Технологiя утилiзацii нiкелю та марганцю у виробництвi синтетичних алмазiв
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Cl, H2SO4 i силiкати. Роздiлення цiСФi сумiшi представляСФ дуже складне технологiчне завдання, при цьому одержанi шлами у виглядi складних зСФднань в якi входять MnO2, NiO, Cr2O3 не СФ лiквiдними на хiмiчному ринку i достатньо складнi в переробцi.
Одним з ефективних методiв зниження утворення токсичних вiдходiв може бути роздiлення потоку зСФднання нiкелю i марганцю i потоку зСФднання хрому, що мiстить, що мiстить, з подальшою утилiзацiСФю цих металiв. РЗх роздiльна утилiзацiя дозволяСФ органiзувати замкнутий цикл з практично повною вiдсутнiстю токсичних вiдходiв. На практицi це можливо при вiддiленнi двох рiдких потокiв один вiд одного: потоку що утворюСФться на стадii витягання металiв-каталiзаторiв i потоку графiту, що утворюСФться на стадii окислення. Розчини, що одержуються пiсля витягання металiв-каталiзаторiв, мiстять велику кiлькiсть iонiв цих металiв. В основному це розчини HCl рiзноi концентрацii з пiдвищеним вмiстом зСФднань марганцю i нiкелю [7].
Слiд зазначити, що в розчинах одержуваних в результатi обробки продуктiв синтезу алмазiв HCl можливi значнi коливання концентрацiй розчинених компонентiв. Причиною цих коливань СФ з одного боку екзотермiчнiсть процесу розчинення металiв, а звiдси як наслiдок неконтрольованiсть температури проведення процесу, а з iншого боку той факт, що процес витягання металiв проводять кiлька разiв з кiнцевою промивкою твердоi фази водою. Цей факт слiд врахувати при подальшому виборi методу утилiзацii вiдходiв.
1.3 Основнi методи утилiзацii вiдходiв
РЖснують багато засобiв утилiзацii нiкелю, марганцю та iх сумiшi, коли неможливо утилiзувати окремо.
Серед основних методiв утилiзацii зСФднань нiкелю можна видiлити наступнi: фiзичнi методи; сорбцiйнi методи; електро-хiмiчнi методи; з використанням цементацii; осадження фосфатами; осадження реагентами, що мiстять сiрку; осадження карбонатами; осадження гiдроксидами.
Серед методiв по утилiзацii зСФднань марганцю слiд зазначити такi: фiзичнi методи; сорбцiйнi методи; осадження сульфiдами; осадження гiдроксидами, осадження фосфатами та використання окисникiв.
Про методи утилiзацii нiкелю та марганцю при iх одночаснiй присутностi описано детальнiше.
1.3.1 Фiзичнi методи
Вiдомий спосiб видiлення хлоридiв марганцю i нiкелю з розчинiв насиченням iх газоподiбним хлороводнем. Для цього використовують газ, одержаний при вiдновленнi хлоридiв цих металiв до металу за допомогою водню. Однак фiзичнi методи володiють рядом недолiкiв: використання токсичних i вибухонебезпечних реагентiв, високi енергетичнi витрати на проведення методу, висока тривалiсть процесу.
1.3.2 Електрохiмiчнi методи
Застосування гальванокоагуляцii для очищення стiчних вод вiд зСФднань нiкелю i марганцю. Пропонований метод заснований на використаннi ефекту короткозамкнутого гальванiчного елементу, помiщеного в оброблюваний розчин. РЖде витягання металiв як гальванiчних пар: FeCu, FеC, MgC i т.д. При очищеннi стiчних вод iз здiйсненням iнтенсивноi аерацii повiтрям, концентрацiя цих металiв в очищенiй водi досягаСФ по 0,1 мг/л.
З розчинiв пiсля стадii витягання металiв HCl при збагаченнi надтвердих матерiалiв запропоновано витягувати нiкель, шляхом електрохiмiчноi екстракцii на нерозчинних анодах. Оптимальною концентрацiСФю видiлення нiкелю з розчинiв СФ 1040 г/л.
Хоча, вживанi електрохiмiчнi методи володiють поряд недолiкiв: проведення процесу при температурi 340345 К, висока чутливiсть до концентрацiй компонентiв розчину, велика тривалiсть процесу, неможливiсть досягнення норм гранично допустимi викиди по забруднюваних компонентах за одну стадiю i високi енергетичнi витрати.
1.3.3 Сорбцiйнi методи
Вiдомий спосiб очищення стокiв металургiйних пiдприСФмств вiд марганцю, нiкелю i залiза. Спосiб полягаСФ у фiльтруваннi стiчних вод через шар адсорбенту фракцiСФю 0,61,25 мм iз швидкiстю фiльтрування 0,68 м/ч. Як адсорбенти використовують мiнерали кальцiю силiкатiв складу 2CaOSiO2 i 3CaOSiO2. При початковiй концентрацii марганцю, залiза i нiкелю в стоках 1,3 i 1 мг/л вiдповiдно спосiб дозволяСФ одержувати в результатi очищення стiчнi води з концентрацiСФю цих металiв 0,045; 0,04; 0,03 мг/л. У разi присутностi в стоках тiльки одного з трьох металiв, кiнцева концентрацiя його знаходиться на тому ж рiвнi.
Таким чином, використовуваний метод маСФ недолiки: застосування тiльки для очищення розбавлених розчинiв, велика тривалiсть процесу.
1.3.4 Використання цементацii
РозглядаСФться можливiсть очищення розчину, що мiстить 25 г/л марганцю, 0,2 г/л нiкелю i 0,02 г/л кобальту з використанням цементацii. Очищення вiд домiшок нiкелю i кобальту здiйснювалося введенням марганцевого пилу або невеликих шматочкiв. Вивчення проводили для розчинiв MnSO4, що мiстили, при рН=57. В результатi проведених дослiджень було одержано, що тiльки при тридцятикратному надлишку марганцю, що вводиться, при температурi 298 K концентрацiя нiкелю знизилася до 40 мг/л. При використаннi пiдвищеноi температури i як вiдновник SO2, зниження концентрацii нiкелю в розчинi не спостерiгалося.
Одним з недолiкiв використання цементацii СФ велика витрата металевого марганцю. Крiм того, даний метод не дозволяСФ досягати гранично допустимих викидiв по нiкелю.
1.3.5 Осадження сiрковмiсними реагентами
РЖснуСФ процес очищення розчинiв, що мiстять 25 г/л марганцю, 150 г/л (NH4)2SO4, 0,25 г/л нiкелю. Як сульфiди використовували сульфiди марганцю, амонiю