Výzkum metody získávání mědi v odpadních vodách z kyanidové mědi

1. Úvod

Zavedení režimu galvanického pokovování, který je šetrný k životnímu prostředí a šetří zdroje, je v současnosti dvěma hlavními tématy pro udržitelný rozvoj průmyslu galvanického pokovování. V souvislosti s nedostatkem zdrojů neželezných kovů ve světě a neustálým zvyšováním nákladů na galvanické pokovování kovových materiálů přitáhlo velkou pozornost přijetí technologie galvanického pokovování šetřící zdroje. Čínské galvanizační podniky mají relativně krátkou historii vývoje. V počáteční fázi vývoje byl nedostatek finančních prostředků a zaostalé technologie. Většina malých továren na galvanické pokovování postrádá povědomí o obnově kovových materiálů v odpadních vodách pro galvanické pokovování, nemluvě o výzkumu metod obnovy. Pro kyanid pokovování mědí a galvanické pokovování měděných slitin, sraženiny tvořené dvojmocnou mědí po rozbití kyanidem jsou jemné částice, což má za následek obtížné srážení a separaci a vysoké náklady. Proto je naléhavé studovat nové procesy obnovy.

2. Principy metody

2.1 Úprava odpadních vod kyanidového poměďování a slitin mědi

V tradičním procesu odbourávání kyanidu pomocí chlornanu sodného je třeba upravit pH odpadní vody obsahující kyanid na 11–12, obvykle přidáním hydroxidu sodného. Během procesu odbourávání kyanidu se kyanid přeměňuje na Uhlík Oxid a dusík a jednomocné ionty mědi se oxidují na dvojmocné ionty mědi, které pak tvoří jemné částice zásaditého uhličitanu měďnatého suspendované v odpadní vodě. Přirozená sedimentace trvá déle než celý den a stále nedochází k úplnému vysrážení. K dosažení úplného vysrážení a oddělení je zapotřebí velké množství koagulačního činidla a flokulantu. V minulosti, když se měď neobnovovala, byla odpadní voda po kyanidovém rozkladu smíchána s komplexní odpadní vodou obsahující kyseliny, která byla čištěna vápennou metodou. Zásaditý uhličitan měďnatý byl adsorbován na sraženiny v komplexní odpadní vodě a nakonec vysrážen a oddělen.

Nový proces rozbíjení kyanidu spočívá v přidání vápna k úpravě pH. Oxid uhličitý vznikající při lámání kyanidu reaguje s oxidem vápenatým za vzniku uhličitanu vápenatého. Současně se zásaditý uhličitan měďnatý ko-precipituje s uhličitanem vápenatým za vzniku sraženin s velkými částicemi.

2.2 Čištění ostatních odpadních vod obsahujících měď

Dvojmocné ionty mědi v kyselé odpadní vodě pro pokovování mědi reagují s vápnem za vzniku hydroxidu měďnatého a kyselina sírová reaguje s vápnem za vzniku síranu vápenatého a vody. V odpadní vodě z pokovování pyrofosfátem mědi se pyrofosfátový radikál a ionty mědi vyskytují ve formě komplexu. Při ošetření vápnem reaguje pyrofosfátový radikál s oxidem vápenatým za vzniku sraženiny pyrofosfátu vápenatého a ionty mědi reagují s oxidem vápenatým za vzniku hydroxidu měďnatého.

3. Proces obnovy

3.1 Složení odpadních vod obsahujících měď

Odpadní vody obsahující měď zahrnují několik typů, jako je kyanidové pokovování mědí, slitina mědi a zinku, slitina mědi a cínu, kyselé pokovování mědí a odpadní vody pokovování pyrofosfátem mědi. Odpadní vody z kyanidové mědi, slitiny mědi a zinku a slitiny mědi a cínu proudí do upravovací nádrže odpadní vody obsahující kyanid, zatímco odpadní vody z kyselého lesklého poměďování a pokovování pyrofosforečnanem mědi proudí do upravovací nádrže odpadní vody obsahující měď. Odpadní vody z kyanidové mědi a slitin mědi obsahují komplexotvorná činidla jako např Kyanid sodnýtartrát sodnodraselný a thiokyanát amonný, které tvoří komplexy s ionty mědi. Odpadní voda z pokovování pyrofosfátem mědi obsahuje komplexy pyrofosfátu mědi. Odpadní vody z kyanidové mědi a odpadních vod ze slitin mědi tvoří přibližně 90 % celkových odpadních vod obsahujících měď, zatímco odpadní vody z kyselého lesklého poměďování a pyrofosfátového pokovování mědi tvoří přibližně 10 %.

3.2 Proces oxidace komplexů mědi

Před regenerací mědi je nutné rozbít komplexy mědi v galvanické odpadní vodě a oxidovat Cu⁺ ionty na Cu11⁺ ionty. Kombinovaná metoda roztoku chlornanu sodného a peroxidu vodíku se používá k rozbití kyanidu a komplexotvorných činidel, jako je tartrát sodnodraselný. Jsou tam tři kyanidové rozbíjecí nádrže. Odpadní voda obsahující kyanid a odpadní voda obsahující měď jsou čerpány do nádrže na rozbíjení kyanidu prvního stupně. Vápenné mléko se přidává k úpravě pH na 12 - XNUMX a přidané množství vápenného mléka se upravuje systémem kontroly pH. Současně se přidává roztok chlornanu sodného, ​​aby se rozbil kyanid. Peroxid vodíku se přidává do druhého stupně nádrže na štěpení kyanidu, aby se pokračovalo v štěpení kyanidu a oxidačních komplexotvorných činidel, jako je tartrát sodno-draselný. Kvůli pomalé reakční rychlosti je přidán třetí stupeň nádrže na rozbíjení kyanidu. V nádrži na rozbíjení kyanidu třetího stupně se kontroluje odstranění kyanidu a komplexotvorných činidel, jako je tartrát sodnodraselný, podle údajů z chemické analýzy a zkušeností. Po dokončení oxidační reakce se Cu+ v odpadní vodě zcela přemění na CuXNUMX⁺ a vytvoří se zásadité sraženiny uhličitanu měďnatého a hydroxidu měďnatého. Během tohoto procesu, poté, co odpadní voda z pokovování měďnatým pyrofosfátem reaguje s vápnem, se komplex tvořený mědí a pyrofosfátovým radikálem rozbije a vytvoří se hydroxid měďnatý. Údaje z analýzy ukazují, že tento proces může zajistit, že odpadní voda splňuje normy pro vypouštění. Přidání vápna pro úpravu pH a vysrážení iontů mědi snižuje náklady na úpravu a vápno také hraje roli koagulačního prostředku a zcela vysráží pyrofosfátový radikál.

3.3 Regenerace mědi

Ve výše uvedeném procesu se ionty mědi v odpadní vodě pro galvanické pokovování převádějí na zásadité sraženiny uhličitanu měďnatého. Pokud je množství přidaného vápna velké, mohou se ionty mědi také přeměnit na sraženiny hydroxidu měďnatého. Vzhledem k tomu, že vápno je nutné k vysrážení pyrofosfátového radikálu v odpadní vodě z pokovování mědi, nemůže být množství přidaného vápna příliš malé. Cena vápna je velmi nízká a může být přidáno v přiměřeném přebytku během procesu úpravy.

Po zpracování odpadních vod obsahujících kyanid a měď v třístupňových nádržích na rozbíjení kyanidu proudí do flokulační nádrže. Do flokulační nádrže se přidá pyrosiřičitan sodný, aby se snížil přebytek peroxidu vodíku, a přidá se polyakrylamidový flokulant, aby se částice sraženiny zvětšily. Pokud se do flokulační nádrže nepřidá pyrosiřičitan sodný, zbytkový peroxid vodíku se po rozbití kyanidu rozloží za vzniku kyslíku, který se adsorbuje na povrchu částic sraženiny a způsobí, že sraženiny plavou. Množství přidaného pyrosiřičitanu sodného by mělo být takové, aby sraženiny neplavaly, a vhodný přebytek je přijatelný.

Po průchodu flokulační nádrží odtéká odpadní voda do sedimentační nádrže se šikmou trubkou. Po oddělení sraženin od vody vstupují do sedimentační zahušťovací nádrže a poté jsou filtrovány kalolisem. Filtrační koláč je regenerován a filtrát proudí zpět do nastavovací nádrže. Získaný filtrační koláč obsahující měď je zakoupen profesionální společností a zaslán profesionálnímu výrobci k výrobě síranu měďnatého nebo může být také použit k výrobě elektrolytické mědi.

4. Výhody

Odpadní vody obsahující měď vznikají ve čtyřech galvanovnách. Analýza a monitorovací data ukazují, že průměrná hmotnostní koncentrace mědi v Odpadní voda z kyanidové mědi je 345 mg/l, to znamená, že každá tuna odpadní vody obsahuje 0.345 kg mědi. Celkové množství odpadních vod z kyanidové mědi za měsíc je přibližně 4600 t, obsahujících 1587 kg mědi. Spolu s mědí v jiných odpadních vodách obsahujících měď lze měsíčně získat asi 1700 kg mědi. Měsíční příjem společnosti z prodeje kalů obsahujících měď je 30.000 40.000 - XNUMX XNUMX RMB. Regenerace mědi z odpadních vod z galvanického pokovování se vyhýbá neefektivní spotřebě kovové mědi, nejen že snižuje náklady na galvanické pokovování, ale také snižuje sekundární znečištění životního prostředí kalem z galvanického pokovování, čímž se dosahuje dobrých ekonomických a sociálních výhod.

5. závěr

Odvětví galvanického pokovování je vysoce znečišťující průmysl. V současné situaci, kdy jsou procesy a technologie pro galvanické pokovování odpadních vod v Číně relativně zaostalé, má aktivní studium metod obnovy neželezných kovů v odpadních vodách pro galvanické pokovování velký význam pro vytvoření režimu galvanického pokovování, který šetří zdroje a je šetrný k životnímu prostředí, a udržuje udržitelný rozvoj průmyslu galvanického pokovování. Metoda úpravy kyanidového poměďování a dalších odpadních vod obsahujících měď za účelem regenerace mědi pomocí vápna, studovaná v tomto článku, prokázala dobré výsledky v praktických aplikacích a poskytla proveditelný způsob pro zelený rozvoj průmyslu galvanického pokovování.