Букин В.И., Игумнов М.С. и др. Переработка производственных отходов и вторичных сырьевых ресурсов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы

Подождите немного. Документ загружается.

Глава 4.

Рис. 4.8.7. Схема электрохимической переработки отработанных

солянокислых медьсодержащих травильных растворов.

Отработанный раствор католита после корректиров-

ки концентрации пероксида водорода и меди (II) возвра-

щают на стадию травления.

По сравнению с экстракционной схемой данная схе-

ма имеет меньше технологических стадий и не использует

экстрагентов, но она не позволяет получать сразу товар-

ную фольгу.

Промывные воды, образующиеся при никелировании,

являются одним из наиболее характерных примеров дан-

ного вида отходов. Для извлечения из них никеля могут быть

использованы методы электроэкстракции на катодах с вы-

сокоразвитой поверхностью или электрофлотации. Выбор

способа определяется концентрацией никеля и наличия при-

месей. При концентрации никеля 0,5-5,0 г/л применяется

электроэкстракция, а при 50-100 мг/л - электрофлотация.

Процесс электрофлотации основан на флотации твёр-

дых частичек нерастворимых соединений (гидроксидов или

фосфатов) пузырьками газа Н

, образующихся при элек-

тролизе воды на катоде и аноде, разделенных мембраной.

В процессе электролиза, изменяя плотность тока на элект-

родах, можно регулировать рН раствора и скорость выде-

193

ления пузырьков газа, необходимых для эффективной

флотации. Введение в раствор небольших количеств (2-

5 мг/л) флокулянтов (ВК-1 или полиакриламид) или коа-

гулянтов (РеС1

) улучшает кинетику процесса и повыша-

ют извлечение никеля в виде №(ОН)

. Степень извлечения

никеля может быть увеличена, если использовать Ка

Р0

так как растворимость фосфата никеля меньше раствори-

мости гидроксида никеля. Применяя электрофлотацию из

раствора, содержащего 50-100 мг/л никеля, можно полу-

чить раствор с концентрацией никеля менее 1 мг/л. При

этом извлечение никеля достигает 98%.

/\ ПЕРЕРАБОТКА

ЧЛ ХЛОРИДНЫХ СОЛЕВЫХ

• У • ОТХОДОВ

В процессе переработки лопаритового концентрата

методом хлорирования [17, 18] в хлораторе образуются

высококипящие хлориды редкоземельных элементов, ко-

торые концентрируются в расплаве хлоридов щелочных

и щелочноземельных металлов и являются источником

для получения редкоземельных металлов [112]. Парога-

зовая смесь, состоящая из низкокипящих хлоридов и ок-

сихлоридов ниобия, тантала, титана, железа, алюминия,

а также редкоземельных металлов, тория, урана, продук-

тов их распада, не прореагировавших частиц лопарита и

кокса, направляется из хлоратора в систему конденсации

и очистки [17, 18].

При орошении парогазовой смеси расплавом отрабо-

танного электролита магниевого производства, основой

которого является хлорид калия, происходит очистка хло-

ридов титана, ниобия и тантала от примесей. По мере на-

копления в расплаве примесей его сливают. Плав является

радиоактивным отходом производства и подлежит пере-

работке или захоронению.

104

Глава 4.

Существует схема переработки плава солевого ороси-

тельного фильтра (СОФ) [190], которая состоит из следую-

щих технологических стадий: растворение плава в воде, изо-

морфное соосаждение изотопов радия и других радиоактив-

ных элементов с сульфатом бария (при смешении хлорида

бария с серной кислотой), нейтрализация раствора извест-

ковым молоком, фильтрация, сушка осадка и захоронение

радиоактивного осадка на спецполигоне.

Данная технология переработки плава СОФ имеет

много недостатков, например, образование большого

объёма труднофильтруемых радиоактивных осадков, боль-

шие капитальные затраты на строительство спецхранилищ

для радиоактивных отходов, потери ниобия, тантала, ред-

коземельных металлов с осадком захоронения, опасность

попадания радиоактивных продуктов в почву и водоёмы

и т. д.

Были предприняты попытки по совершенствованию

данной технологии [191], которые не привели к положитель-

ным результатам.

В этой связи предложена схема переработки плава

СОФ (рис. 4.9.1), в основу которой положен процесс элек-

троэкстракции с использованием жидкого цинкового ка-

тода. Следует отметить, что жидкие катоды из цинка, свин-

ца, олова, алюминия и магния широко применяют в про-

цессах электрохимического выделения металлов из рас-

плавленных сред [192]. Достоинством жидких катодов яв-

ляется то, что выделяемый металл, растворяясь в жидком

катоде, снижает свою активность [193, 194], а это в свою

очередь приводит к значительной деполяризации по срав-

нению с твёрдым электродом [195] и существенному уве-

личению выхода по току.

Так, при осаждении редкоземельных металлов иттрия

и гадолиния [196], тория [197] и циркония [198] на жидком

цинковом катоде процесс электролиза идёт с выходом по

току, близким к 100%.

По предлагаемой схеме процесс электролиза плава

СОФ ведут в две стадии.

195

Рис. 4.9.1 .Схема переработки плава солевого

оросительного фильтра (СОФ).

196

Глава 4.

На первой стадии процесс электролиза осуществляют

при соотношении в расплаве компонентов 2п: плав: КС1 =

1:2,5:2,5 и 1

= 5 кА/м

. В результате получают катодный

продукт, который после выделения цинка вакуумной дис-

тилляцией направляют в спецхранилище, и электролит, ко-

торый идёт на вторую стадию электролиза. Процесс ведут

= 10 кА/м

. Катодный продукт подвергают вакуумной

дистилляции для отделения цинка, а остаток возвращают

на стадию хлорирования. Часть отработанного электроли-

та (50%) возвращают на первую стадию электролиза, а вто-

рую его часть направляют на стадию растворения с после-

дующим осаждением радиоактивных компонентов, нейтра-

лизацией раствора и отделения осадка фильтрацией. Оса-

док после сушки направляют в спецхранилище, а фильтрат

в систему сбросных вод.

Следует отметить, что осадок хорошо фильтруется, а

его объём в 2-3 раза меньше объёма, получаемого при пере-

работке СОФ без электрохимической обработки. Кроме

того, при использовании данной схемы удаётся возвратить

в процесс на стадию хлорирования до 88% редкоземельных

элементов и до 98% ниобия и тантала.

197

Литература

1. Вольский А.Н., Сергиевская Е.М. Теория металлургичес-

ких процессов. - М.: Металлургия, 1968. - 344 с.

2. Погорелый А.Д. Теория металлургических процессов. -

М.: Металлургия, 1971. - 504 с.

3. Ванюков А.В., Зайцев В.Я. Теория пирометаллургических

процессов. - М.: Металлургия, 1973. - 504 с.

4. Теория металлургических процессов. / Рыжонков Д.И., Ар-

сентьев П.П., Яковлев В.В. и др. - М.: Металлургия, 1989.

- 392 с.

5. Хабаши Ф. Основы прикладной металлургии. В двух то-

мах. Т. 2. Гидрометаллургия. / Пер. с англ. - М.: Метал-

лургия, 1975. - 392 с.

6. Зеликман А.Н., Вольдман Г.М., Белявская Л.В. Теория

гидрометаллургических процессов. - М.: Металлургия,

1983.-424 с.

7. Вольдман Г.М., Зеликман А.Н. Теория гидрометаллурги-

ческих процессов. - М.: Металлургия, 1993. - 400 с.

8. Кубашевский О., Гопкинс Б. Окисление металлов и спла-

вов. /Пер. с англ. - М.: Металлургия, 1965. - 428 с.

9. Основы металлургии. Т. IV. Редкие металлы. / Под ред.

Грейвера Н.С., Сажина Н.П., Стригина И.А. - М.: Ме-

таллургия, 1967. - 644 с.

10. Ягодин Г.А., Синегрибова О.А., Чекмарёв А.М. Техно-

логия редких металлов в атомной технике. - М.: Атомиз-

дат, 1974. - 344 с.

198

Глава 4.

11. Химия и технология редких и рассеянных элементов. / Под

ред. К.А. Большакова. - М.: Высшая щкола, 1976. Ч. I -

368 с. Ч. II - 360 с. Ч. III - 320 с.

12. Коленкова М.А., Крейн О.Е. Металлургия рассеянных и

лёгких редких металлов. - М.: Металлургия, 1977. - 360 с.

13. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. В

3-х книгах. Кн. 1. / Коровин С.С, Зимина Г.В., Резник

А.М. и др. / Под ред. С.С. Коровина - М.: МИСиС, 1996.

- 376 с.

14. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. В

3-х книгах. Кн. 2. / Коровин С.С, Дробот Д.В., Фёдо-

ров П.И. / Под ред. С.С. Коровина. М.: МИСиС, 1999.

- 464 с.

15. Черепнёв А.А. Проблемы хлорирования в области ред-

ких и рассеянных элементов.- М.-Л.: Металлургиздат,

1940.-104 с.

16. Морозов И.С. Применение хлора в металлургии редких и

цветных металлов. - М.: Наука, 1966. - 254 с.

17. Коршунов Б.Г., Стефанюк С.Л. Введение в хлорную ме-

таллургию редких элементов. - М.: Металлургия, 1970. -

344 с.

18. Дробот Д.В., Чуб А.В., Крохин В.А., Мальцев Н.А. Про-

блемы применения хлорных методов в металлургии ред-

ких металлов. - М.: Металлургия, 1991. - 191 с.

19. Каплан Г.Е., Силина Г.Ф., Остроушко Ю.И. Электролиз

в металлургии редких металлов. - М.: Металлургиздат,

1963. - 360 с.

20. Антипин Л.Н., Важенин С.Ф. Электрохимия расплавлен-

ных солей. - М.: Металлургиздат, 1964. - 356 с.

21. Баймаков Ю.В., Ветюков М.М. Электролиз расплавлен-

ных солей. - М.: Металлургия, 1966. - 560 с.

100

22. Сучков А.Б. Электролитическое рафинирование в рас-

плавленных средах. - М.: Металлургия, 1970. - 256 с.

23. Белозерский Н.А. Карбонилы металлов. - М.: Металлур-

гиздат, 1958. -372 с.

24. Сыркин В.Г. Карбонильные металлы. - М.: Металлургия,

1978.-256 с.

25. Сыркин В.Г. Карбонилы металлов. - М.: Химия, 1983.—

200 с.

26. Козин Л.Ф. Амальгамная металлургия. - Киев: Техника,

1970.

- 268 с.

27. Левин А.И. Теоретические основы электрохимии. - М.:

Металлургия, 1972. - 544 с.

28. Измайлов Н.А. Электрохимия растворов. - М.: Химия,

1976.- 483 с.

29. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометал-

лургии.- М.: Металлургия, 1977. - 380 с.

30. Хамский Е.В. Кристаллизация из растворов. - Л.: Наука,

1967.-150 с.

31. Нывлт Я. Кристаллизация из растворов. / Пер. со еловацк.

-М.: Химия, 1974.-150 с.

32. Вассерман И.М. Химическое осаждение из растворов. -

М.: Химия, 1980.-205 с.

33. Основы жидкостной экстракции. / Ягодин Г.А., Каган С.З.,

Тарасов В.В. и др. / Под ред. Г.А. Ягодина. - М.: Химия,

1981.-400 с.

34. Вольдман Г.М. Основы экстракционных и ионообменных

процессов гидрометаллургии. - М.: Металлургия, 1982.—

376 с.

35. Гиндин Л.М. Экстракционные процессы и их применение.

- М.: Наука, 1984. - 144 с.

ЛАП

Глава 4.

36. Ритчи Г.М., Эшбрук А.В. Экстракция. Принципы и при-

менение в металлургии. - М.: Металлургия, 1983. - 480 с.

37. Меретуков М.А. Процессы жидкостной экстракции в цвет-

ной металлургии. - М.: Металлургия, 1985. - 222 с.

38. Зеликман А.Н. Металлургия тугоплавких редких метал-

лов. - М.: Металлургия, 1986. - 440 с.

39. Крейн О.Е. Отходы рассеянных редких металлов. - М.:

Металлургия, 1985. - 104 с.

40. КозепЪашп О.М., Кипск Я..Г., СатрЬеИ 1.Е. Ргерагаиоп

оГЫ§п рипгу гпешит. //1. Е1есггоспет. 8ос. 1956. V. 103.

№9. Р. 518-521.

41. Зеликман А.Н., Убоженко О.Д., Павлова Е.И. Очистка

рения через оксихлорид. // В кн.: "Тугоплавкие металлы".

- М.: Металлургия, 1968. С. 95-104.

42. Тананаев И.В., Шпирт М.Я. Химия германия. - М.: Хи-

мия, 1967.-451 с.

43. Ливингстон С. Химия рутения, родия, осмия, иридия и пла-

тины. / Пер. с англ. под ред. Щёлокова Р.Н. - М.: Мир,

1978.-366 с.

44. Борбот В.Ф. Металлургия платиновых металлов. - М.: Ме-

таллургия, 1977. - 170 с.

45. Барабошкин А.Н., Салтыкова Н.А., Куранов А.А. и др.

Способ электрохимического осаждения иридия. // А. с.

СССР, № 502979. МКИ

. С 25 й 3/68. Бюлл. 1976. № 6.

С. 71.

46. Салтыкова Н.А., Печерская А.С., Барабошкин А.Н. Со-

левая пасивация при анодном растворении иридия в хло-

ридных расплавах. // Электрохимия. 1986. Т. 22. № 5. С.

579-584.

47. Сыркин В.Г. Химия и технология карбонильных матери-

алов. - М.: Химия, 1972. - 240 с.

201

48. Кипнис А.Я., Михайлова Н.Ф., Певзнер Г.Р. Карбониль-

ный способ получения никеля. - М.: Цветметинформация,

1972.

^ 104 с.

49. Кипнис А.Я. Карбонильная металлургия. - М: Знание,

1978.-48 с.

50. РгоксЬ К.А., Гп§1е \У.М., ТЬотрзоп 8Ж, СЬапеу К.Е.

МеШоё оГ рипгут§ те1а11иг§юа1 §гаёе зШсоп етр1оут§

гескдсед ргеззиге агтозрпепс сопгго1. // Ра1.ША № 4172883,

с1. 423/348 (МКИ

С 01 Ь 33/02). Заявл. 23.06.1978.

51. Касво Р., Сштплап Е., ЗхаЪо ]., А1та81 М. Ргосеёеп ее

псирегаге а тсЬе1и1ш ёт са1аНга1;оп ига11. (Извлечение

никеля из отработанных катализаторов). // Пат. № 67180,

СРР. МКИ

С 22 Ь 5/20. Опубл. 05.02.1979.

52. Лебедев К.Б. Рений. - М.: Металлургиздат, 1960. - 100 с.

53. Белявская Л.В., Нарамовский И.В., Зеликман А.Н. и др.

Переработка отходов производства молибденовых спла-

вов методом окисления с возгонкой трёхокиси молибде-

на. // Цветная металлургия. 1982. № 3. С. 23-25.

54. Зеликман А.Н., Никитина Л.С. Вольфрам. - М.: Метал-

лургия, 1978. - 272 с.

55. Никитина Л.С. Переработка отходов тугоплавких метал-

лов. - М.: Цветметинформация, 1977. - 53 с.

56. Фёдоров П.И., Акчурин Р.Х. Индий. - М.: Наука, МАИК

"Наука/Интерпериодика", 2000 - 276 с.

57. Балихин В.С, Резниченко В.А., Корнеева С.Г. и др. О пе-

реработке отходов торированного вольфрама. // Цветные

металлы. 1972. № 11. С. 65-67.

58. Гуриев Р.А., Алкацев М.И. Электрохимическое растворе-

ние вольфрама под действием переменного тока. // Изв.

вузов. Цветная металлургия. 1980. № 1. С. 61-64.

59. Электролитическое рафинирование титана в расплавлен-

202