Способ регенерации шлама химической полировки свинцового хрусталя

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ШЛАМА ХИМИЧЕСКОЙ ПОЛИРОВКИ СВИНЦОВОГО ХРУСТАЛЯ(71) Заявитель Научно-исследовательское проектно-производственное республиканское унитарное предприятие Институт НИИСМ(72) Авторы Третьяк Александр Николаевич Горецкий Анатолий Сергеевич Пунько Галина Николаевна Горецкий Сергей Анатольевич Лойчиц Диана Ивановна(73) Патентообладатель Научно-исследовательское проектно-производственное республиканское унитарное предприятие Институт НИИСМ(57) 1. Способ регенерации шлама химической полировки свинцового хрусталя, включающий обработку шлама избытком раствора карбоната натрия, отделение и высушивание осадка, отличающийся тем, что шлам предварительно обрабатывают концентрированной серной кислотой, взятой в количестве 0,5-1,0 весовых частей на 1 часть шлама, и промывают водой до 4,5-5,0. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что раствор карбоната натрия используют в мольном избытке 120-160 . Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при переработке свинецсодержащих отходов стекольного производства в процессе химической полировки хрусталя. Известен способ переработки свинецсодержащих отходов, включающий электроплавку исходного сырья с содово-сульфатной смесью, углеродосодержащим восстановителем,известняком и железистым материалом, причем электроплавку ведут при температуре на поверхности расплава 1250-1350 С, железистый материал загружают за 30-90 мин до окончания плавки и свинцовую ванну продувают воздухом, обогащенным кислородом 1. К числу существенных недостатков известного способа следует отнести крайне низкую экологичность процесса, обусловленную тем, что в результате переработки сырья по данному способу образуются вредные отходы, требующие самостоятельного решения вопроса их переработки или захоронения. Это сульфидно-сульфатно-карбоновые шлаки,свинцовые пыли и газовые выбросы, в основном состоящие из диоксида серы. Известен способ переработки аккумуляторного лома и свинцовой пыли в присутствии карбоната натрия и углесодержащего восстановителя при следующем соотношении ком 17361 1 2013.08.30 понентов, вес. г. аккумуляторный лом 100 свинцово-сурмянистые окислы 525 сода 5,526 кварцевый песок 3-10 углесодержащий восстановитель 5,5-9 2. Существенным недостатком известного способа является высокая температура процесса, в результате чего часть свинца в виде оксидов возгоняется, не успев восстановиться. Кроме того, все примеси, находящиеся в исходном материале, переходят в восстановительную форму и сильно загрязняют металлический свинец. Присутствие серы в восстанавливаемом продукте приводит к накоплению ее в расплаве в виде сульфата натрия (Тпл 890 С) и,в конечном счете, к загустеванию и замерзанию расплава. Таким образом, конечная задача переработка свинецсодержащих отходов полностью не решается. Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ регенерации шлама химической полировки, реализуемый фирмой 3, который основан на обработке шлама ванны химического полирования хрусталя раствором карбоната щелочного металла. При этом оставшиеся кислоты нейтрализуются, а содержащиеся в шламе соли реагируют с карбонат- и гидроксид-ионами, образуя основной карбонат свинца и растворимые сульфаты. Затем осадок отфильтровывается и промывается водой. По данным фирмына переработку шлама и получение 1,5 т карбоната свинца (эквивалент 1,0 т свинцового сурика) требуется 1,9 т соды, 12 м 3 теплой воды (60 С), 50 м 3 холодной воды,260 м 3 природного газа и 1000 кВт электроэнергии. Такой расход реактивов на переработку шлама и большое количество воды приводит к образованию значительных объемов промывных вод с повышенным содержанием токсичных соединений. Также известно, что в получаемом свинецсодержащем препарате содержится около 2 фтора. Несмотря на то, что присутствие фтора в составе шихты в незначительных количествах может оказывать положительное влияние на варку стекла, его повышенное содержание приводит к глушению хрусталя - приданию изделиям матовой белизны, а также приводит к возрастанию скорости коррозии огнеупорных материалов и сокращению сроков службы стекловаренных печей. Задачей данного изобретения является усовершенствование процесса переработки свинецсодержащих отходов химической полировки свинцового хрусталя, расширение сырьевой базы производства хрусталя и получение не содержащего фтор сырья для его производства из отходов химической полировки хрусталя. Сущность заявляемого способа состоит в следующем. Для получения не содержащего фтор сырья в производстве хрусталя из отходов химической полировки была проведена предварительная обработка сырого шлама концентрированной серной кислотой и его отмывка до 4,5-5,0. При этом кремнефториды калия и натрия разлагаются с образованием растворимых сульфатов металлов и тетрафторида кремния. Тетрафторид кремния переходит из жидкой в газовую фазу, а растворимые сульфаты калия и натрия могут быть отделены от оставшихся твердых солей шлама. Образовавшиеся продукты промывали водой для удаления растворимых фторидов натрия и калия, избытка серной кислоты, а также проводили дефлактацию шлама с целью удаления загрязняющих веществ. Основными компонентами шлама ванн химической полировки хрусталя, обработанного концентрированной серной кислотой, являются сульфат свинца, а также некоторое количество оксида свинца. Осадок после кислотной обработки и отмывки имеет следующий состав 854 12544 32. Поскольку в производстве хрусталя сульфат свинца не применяется, далее его переводили в карбонат свинца путем карбонизации полученного осадка обработкой концентрированным раствором карбоната натрия с использованием его молярного избытка 120-160 . Термодинамический анализ предполагаемых реакций показал, что взаимодействие сульфата свинца с карбонатом натрия в растворах протекает с образованием 2,3, 232, 23. Результаты термодинамического анализа образо 2 17361 1 2013.08.30 вания продуктов реакции взаимодействия сульфата свинца с карбонатом натрия подтверждаются и результатами рентгенофазового анализа. После карбонизации полученный комплексный свинецсодержащий материал отфильтровывают и сушат. Пример. Для переработки был взят шлам, получаемый при химической полировке хрусталя на ПРУП Борисовский хрустальный завод. Шлам представляет собой пасту серого цвета с влажностью 50 . Содержание сухого вещества в суспензии определяли путем промывки навески 10 г дистиллированной водой до нейтральногои дальнейшей сушки при Т 50 С до постоянной массы, так как непосредственная сушка шлама затруднена в связи с тем, что ТКИП 24 выше, чем температура разложения комплексов 62-. Содержание сухого шлама в 10 г суспензии составило 4,8 г (48 ). Далее брали навески влажного шлама 30 г и обрабатывали различными количествами концентрированной серной кислоты 5, 10, 15 и 20 мл, полученные осадки анализировали на наличие фтора. Качественный химический анализ показал, что в осадке, обработанном 10 мл концентрированной кислотой, фтор уже не был обнаружен. Далее проводили карбонизацию осадка, предварительно промытого водой до 4,5-5. В навеску (40 г) отфильтрованного продукта с влажностью 40 добавляли расчетное количество концентрированного раствора карбоната натрия. С целью изучения влияния на карбонизацию соотношения карбоната натрия и сульфата свинца брали растворы карбоната натрия в молярном отношении 100, 120, 140 и 160 . Карбонизацию проводили при перемешивании в течение одного часа при температуре не выше 30 С. Влияние продолжительности процесса карбонизации сульфата свинца содой изучалось при перемешивании (5, 15, 30 и 60 мин). За оптимальное было принято время - 1 час для полного протекания процесса. Далее полученный материал отфильтровали и высушили. В таблице приведены результаты обработки осадка с различным количеством раствора 23, рассчитанным в избытке.п/п Минералогический состав полученного комплексного свинецсодержащего материала исследовали методом рентгенофазового анализа. Для этого были взяты образцы шлама после карбонизации ( 1 и 2), в результате было установлено, что образцы полученного КСМ имеют идентичный минералогический состав. Также был проведен спектральный анализ химического состава комплексного свинецсодержащего материала, в основу которого положен метод эмиссионного спектрального анализа, использующий зависимость интенсивности спектральных линий от концентрации элемента в образце. В результате проведенных исследований было установлено, что для карбонизации сульфата свинца оптимальным будет раствор карбоната натрия с избытком 140 . По полученным данным на переработку шлама и получения 1,5 т карбоната свинца(эквивалент 1,0 т свинцового сурика) израсходовали 585 кг соды, что существенно ниже,чем в способе, предложенном фирмой , вода используется только для перевода фторидов натрия и калия в раствор, т.е. не более 1 м 3. Концентрированная серная кислота нами расходуется в небольших количествах (на 1 г шлама требуется 0,58 г серной кисло 3 17361 1 2013.08.30 ты) и в дальнейшем она возвращается в процесс полирования (на приготовление полирующего раствора). Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения позволяет решить проблему создания высокорентабельной технологии комплексной переработки свинецсодержащих отходов стекольного производства с точки зрения достижения оптимальных показателей извлечения свинца и очистки получаемого продукта от фтора, а также обеспечения высоких экологических требований, предъявляемых к процессу в современных условиях. Источники информации 1. А. с. СССР 899693, МПК 22 7/0. 2. А. с. 505723, МПК 22 7/00. 3.// . - . - 1995. - . 193-194. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.