УДК 669.54


ПОЛУЧЕНИЕ СУЛЬФАТА АММОНИЯ ,КОАГУЛЯНТА НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА И ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ НАНЕСЕННЯ ХРОМО-НИКЕЛЕВИХ ПОКРЫТИЙ ИЗ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

              Петрова В.Е.,Карпук В.В.,
              Проценко О.В., Коломеец В.В., Дмитриков В.П.          
Технологический колледж Днепродзержинского государственного технологического университета,

г. Днепродзержинск, Украина
Полтавская государственная аграрная академия,

г. Полтава, Украина


В настоящее время в гальваническом производстве отработаны электролиты собирают, смешивают вместе и нейтрализуют известковым молоком. Такие отходы более 3000 цехов галванопокрытей Украины являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды (ОС): атмосферы, поверхностных и подземных вод, почвы, грунтов тяжелыми высокотоксичными металлами (Zn, Ni, Cr, Cu, Cd, Pb др.)  и хранятся в шламонакопителях, что приводит  к отчуждению полезных сельско-хозяйственных земель.  

Отсутствие в Украине законодательства и практически специализированных  организаций по переработке  гальванических отходов (ГО)привело к тому,что их выбрасывают вместе с другимипромышленными и бытовыми отходами в ОС. Вместе с  тем  ГО содержит ценные цветные металлы,которых нет в Украине,а потребность в них ежегодно кастет. Выходом из этой ситуации является полная переработка  ГО с максимальным возвратом их металлокомпонетнов в сферу производства.

Цель работы – изучение возможностей утилизации отработанных электролитов гальванического производства  Днепропетровского трубного завода ( ДТЗ) и разработка  энерго, ресурсозберегающей и экологически безопасной технологии,позволяющей вернуть  вторично в  серу производства компоненты ГО.

Продуктами таких отработанных электролитов являються оксиды хрома(V) и (III),сульфаты железа (III), никеля (II), меди (II) и серная кислота.  Состав отработанных электролитов (г/ дм3) :

– хромирования – оксид хрома (VI) до 600, оксид хрома (III) до 42, сульфат железа (III)  до 44, сульфат меди до 48,серная кислота до 32.

– никелирования – сульфат никеля (II) до 18, серная кислота до 20.

– травления стали -  сульфат железа до 300,серная кислота до 40.

Анализ научно-технической и патентной литературы показывает, что не существует универсального способа переработки ГО. В мировой практике применяют пирометаллургические, физико- химические и реагентные методы утилизации ГО, недостатки  и достоинства их описаны [1]. Нами выбран и предложен  реагентный гидрохимический способ переработки ГО. Он основан на различной способности соединений хрома, меди  и железа к комплексообразованию и растворимости в кислотах и щелочах. Исследования проводили в лабораторных условиях на установке [1].

Объектами исследований служили ГО ДТЗ и модельные растворы.  На каждом этапе работы проводили анализы по методикам  [2]на содержание компонентов  ГО. Анализы показали, что остаточная  содержания компонентов ГО соответствует их экологическим стандартам и отвечает рекомендациям ВОЗ[3]

На первом этапе работы фильтровали отработанный электролит хромирования (ОЭХ) для удаления  нерастворимого оксида хрома (III) . В фильтрат вносили необходимое количество сульфата железа (II) и серной кислоты взятых из отработанного травильного раствора ( ОТР), для восстановления высокотоксичного хрома (VI) в менее токсичный хром (III) и получали раствор сульфатов хрома (III),железа (III) и меди, который смешивали ( второй этап) с отработанным электролитом никелирования (ОЭН). В этот раствор вносили стехиометрическое количество 25 % раствора гидроксида аммония ( третий этап) и получали смесь из осадков гидроксидов хрома (III), никеля (II), железа (III) и раствора сульфата аммония, которую фильтровали ( четвертый этап). Раствор сульфата аммония упаривали и получали сухой продукт. На пятом этапе осадок гидроксидов  обрабатовали избытком 25% гидроксид аммония и получали растворимые аммиачные комплексы хрома, никеля, меди, а гидроксид железа остается в осадке, его отделяли фильтрованием и сушили. Рассмотренные выше этапы переработки  отработанных гальванических электролитов описываются реакциями

2 CrO3 + 6FeSO4 + 6H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3+ 6H2O
Fe2(SO4)3 + 6NH4OH = 2Fe(OH)3  ↓+ (3NH4)2SO4
NiSO4 + 2NH4OH = Ni(OH)2  ↓+ (NH4)2SO4
CuSO4 + 2NH4OH = Cu(OH)2  ↓+ (NH4)2SO4
Cr2(SO4)3 + 6NH4OH = 2Cr(OH)3 ↓ + 6(NH4)2SO4
2Fe(OH)3 ↓ + NH4OH  ≠
Ni(OH)2  ↓+ 4NH4OH = [ Ni(NH3)4 ](OH)2 + 4H2O
Cu(OH)2 ↓+ 4NH4OH =[Cu(NH3)4](OH)2 +4H2O
Cr(OH)3 ↓+ 6NH4OH = [ Cr(NH3)6](OH)3 + 6H2O

Раствор электролита из смеси аммиачных комплексов хрома, никеля и меди исходя из различия их стандартных электронных потенциалов  [4] как показано в [5] можно использовать в качестве электролита для получения хромо- никелевых  покрытий в гальванопластике, либо после упаривания и сушки в том же качестве и для тех же целей.

Выводы:

1. Впервые предложен способ реагентной совместной утилизации ОЭХ, ОЭН, ОТР гальванического производства с возвращением в  сферу производства продуктов переработки.

2. Продукты переработки могут быть использованы :  оксид хрома (III) – в качестве абразива, красителя, сырья для получения чистого хрома; сульфат аммония – в качестве удобрения; гидроксид железа (III) – в качестве коагулятора в место более дорогого сульфат алюминия, либо в качестве красителя оксида железа (III); смешанный аммиачный электролит для получения хромо-никелевых гальванопокрытий; обессоленная вода, полученная при упаривании и сушке – для технический целей.

3. Предложенный способ является простым, не требует  сложного оборудования , позволяет достичь полной утилизации ГО, является энерго-ресурсо сберегающим, экологически безопасным, исключает сооружения шлаконакопителей  и тем самым исключает отчуждения земель.

4. Предложенный  способ утилизации ГО  может быть  рекомендован для использования  на предприятиях, связанных  с гальваническим производством, а также в  учебном процессе при чтении дисциплин экология и перспективные химические технологии.


Список литературы:

1. Проценко А.В., Гуляев В.М. Реагентная технология извлечения металлокомпонентов из отработанных первичных источников тока. Экология ЦЧО РФ, 2011,№1 С.39-45.

2. Крешков А.П. Основы аналитической химии – М.Л.: Химия – 1989 – 447с.

3. Тарасова В.В., Малєновский  В.С., Рибак М.Ф. Екологічна стандартизація і нормування антропогенного навантаження на природне середовище. – К.: Центр учбової літератури – 2007. – 274с.

4. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.: Химия – 1989-447с.

5. Виноградов  С.М., Метальникова О.К. Электроосаждение износо - и каразионностойкого покрытия сплавом никель – хром. Известия ВУЗ, 2007, №3,С. 123-130.