[go: up one dir, main page]

RU2731269C1 - Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water - Google Patents

Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water Download PDF

Info

Publication number
RU2731269C1
RU2731269C1 RU2019142042A RU2019142042A RU2731269C1 RU 2731269 C1 RU2731269 C1 RU 2731269C1 RU 2019142042 A RU2019142042 A RU 2019142042A RU 2019142042 A RU2019142042 A RU 2019142042A RU 2731269 C1 RU2731269 C1 RU 2731269C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
iii
precipitate
hexavalent chromium
reduction
Prior art date
Application number
RU2019142042A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Юрьевич Чириков
Дмитрий Анатольевич Волков
Александр Владимирович Перфильев
Александр Алексеевич Юдаков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority to RU2019142042A priority Critical patent/RU2731269C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2731269C1 publication Critical patent/RU2731269C1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G37/00Compounds of chromium
    • C01G37/02Oxides or hydrates thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
    • C02F1/62Heavy metal compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/70Treatment of water, waste water, or sewage by reduction
    • C02F1/705Reduction by metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B5/00General methods of reducing to metals
    • C22B5/02Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes
    • C22B5/04Dry methods smelting of sulfides or formation of mattes by aluminium, other metals or silicon
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Removal Of Specific Substances (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.SUBSTANCE: invention can be used in cleaning solutions containing compounds of hexavalent chromium and sea water, specifically for cleaning spent solution of corrosion inhibitor containing 100–2,000 mg/l of potassium chromate KCrO. Method of processing a corrosion inhibitor containing a hexavalent chromium compound involves acidifying the starting solution to pH 2–3, treating the acidified solution with a reducing agent with reducing Cr(VI) to Cr(III) and obtaining a precipitate of Cr(III) hydroxide, recovering the obtained precipitate. For neutralization of acidified solution and reduction of Cr(VI) to Cr(III) as reducing agent there used is sodium salt NaSOor NaHSO. To the obtained solution is added 10–20 % solution of iron sulphate FeSO⋅7HO or ferric chloride FeCl⋅4HO. Solution is then neutralized with NaOH solution to pH 8–9, and a flocculant is added. Obtained precipitate is separated by filtration and subjected to two-step thermal treatment, which includes drying at 100–120 °C for at least 2 hours and heat treatment at 300–310 °C for 60–70 minutes. Then, aluminothermic reduction of the treated precipitate is performed to obtain ferrochromium and aluminothermic slag.EFFECT: invention increases efficiency of processing solutions containing compounds of hexavalent chromium by improving quality of cleaning and recycling precipitation to obtain commercial products.1 cl, 2 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к очистке хромсодержащих растворов и может быть использовано для очистки растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома и морскую воду, а именно, для очистки отработавшего раствора ингибитора коррозии, содержащего 100-2000 мг/л хромата калия K2CrO4, с утилизацией твердого остатка и получением товарных продуктов для использования в промышленности.The invention relates to the purification of chromium-containing solutions and can be used to purify solutions containing hexavalent chromium compounds and seawater, namely, to purify a spent solution of a corrosion inhibitor containing 100-2000 mg / l potassium chromate K 2 CrO 4 , with the disposal of solid residue and obtaining marketable products for industrial use.

Предлагаемый способ также пригоден для очистки и переработки промышленных стоков, содержащих соединения шестивалентного хрома (K2Cr2O7, K2CrO4, CrO3 и др.), которые, несмотря на то, что они ядовиты, находят самое широкое применение в гальваническом производстве, при химической и электрохимической обработке металлов, а также в кожевенной, химической и радиотехнической промышленности.The proposed method is also suitable for the purification and processing of industrial effluents containing hexavalent chromium compounds (K 2 Cr 2 O 7 , K 2 CrO 4 , CrO 3 , etc.), which, despite the fact that they are poisonous, are widely used in galvanic production, in the chemical and electrochemical processing of metals, as well as in the leather, chemical and radio engineering industries.

На текущий момент известен обширный ряд различных методов для очистки водных растворов от соединений шестивалентного хрома: реагентных, в том числе, с применением ферритизации, с использованием сорбентов, безреагентных и сочетающих различные другие приемы. Однако подавляющее большинство из них являются малоэффективными, небезопасными, низкорентабельными, при этом не решают проблемы достаточно полного обезвреживания растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома, и не предусматривают утилизации образующихся осадков (шламов).At the moment, a wide range of different methods are known for purifying aqueous solutions from hexavalent chromium compounds: reagent, including using ferritization, using sorbents, reagent-free and combining various other methods. However, the overwhelming majority of them are ineffective, unsafe, low-profit, while they do not solve the problem of sufficiently complete neutralization of solutions containing hexavalent chromium compounds, and do not provide for the disposal of the resulting precipitation (sludge).

Утилизация шламов в связи со сложностью и нестабильностью их состава, а также с учетом технических трудностей при выделении их в виде осадков из сточных вод и растворов, остается на текущий момент сложной проблемой, особенно в части утилизации с получением товарных продуктов для использования в промышленности и строительстве. В связи с этим из всего многообразия методов очистки хромсодержащих растворов и ингибиторов представляют интерес и будут представлены лишь те, которые позволяют очистить раствор от Cr(VI) и Cr(III) до ПДК, при этом полностью утилизировать полученный осадок с возвратом полезных компонентов в промышленное производство.Disposal of sludge due to the complexity and instability of their composition, as well as taking into account the technical difficulties in separating them in the form of sludge from wastewater and solutions, remains a difficult problem at the moment, especially in terms of disposal with obtaining marketable products for use in industry and construction ... In this regard, out of the whole variety of methods for purifying chromium-containing solutions and inhibitors, only those that allow purifying the solution from Cr (VI) and Cr (III) to MPC are of interest and will be presented, while completely utilizing the resulting precipitate with the return of useful components to industrial production.

Известен способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома, в том числе отработавшего раствора ингибитора коррозии (RU 2678287, опубл. 2019.01.24). Способ включает добавление к ингибитору раствора кислоты, а затем гидразина в составе гидразин-гидрата или его соли. Реакция восстановления Cr(VI) протекает согласно уравнению:A known method of neutralizing aqueous solutions containing hexavalent chromium compounds, including a spent solution of a corrosion inhibitor (RU 2678287, publ. 2019.01.24). The method includes adding an acid solution to the inhibitor, and then hydrazine in the hydrazine hydrate or its salt. The reduction reaction of Cr (VI) proceeds according to the equation:

Figure 00000001
Figure 00000001

Гидразинсодержащий восстановитель вносят с недостатком (в количестве 50-70% от стехиометрии). Далее восстановление ионов Cr(VI) проводят путем добавления металлического железа (в виде стружки или порошка). После этого в реакционный объем добавляют реагенты для осаждения гидроксида Cr(III) и гидроксида железа, проводят нейтрализацию раствора щелочью до значения рН 8-9 и дают полученной пульпе отстояться в течение 2-6 часов для созревания осадка. С помощью фильтра производят разделение осадка и маточного раствора. Полученный раствор содержит только хлориды калия и натрия и может быть слит в общую канализационную систему или непосредственно в акваторию. Обращение с осадком зависит от содержания в нем радионуклидов и может включать либо его отверждение с отправкой на хранение или захоронение, либо сушку с последующей отправкой в контейнере на полигон вредных отходов. К недостаткам известного способа относится необходимость использования ядовитого гидразина, не обеспечивающего при высокой стоимости необходимой эффективности и высокой скорости процесса восстановления Cr(VI) до Cr(III) в кислой среде. Кроме того, остаточное содержание шестивалентного хрома в растворе значительно превышает значение, которое обеспечивается при его восстановлении металлическим железом, причем восстановление металлическим железом требует большого избытка кислоты, которую по завершении процесса необходимо нейтрализовать и утилизировать, что влечет за собой необходимость дополнительного использования реагентов и увеличение расходов.The hydrazine-containing reductant is introduced with a deficiency (in the amount of 50-70% of the stoichiometry). Further, the reduction of Cr (VI) ions is carried out by adding metallic iron (in the form of chips or powder). After that, reagents for precipitation of Cr (III) hydroxide and iron hydroxide are added to the reaction volume, the solution is neutralized with alkali to a pH of 8-9 and the resulting pulp is allowed to settle for 2-6 hours to ripen the sediment. Using a filter, the precipitate and mother liquor are separated. The resulting solution contains only potassium and sodium chlorides and can be discharged into the general sewer system or directly into the water area. Sludge handling depends on its radionuclide content and may involve either solidification and sending for storage or disposal, or drying and then sending it in a container to a hazardous waste landfill. The disadvantages of this method include the need to use poisonous hydrazine, which does not provide the required efficiency and high speed of the process of reduction of Cr (VI) to Cr (III) in an acidic medium at a high cost. In addition, the residual content of hexavalent chromium in the solution significantly exceeds the value that is ensured when it is reduced with metallic iron, and the reduction with metallic iron requires a large excess of acid, which must be neutralized and disposed of at the end of the process, which entails the need for additional use of reagents and an increase in costs. ...

Известен способ обезвреживания водных растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома (RU 2433961, опубл. 2011.11.20), который основан на восстановлении упомянутых соединений растворами гидразина или гидроксиламина. Реакции восстановления протекают в области рН от кислой до слабощелочной без дополнительного введения кислоты или щелочи для изменения рН. К недостаткам известного способа, как и описанного выше, относятся высокая стоимость гидразина и его опасные свойства. Качество отделения гидроксида хрома от раствора является недостаточно высоким из-за очень быстрого загрязнения пор фильтрующего материала мелкими частицами гидроксида. Утилизация образующегося осадка и обезвреживание растворов, содержащих морскую воду, известным способом не предусмотрены.There is a known method of neutralizing aqueous solutions containing hexavalent chromium compounds (RU 2433961, publ. 2011.11.20), which is based on the reduction of the above-mentioned compounds with solutions of hydrazine or hydroxylamine. The reduction reactions take place in the pH range from acidic to slightly alkaline without the additional introduction of acid or alkali to change the pH. The disadvantages of the known method, as described above, include the high cost of hydrazine and its dangerous properties. The quality of separation of chromium hydroxide from the solution is not high enough due to the very rapid contamination of the pores of the filter material with small particles of hydroxide. Disposal of the resulting sediment and neutralization of solutions containing seawater are not provided in a known manner.

Известен способ обезвреживания кислых сточных вод от соединений шестивалентного хрома (RU 2042646, опубл. 1995.08.27), заключающийся в фильтрации сточных вод на материале, изготовленном путем цементации меди на металлизированных алюминием стекловолокнах, при объемной скорости фильтрации 1-10 объемов колонки/ч, при рН<2 и соотношении массы алюминированных волокон к меди (1-500:1). Известный способ обеспечивает восстановление Cr (VI) до трехвалентного состояния и позволяет очищать воду от Cr (VI) до значений ПДК, при этом содержание Cr (III) может превышать ПДК. В итоге полученный раствор оказывается непригодным для слива, тем более на акватории. Достаточно полной очистки и утилизации хромсодержащих сточных вод известный способ не обеспечиваетThere is a known method of neutralizing acidic wastewater from hexavalent chromium compounds (RU 2042646, publ. 1995.08.27), which consists in filtering waste water on a material made by cementation of copper on metallized aluminum glass fibers, at a filtration volume rate of 1-10 column volumes / h, at pH <2 and the ratio of the mass of aluminized fibers to copper (1-500: 1). The known method provides the reduction of Cr (VI) to the trivalent state and allows water to be purified from Cr (VI) to MPC values, while the Cr (III) content may exceed MPC. As a result, the resulting solution turns out to be unsuitable for draining, especially in the water area. The known method does not provide for a sufficiently complete purification and utilization of chromium-containing wastewater.

Известен способ очистки сточных вод гальванических производств от соединений шестивалентного хрома (RU 2550890, опубл. 2015.05.20), предусматривающий контактирование стоков с содержащим железо дисперсным реагентом, в качестве которого используют дробленую железную либо стальную стружку, при одновременном воздействии создаваемого электромагнитом управляемого магнитного поля с последующей нейтрализацией прореагировавшей смеси щелочью и получением гидроксида хрома Cr(ОН)3. К недостаткам известного способа следует отнести его трудоемкость, связанную с предварительной подготовкой, включающей дробление достаточно твердой железной либо стальной стружки, и необходимость использования специального оборудования для создания управляемого магнитного поля. Кроме того, за счет образования рыхлого слоя Fe(OH)3 увеличивается объем образующегося осадка, подлежащего консервации либо захоронению.There is a known method for purifying wastewater from galvanic industries from hexavalent chromium compounds (RU 2550890, publ. 2015.05.20), providing for contacting the effluent with a dispersed reagent containing iron, which is used as crushed iron or steel shavings, while simultaneously exposed to a controlled magnetic field created by an electromagnet with subsequent neutralization of the reacted mixture with alkali and obtaining chromium hydroxide Cr (OH) 3 . The disadvantages of this method include its laboriousness associated with preliminary preparation, including crushing of sufficiently hard iron or steel shavings, and the need to use special equipment to create a controlled magnetic field. In addition, due to the formation of a loose layer of Fe (OH) 3 , the volume of the resulting sediment to be preserved or buried increases.

Наиболее близким к заявляемому является способ утилизации отработанных электролитов хромирования, содержащих соединения шестивалентного хрома (RU 2557608, опубл. 2015.07.27), включающий нейтрализацию электролита 10÷30%-ным водным раствором сульфита натрия Na2SO3 из расчета 3,63÷3,64 мг на 1 мг Cr6+ при рН среды 2,5÷3,0 с последующим осаждением гидроксида Cr3+ путем подщелачивания 10% раствором NaOH до рН 8,0÷9,5. Полученный осадок гидроксида хрома промывают, затем проводят его термообработку в два этапа: сушат при температуре 200÷220°С в течение 1+2 часов, затем прокаливают при температуре 900÷1100°С в течение не менее 1 часа и подвергают металлотермическому восстановлению до металлического хрома.The closest to the claimed method is the method of disposal of spent chromium plating electrolytes containing hexavalent chromium compounds (RU 2557608, publ. 2015.07.27), including neutralizing the electrolyte with a 10-30% aqueous solution of sodium sulfite Na 2 SO 3 at the rate of 3.63 ÷ 3 , 64 mg per 1 mg of Cr 6+ at a pH of 2.5 ÷ 3.0, followed by the precipitation of Cr 3+ hydroxide by alkalinization with 10% NaOH solution to pH 8.0 ÷ 9.5. The resulting precipitate of chromium hydroxide is washed, then heat treatment is carried out in two stages: dried at a temperature of 200 ÷ 220 ° C for 1 + 2 hours, then calcined at a temperature of 900 ÷ 1100 ° C for at least 1 hour and subjected to metallothermal reduction to metal chrome.

К недостаткам известного способа относится сложность отделения мелкодисперсного осадка гидроксида трехвалентного хрома от раствора, что в значительной мере снижает его эффективность, при этом алюминотермическое восстановление оксида Cr(III) требует внесения в реакционную смесь так называемых «подогревающих» добавок, например, оксидов железа Fe2O3, либо нагрева реакционной смеси до 500-600°С, что обусловлено высокой температурой плавления восстанавливаемого металла и образующегося окисла и приводит к удорожанию способа. Обезвреживание растворов, содержащих морскую воду, известным способом не предусматривается.The disadvantages of the known method include the difficulty of separating the finely dispersed precipitate of trivalent chromium hydroxide from the solution, which significantly reduces its efficiency, while the aluminothermal reduction of Cr (III) oxide requires the introduction of so-called "heating" additives into the reaction mixture, for example, iron oxides Fe 2 O 3 , or heating the reaction mixture to 500-600 ° C, which is due to the high melting point of the metal being reduced and the resulting oxide and leads to an increase in the cost of the method. Neutralization of solutions containing sea water in a known manner is not provided.

Задачей изобретения является создание эффективного и высокорентабельного способа утилизации растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома и морскую воду, предусматривающего утилизацию образовавшегося осадка (шлама) с получением товарных продуктов, пригодных для вторичного использования в промышленности.The objective of the invention is to create an efficient and highly profitable method of disposal of solutions containing hexavalent chromium compounds and seawater, providing for the disposal of the formed sediment (sludge) to obtain marketable products suitable for secondary use in industry.

Технический результат способа заключается в повышении эффективности переработки растворов, содержащих соединения шестивалентного хрома и морскую воду, с повышением качества очистки и увеличением рентабельности способа за счет утилизации образующихся осадков с получением товарных продуктов.The technical result of the method is to increase the efficiency of processing solutions containing hexavalent chromium compounds and seawater, with an increase in the quality of purification and an increase in the profitability of the method due to the disposal of the resulting precipitation to obtain marketable products.

Указанный технический результат достигают способом переработки ингибитора коррозии, содержащего соединения шестивалентного хрома, включающим подкисление исходного раствора до рН 2-3, обработку подкисленного раствора сульфитным восстановителем с восстановлением Cr(VI) до Cr(III) и получением осадка гидроксида Cr(III), выделение полученного осадка, подготовку и проведение металлотермической реакции, в котором, в отличие от известного, для нейтрализации подкисленного раствора и восстановления Cr(VI) до Cr(III) в качестве восстановителя используют натриевую соль Na2SO3 либо NaHSO3 в расчетном количестве на 10-40% меньше следующего из стехиометрии уравнения нейтрализации, к полученному раствору добавляют 10-20%-ный раствор железного купороса FeSO4⋅7H2O либо хлорида железа FeCl22О в расчетном количестве, обеспечивающем восстановление оставшегося не восстановленным Cr(VI), после чего упомянутый раствор нейтрализуют раствором щелочи NaOH до рН 8-9, добавляют флоккулянт, отделяют фильтрованием полученный осадок и подвергают его двухступенчатой термообработке, которая включает сушку при 100-120°С в течение не менее 2 ч и термообработку при 300-310°С в течение 60-70 мин, после чего проводят алюминотермическое восстановление обработанного осадка с получением феррохрома и алюминотермического шлака. Способ осуществляют следующим образом.The specified technical result is achieved by the method of processing a corrosion inhibitor containing hexavalent chromium compounds, including acidifying the initial solution to pH 2-3, treating the acidified solution with a sulfite reducing agent with the reduction of Cr (VI) to Cr (III) and obtaining a Cr (III) hydroxide precipitate, isolation the resulting precipitate, preparation and conduct of a metallothermal reaction, in which, unlike the known one, sodium salt Na 2 SO 3 or NaHSO 3 is used as a reducing agent in a calculated amount per 10 to neutralize the acidified solution and reduce Cr (VI) to Cr (III) -40% less than the following from the stoichiometry of the neutralization equation, a 10-20% solution of ferrous sulfate FeSO 4 ⋅7H 2 O or iron chloride FeCl 2 4H 2 O is added to the resulting solution in a calculated amount that ensures the recovery of the remaining unreduced Cr (VI) , after which the mentioned solution is neutralized with an alkali solution of NaOH to pH 8-9, a flocculant is added, and filtering the resulting precipitate and subjecting it to a two-stage heat treatment, which includes drying at 100-120 ° C for at least 2 hours and heat treatment at 300-310 ° C for 60-70 minutes, after which the aluminothermal reduction of the treated precipitate is carried out to obtain ferrochrome and aluminothermic slag. The method is carried out as follows.

Хромсодержащий раствор помещают в реактор с перемешивающим устройством с частотой вращения 600-900 об/мин и при постоянном перемешивании добавляют к нему раствор серной кислоты до достижения рН<3,0 (2-3). Далее восстанавливают Cr(VI) до Cr(III) добавлением восстановителя, выбранного из следующего ряда: NaHSO3, Na2SO3, Na2S2O5, Na2S2O4, в количестве на 10-40% меньше расчетного, которое следует по стехиометрии из соответствующего уравнения нейтрализации:The chromium-containing solution is placed in a reactor with a stirring device at a rotational speed of 600-900 rpm and a sulfuric acid solution is added to it with constant stirring until a pH <3.0 (2-3) is reached. Next, Cr (VI) is reduced to Cr (III) by adding a reducing agent selected from the following series: NaHSO 3 , Na 2 SO 3 , Na 2 S 2 O 5 , Na 2 S 2 O 4 , in an amount 10-40% less than the calculated , which follows by stoichiometry from the corresponding neutralization equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

На второй стадии переработки, также при перемешивании, полученный раствор обрабатывают 10-20%-ным раствором соли двухвалентного железа, преимущественно железного купороса FeSO4⋅7H2O либо четырехводного хлорида железа FeCl2⋅4H2O, содержащим расчетное количество соли железа, необходимое для восстановления Cr(VI), оставшегося невосстановленным после обработки восстановителем.At the second stage of processing, also with stirring, the resulting solution is treated with a 10-20% solution of ferrous salt, mainly ferrous sulfate FeSO 4 ⋅7H 2 O or tetrahydrous iron chloride FeCl 2 ⋅ 4H 2 O, containing the calculated amount of iron salt required for the reduction of Cr (VI) remaining unreduced after treatment with a reducing agent.

На следующей стадии переработки реакционную смесь нейтрализуют раствором NaOH до рН 8-9 и добавляют флокулянт. После перемешивания образовавшийся осадок отделяют фильтрованием, а полученный при этом осветленный раствор, подвергающийся периодическому контролю на содержание Cr(VI) и Cr(III), при уровне последних ниже ПДК может быть слит непосредственно в акваторию.At the next stage of processing, the reaction mixture is neutralized with NaOH solution to pH 8-9 and a flocculant is added. After stirring, the formed precipitate is separated by filtration, and the resulting clarified solution, which is subjected to periodic monitoring for the content of Cr (VI) and Cr (III), at a level of the latter below the MPC, can be drained directly into the water area.

При обработке предлагаемым способом очищенный раствор не содержит посторонних соединений, чужеродных для морской воды, которые могли бы рассматриваться как загрязняющие. Его качественный состав практически идентичен составу морской воды.When processed by the proposed method, the purified solution does not contain foreign compounds foreign to sea water, which could be considered as polluting. Its qualitative composition is almost identical to that of seawater.

Отфильтрованный осадок, представляет собой смесь гидратированных оксидов трехвалентного хрома и трехвалентного железа, обеспечивающую после термообработки достаточную энергетику для осуществления алюминотермической реакции без использования добавочного нагревания и дополнительных «разогревающих» добавок.The filtered precipitate is a mixture of hydrated oxides of trivalent chromium and trivalent iron, which after heat treatment provides sufficient energy to carry out the aluminothermic reaction without the use of additional heating and additional "heating" additives.

Термообработку отфильтрованного осадка в две ступени и подготовку реакционной массы для алюминотермии осуществляют известным способом, описанным в патенте RU 2674206, опубл. 2018.12.05. Осадок сушат при 100-120°С в течение не менее 2 часов, а затем подвергают термообработке при 300-310°С в течение 60-70 минут. Обработанный осадок смешивают с алюминиевой крупкой в массовом соотношении (3,0-3,2): 1The heat treatment of the filtered precipitate in two stages and the preparation of the reaction mass for aluminothermy is carried out in a known manner described in patent RU 2674206, publ. 2018.12.05. The precipitate is dried at 100-120 ° C for at least 2 hours, and then subjected to heat treatment at 300-310 ° C for 60-70 minutes. The treated sludge is mixed with aluminum grains in a mass ratio (3.0-3.2): 1

Подготовленную реакционную массу загружают в тигель, который помещают в аппарат для металлотермического восстановления шламов, описанный в патенте RU 2419659, опубл. 2011.05.27, и инициируют алюминотермическую реакцию. После окончания реакции извлекают образовавшийся спек, отделяют королек металлического сплава и отправляют его на вторичное использование в качестве металлического лома.The prepared reaction mass is loaded into a crucible, which is placed in an apparatus for metallothermal recovery of sludge, described in patent RU 2419659, publ. 2011.05.27, and initiate an aluminothermic reaction. After the end of the reaction, the formed cake is removed, the bead of the metal alloy is separated and sent for recycling as scrap metal.

Алюминотермический шлак, который по химическому составу представляет собой корунд, дробят и используют в качестве абразива, например, в пескоструйных установках.Aluminothermic slag, which is corundum in chemical composition, is crushed and used as an abrasive, for example, in sandblasting machines.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

Для перемешивания реакционной смеси использовали кавитационную мешалку с частотой вращения 900 об/мин.A cavitation mixer with a rotational speed of 900 rpm was used to stir the reaction mixture.

Для эффективного осаждения образовавшейся суспензии с получением осадка добавляли катионный флокулянт Praestol 650 TR в виде водного раствора с концентрацией 1 г/л.For effective sedimentation of the resulting suspension to obtain a sediment, the cationic flocculant Praestol 650 TR was added in the form of an aqueous solution with a concentration of 1 g / L.

Определение содержания Cr(VI) и Cr(III) в очищенной морской воде проводили методом атомной абсорбции (ААС) с использованием спектрометра Thermo Scientific SOLAAR M Series (Thermo, США).The determination of the content of Cr (VI) and Cr (III) in purified seawater was carried out by atomic absorption (AAS) using a Thermo Scientific SOLAAR M Series spectrometer (Thermo, United States).

Сушку выделенного осадка проводили в сушильном шкафу с принудительной конвекцией BinderFD53.The separated precipitate was dried in a BinderFD53 forced convection oven.

Для термообработки использовали муфельную печь NaberthermL9/13/B180.For heat treatment, a Nabertherm L9 / 13 / B180 muffle furnace was used.

Элементный состав образцов металла и шлака определяли энергодисперсионным рентгенофлуоресцентным методом на приборе Shimadzu EDX 800 HS.The elemental composition of metal and slag samples was determined by the energy-dispersive X-ray fluorescence method using a Shimadzu EDX 800 HS instrument.

Идентификацию фаз образца полученного алюминотермического шлака осуществляли с помощью рентгенофазового анализа (РФА) на многоцелевом рентгеновском дифрактометре «D8 Advance» (Bruker AXS, Германия).The phase identification of the sample of the obtained aluminothermal slag was carried out using X-ray phase analysis (XRD) on a D8 Advance multipurpose X-ray diffractometer (Bruker AXS, Germany).

Пример 1Example 1

Брали 500 мл раствора ингибитора коррозии, содержащего 100 мг/л Cr(VI) в морской воде, подкисляли с помощью 0,2 мл раствора серной кислоты с плотностью 1,26 г/см3. Первичное восстановление Cr(VI) осуществляли добавлением 1,2 мл (на 40% меньше расчетного) 10%-ного раствора сульфита натрия Na2SO3 при перемешивании в течение 30 минут. Довосстановление Cr(VI) вели при продолжающемся перемешивании внесением 3,5 мл 10%-ного раствора железного купороса FeSO4⋅7H2O. Подщелачивание проводили 10%-ным раствором NaOH до рН 8,2. После образования суспензии зеленовато-коричневого цвета добавляли 0,5 мл водного раствора флокулянта. Спустя 10 минут отделяли выпавший осадок и определяли содержание хрома в очищенной воде. Содержание Cr(VI) и Cr(III) в очищенной воде составило < 0,1 мг/л (ПДК для Cr(VI) составляет 0,1 мг/л, для Cr(III) - 0,6 мг/л).Took 500 ml of a corrosion inhibitor solution containing 100 mg / l Cr (VI) in seawater, acidified with 0.2 ml of a sulfuric acid solution with a density of 1.26 g / cm 3 . The primary reduction of Cr (VI) was carried out by adding 1.2 ml (40% less than the calculated) 10% sodium sulfite Na 2 SO 3 solution with stirring for 30 minutes. Additional reduction of Cr (VI) was carried out with continued stirring by adding 3.5 ml of a 10% solution of ferrous sulfate FeSO 4 ⋅7H 2 O. Alkalization was carried out with a 10% NaOH solution to pH 8.2. After the formation of a greenish-brown suspension, 0.5 ml of an aqueous solution of flocculant was added. After 10 minutes, the precipitate that formed was separated and the chromium content in the purified water was determined. The content of Cr (VI) and Cr (III) in the purified water was <0.1 mg / L (MAC for Cr (VI) is 0.1 mg / L, for Cr (III) - 0.6 mg / L).

Пример 2Example 2

Брали 500 мл раствора ингибитора коррозии, содержащего 2000 мг/л Cr(VI) и подкисляли 6,7 мл раствора серной кислоты с плотностью 1,26 г/см3. Первичное восстановление вели добавлением 13,5 мл (на 10% меньше расчетного) 20%-ного раствора бисульфита натрия NaHSO3 в течение 30 минут. Довосстановление Cr(VI) вели при продолжающимся перемешивании путем внесения 8,0 мл 20%-ного раствора четырехводного хлорида железа FeCl2⋅4H2O. Подщелачивание проводили 10%-ным раствором NaOH до рН 8,3. Для эффективного осаждения образовавшейся суспензии добавляли 0,5 мл катионного флокулянта. Через 10 минут отделяли образовавшийся осадок и определяли содержание хрома в очищенной воде. Содержание Cr(VI) и Cr(III) в очищенной воде составило < 0,1 мг/литр.Took 500 ml of a corrosion inhibitor solution containing 2000 mg / l Cr (VI) and acidified 6.7 ml of a sulfuric acid solution with a density of 1.26 g / cm 3 . The primary reduction was carried out by adding 13.5 ml (10% less than the calculated) 20% sodium bisulfite NaHSO 3 solution for 30 minutes. Additional reduction of Cr (VI) was carried out with continued stirring by adding 8.0 ml of a 20% solution of tetrahydrous iron chloride FeCl 2 ⋅ 4H 2 O. Alkalization was carried out with 10% NaOH solution to pH 8.3. For effective sedimentation of the resulting suspension, 0.5 ml of a cationic flocculant was added. After 10 minutes, the formed precipitate was separated and the chromium content in the purified water was determined. The content of Cr (VI) and Cr (III) in the purified water was <0.1 mg / liter.

Осадок, полученный по двум примера, объединяли, сушили при 110°С в течение 2 часов, а затем подвергали термообработке при 300°С в течение 1 часа. Состав для алюминотермии, полученный смешиванием подготовленного осадка с алюминиевой крупкой в массовом соотношении (3,0-3,2):1, помещали в графитовый тигель и подвергали алюминотермическому восстановлению. Полученный спек дробили с получением королька металла и алюминотермического шлака.The precipitate obtained in two examples was combined, dried at 110 ° C for 2 hours, and then subjected to heat treatment at 300 ° C for 1 hour. The composition for aluminothermy, obtained by mixing the prepared precipitate with aluminum grains in a mass ratio (3.0-3.2): 1, was placed in a graphite crucible and subjected to aluminothermic reduction. The resulting cake was crushed to obtain a metal bead and aluminothermic slag.

Содержание хрома в корольке металла составило 26,24%, остальное - восстановленное железо и примеси; содержание хрома в алюминотермическом шлаке - 1,42%.The chromium content in the metal bead was 26.24%, the rest was reduced iron and impurities; the chromium content in the aluminothermic slag is 1.42%.

Идентификацию фаз образца полученного алюминотермического шлака осуществляли с помощью рентгенофазового анализа (РФА). Как свидетельствует дифрактограмма, приведенная в графическом приложении, хром в алюминотермическом шлаке находится в виде алюминиево-хромового оксида (Al0,9Cr0,1)2O3 в спеченном закапсулированном виде; он не способен к выщелачиванию в условиях почвенной кислотности и не представляет опасности для окружающей природной среды.The phase identification of the sample of the obtained aluminothermic slag was carried out using X-ray phase analysis (XRD). As evidenced by the diffractogram given in the graphical appendix, chromium in the aluminothermic slag is in the form of aluminum-chromium oxide (Al 0.9 Cr 0.1 ) 2 O 3 in a sintered encapsulated form; it is incapable of leaching under conditions of soil acidity and does not pose a threat to the natural environment.

Наличие в алюминотермическом шлаке соединения магния объясняется использованием магниевого порошка для инициации алюминотермической реакции. Наличие соединений кремния связано с использованием песка для создания режима отвода газообразных продуктов реакции. Помимо этого некоторое количество магния могло оказаться в утилизируемых продуктах из морской воды.The presence of a magnesium compound in the aluminothermal slag is explained by the use of magnesium powder to initiate the aluminothermic reaction. The presence of silicon compounds is associated with the use of sand to create a mode for removing gaseous reaction products. In addition, some of the magnesium could be in the waste products from the sea water.

Claims (1)

Способ переработки ингибитора коррозии, содержащего соединения шестивалентного хрома, включающий подкисление исходного раствора до рН 2-3, обработку подкисленного раствора восстановителем с восстановлением Cr(VI) до Cr(III) и получением осадка гидроксида Cr(III), выделение полученного осадка и проведение металлотермической реакции, отличающийся тем, что для нейтрализации подкисленного раствора и восстановления Cr(VI) до Cr(III) в качестве восстановителя используют натриевую соль Na2SO3 либо NaHSO3 в расчетном количестве на 10-40% меньше следующего из стехиометрии уравнения нейтрализации, к полученному раствору добавляют 10-20%-ный раствор железного купороса FeSO4⋅7H2O либо хлорида железа FeCl2⋅4Н2О в расчетном количестве, обеспечивающем восстановление оставшегося не восстановленным Cr(VI), после чего упомянутый раствор нейтрализуют раствором щелочи NaOH до рН 8-9, добавляют флокулянт, отделяют фильтрованием полученный осадок и подвергают его двухступенчатой термообработке, которая включает сушку при 100-120°С в течение не менее 2 ч и термообработку при 300-310°С в течение 60-70 мин, после чего проводят алюминотермическое восстановление обработанного осадка с получением феррохрома и алюминотермического шлака.A method for processing a corrosion inhibitor containing hexavalent chromium compounds, including acidifying the initial solution to pH 2-3, treating the acidified solution with a reducing agent with the reduction of Cr (VI) to Cr (III) and obtaining a precipitate of Cr (III) hydroxide, isolating the resulting precipitate and carrying out metallothermic reaction, characterized in that, to neutralize the acidified solution and reduce Cr (VI) to Cr (III), the sodium salt Na 2 SO 3 or NaHSO 3 is used as a reducing agent in a calculated amount 10-40% less than the following from the stoichiometry of the neutralization equation, to the resulting solution is added with a 10-20% solution of ferrous sulfate FeSO 4 ⋅7H 2 O or iron chloride FeCl 2 ⋅ 4H 2 O in a calculated amount ensuring the recovery of the remaining unreduced Cr (VI), after which the said solution is neutralized with an alkali solution of NaOH to pH 8-9, add a flocculant, separate the resulting precipitate by filtration and subject it to a two-stage heat treatment, which includes drying at 100-120 ° C for at least 2 hours and heat treatment at 300-310 ° C for 60-70 minutes, after which the aluminothermal reduction of the treated sludge is carried out to obtain ferrochrome and aluminothermic slag.
RU2019142042A 2019-12-16 2019-12-16 Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water RU2731269C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142042A RU2731269C1 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019142042A RU2731269C1 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2731269C1 true RU2731269C1 (en) 2020-09-01

Family

ID=72421618

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019142042A RU2731269C1 (en) 2019-12-16 2019-12-16 Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2731269C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2796659C1 (en) * 2022-12-26 2023-05-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method for recovery of hexavalent chromium from process waste

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1148836A1 (en) * 1982-12-24 1985-04-07 Предприятие П/Я Г-4427 Method of removing sexivalent chromium from waste water
US5000858A (en) * 1989-07-17 1991-03-19 Coltec Industries Inc. Method for removing hexavalent chromium from water
JP2000254665A (en) * 1999-03-11 2000-09-19 Kurita Water Ind Ltd Treatment method for wastewater containing hexavalent chromium
RU2557608C1 (en) * 2014-04-03 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of recycling spent chrome plating electrolytes
CN103739118B (en) * 2014-01-06 2016-01-20 博天环境集团股份有限公司 The treatment process of analysis
RU2698810C2 (en) * 2017-12-20 2019-08-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of extracting chromium (vi) from solutions to obtain iron-chromium precipitate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1148836A1 (en) * 1982-12-24 1985-04-07 Предприятие П/Я Г-4427 Method of removing sexivalent chromium from waste water
US5000858A (en) * 1989-07-17 1991-03-19 Coltec Industries Inc. Method for removing hexavalent chromium from water
JP2000254665A (en) * 1999-03-11 2000-09-19 Kurita Water Ind Ltd Treatment method for wastewater containing hexavalent chromium
CN103739118B (en) * 2014-01-06 2016-01-20 博天环境集团股份有限公司 The treatment process of analysis
RU2557608C1 (en) * 2014-04-03 2015-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of recycling spent chrome plating electrolytes
RU2698810C2 (en) * 2017-12-20 2019-08-30 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Method of extracting chromium (vi) from solutions to obtain iron-chromium precipitate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2806355C1 (en) * 2020-12-31 2023-10-31 ВИСДРИ ИНЖИНИРИНГ энд РИСЕРЧ ИНКОРПОРЕЙШН ЛИМИТЕД Mixed acid solution treatment system
RU2796659C1 (en) * 2022-12-26 2023-05-29 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Method for recovery of hexavalent chromium from process waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4943377A (en) Method for removing dissolved heavy metals from waste oils, industrial wastewaters, or any polar solvent
CN107324303B (en) Method for separating refined iron and chromium from multi-metal hazardous waste
KR102201805B1 (en) A method for the treatment of metals
RU2674206C1 (en) Method of complex processing of wastewater galvanic production
WO2019077302A1 (en) Polyferric sulphate solution
JP4306394B2 (en) Cement kiln extraction dust processing method
JP6036875B2 (en) Method for hydrometallizing nickel oxide ore
Shayakhmetova et al. Magnesium and silicon recovery from chrysotile asbestos waste of the deposit Zhitikara, Kazakhstan
CN112978994A (en) Method for treating stainless steel pickling wastewater and synchronously synthesizing secondary iron mineral
Heuss-Aßbichler et al. A new procedure for recovering heavy metals in industrial wastewater
RU2731269C1 (en) Processing method of corrosion inhibitor containing compounds of hexavalent chromium and sea water
JP4306422B2 (en) Cement kiln extraction dust processing method
JP5206453B2 (en) Cement kiln extraction dust processing method
Demirel et al. Removal of Cu, Ni and Zn from wastewaters by the ferrite process
Adekola et al. Dissolution kinetics of kaolin mineral in acidic media for predicting optimal condition for alum production
KR100227519B1 (en) Hydrometallurgical treatment for the purification of waelz oxides through lixiviation with sodium carbonate
RU2116978C1 (en) Ferritization-involving method of stabilizing electroplating sludges
RU2142918C1 (en) Method of cleaning industrial waste water from ions of heavy metals
BØrve et al. Norzink removal of cobalt from zinc sulphate electrolytes
RU2601333C1 (en) Method for deposition of heavy nonferrous metals from industrial solutions and/or wastes
Twidwell et al. Treatment of metal finishing sludge for detoxification and metal value
Sithole et al. Evaluation of hydrazine, dimethylamine borane and glyoxylic acid as reducing agents in reductive precipitation.
RU2110486C1 (en) Method for processing of exhausted solutions comprising compounds of hexavalent chromium
RU2791260C1 (en) Method for purification of washing wastewater from hexavalent chromium
RU2698810C2 (en) Method of extracting chromium (vi) from solutions to obtain iron-chromium precipitate