsob podle nároků 1 až 5, vyzná tím, še před prvním extrakčním stupněm difúzní dialýze, ke snížení jejich obsahu dující se se roztoky podrobí extrakční kyseliny.