Vase taaskasutamise meetodi uurimine tsüaniidvaskkatte heitvees

1. Sissejuhatus

Keskkonnasõbraliku ja ressursisäästliku galvaanimisviisi loomine on praegu galvaanimistööstuse säästva arengu kaks peamist teemat. Maailma värviliste metallide ressursside nappuse ja metallmaterjalide galvaniseerimise kulude pideva tõusu kontekstis on ressursisäästliku galvaanimistehnoloogia kasutuselevõtt pälvinud palju tähelepanu. Hiina galvaanimisettevõtetel on suhteliselt lühike arenguajalugu. Arengu algstaadiumis oli rahapuudus ja tehnoloogia oli mahajäänud. Enamikul väikestel galvaanimistehastel puudub teadlikkus metallmaterjalide taaskasutamisest galvaanimisreovees, rääkimata taaskasutusmeetodite uurimisest. Tsüaniidiga vasega katmise ja vasesulamitega galvaanimisreovee puhul on kahevalentse vase tsüaniidi lagundamisel tekkivad sademed peened osakesed, mille tulemuseks on keeruline sadestumine ja eraldamine ning kõrged kulud. Seetõttu on uute taaskasutusprotsesside uurimine hädavajalik.

2. Meetodi põhimõtted

2.1 Tsüaniidiga vaskkatte ja vasesulami heitvee töötlemine

Traditsioonilises tsüaniidi lagundamisprotsessis naatriumhüpokloriti abil tuleb tsüaniidi sisaldava reovee pH viia väärtusele 11–12, tavaliselt naatriumhüdroksiidi lisamise teel. Tsüaniidi lagundamisprotsessi käigus muundatakse tsüaniid süsinikdioksiidiks ja lämmastikuks ning ühevalentsed vaseioonid oksüdeeritakse kahevalentseteks vaseioonideks, mis seejärel moodustavad reovees suspendeeritud aluselise vaskkarbonaadi peened osakesed. Looduslik settimine võtab rohkem kui terve päeva ja ikkagi ei saavuta täielikku sadestumist. Täieliku sadestumise ja eraldamise saavutamiseks on vaja suures koguses koagulandi ja flokulanti. Varem, kui vaske ei eraldatud, segati tsüaniidi lagundamisest saadud reovesi tervikliku happelise reoveega, mida töödeldi lubjameetodil. Aluseline vaskkarbonaat adsorbeeriti tervikliku reovee sadestistele ning lõpuks sadestati ja eraldati.

Uus tsüaniidi purustamise protsess seisneb lubja lisamises pH reguleerimiseks. Tsüaniidi purustamisel tekkiv süsinikdioksiid reageerib kaltsiumoksiidiga, moodustades kaltsiumkarbonaadi. Samal ajal sadestub aluseline vaskkarbonaat koos kaltsiumkarbonaadiga, moodustades suurte osakeste sademed.

2.2 Muude vaske sisaldavate reovee puhastamine

Kahevalentsed vase ioonid happelises heledas vaskkatte reovees reageerivad lubjaga, moodustades vaskhüdroksiidi, ja väävelhape reageerib lubjaga, moodustades kaltsiumsulfaadi ja vee. Vaskpürofosfaadiga kaetud reovees esinevad pürofosfaadi radikaal ja vase ioonid kompleksina. Lubjaga töötlemisel reageerib pürofosfaatradikaal kaltsiumoksiidiga, moodustades kaltsiumpürofosfaadi sadet ja vase ioonid reageerivad kaltsiumoksiidiga, moodustades vaskhüdroksiidi.

3. Taastumisprotsess

3.1 Vaske sisaldava reovee koostis

Vase sisaldavaid reovesi hõlmab mitut tüüpi, näiteks tsüaniidvasekatmise, vase-tsingisulami, vase-tinasulam-, happelise läikiva vasekatmise ja vaskpürofosfaadiga katmise reovesi. Tsüaniidvasekatmise, vase-tsingisulami ja vase-tinasulam-katalüüdi reovesi suubub tsüaniidi sisaldava reovee reguleerimispaaki, samas kui happeline läikiva vasekatmise ja vaskpürofosfaadiga katmise reovesi suubub vase sisaldava reovee reguleerimispaaki. Tsüaniidvasekatmise ja vasesulamite reovesi sisaldab kompleksimoodustajaid, nagu naatriumtsüaniid , kaaliumnaatriumtartraat ja ammooniumtiotsüanaat, mis moodustavad komplekse vaseioonidega. Vasepürofosfaadiga katmise reovesi sisaldab vaskpürofosfaadi komplekse. Tsüaniidvasekatmise ja vasesulamite reovesi moodustab umbes 90% kogu vaske sisaldavast reoveest, samas kui happeline läikiva vasekatmise ja vaskpürofosfaadiga katmise reovesi moodustab umbes 10%.

3.2 Vasekomplekside oksüdatsiooniprotsess

Enne vase regenereerimist tuleb galvaniseerimise reovees purustada vasekompleksid ja oksüdeerida Cu⁺ ioonid Cu²⁺ ioonideks. Tsüaniidi ja kompleksimoodustajate, näiteks kaaliumnaatriumtartraadi, purustamiseks kasutatakse naatriumhüpokloriti lahuse ja vesinikperoksiidi kombineeritud meetodit. Seal on kolm tsüaniidi purustavat paaki. Tsüaniidi ja vaske sisaldav reovesi pumbatakse esimese astme tsüaniidipurustuspaaki. PH reguleerimiseks 11 - 12-ni lisatakse lubjapiima ja lubjapiima lisamise kogust reguleerib pH kontrollsüsteem. Samal ajal lisatakse tsüaniidi purustamiseks naatriumhüpokloriti lahust. Vesinikperoksiid lisatakse teise etapi tsüaniidi purustamise paaki, et jätkata tsüaniidi ja oksüdeerivate kompleksimoodustajate, näiteks kaaliumnaatriumtartraadi, purustamist. Aeglase reaktsioonikiiruse tõttu lisatakse kolmanda astme tsüaniidipurustuspaak. Kolmanda astme tsüaniidipurustuspaagis kontrollitakse keemilise analüüsi andmete ja kogemuste põhjal tsüaniidi ja kompleksimoodustajate (nt kaaliumnaatriumtartraadi) eemaldamist. Oksüdatsioonireaktsiooni lõppedes muundub reovees olev Cu⁺ täielikult Cu²⁺-ks ning moodustuvad aluselised vaskkarbonaadi ja vaskhüdroksiidi sademed. Selle protsessi käigus, pärast vaskpürofosfaadiga kaetud reovee reageerimist lubjaga, puruneb vase ja pürofosfaadi radikaali moodustatud kompleks ja moodustub vaskhüdroksiid. Analüüsiandmed näitavad, et see protsess võib muuta reovee äravoolunormidele vastavaks. Lubja lisamine pH reguleerimiseks ja vaseoonide sadestamiseks vähendab ravikulusid ning lubi täidab ka koagulandi abiaine rolli ja sadestab täielikult pürofosfaatradikaali.

3.3 Vase taastamine

Ülaltoodud protsessi käigus muudetakse galvaniseerimise reovees olevad vase ioonid aluselisteks vaskkarbonaadi sademeteks. Kui lisatud lubjakogus on suur, võivad vaseoonid muutuda ka vaskhüdroksiidi sademeks. Kuna vaskpürofosfaatkatte reovees on pürofosfaatradikaali sadestamiseks vaja lubi, ei saa lisatava lubja kogus olla liiga väike. Lubja maksumus on väga madal ja seda saab töötlemise käigus lisada sobivas koguses.

Pärast tsüaniidi ja vaske sisaldavate reovee puhastamist kolmeastmelistes tsüaniidipurustusmahutites voolavad need flokulatsioonipaaki. Flokulatsioonipaaki lisatakse naatriumpürosulfiti, et vähendada liigset vesinikperoksiidi, ja polüakrüülamiidi flokulanti, et sademeosakesed kasvaksid suuremaks. Kui flokulatsioonipaaki naatriumpürosulfiti ei lisata, laguneb pärast tsüaniidi purustamist järelejäänud vesinikperoksiid hapnikku, mis adsorbeerub sademeosakeste pinnale ja põhjustab sademete hõljumise. Lisatud naatriumpürosulfiti kogus peab olema selline, et sade ei ujuks ja sobiv liig on vastuvõetav.

Pärast flokulatsioonipaagi läbimist voolab reovesi kaldtoru settepaaki. Pärast sademete veest eraldamist sisenevad need settepaksenduspaaki ja seejärel filtreeritakse filtripressiga. Filterkook kogutakse ja filtraat voolab tagasi reguleerimispaaki. Taaskasutatud vaske sisaldava filtrikoogi ostab professionaalne ettevõte ja saadetakse professionaalsele tootjale vasksulfaadi tootmiseks või seda saab kasutada ka elektrolüütilise vase tootmiseks.

4. Kasu

Vase sisaldavaid reovesi tekib neljas galvaniseerimistöökonnas. Analüüsi- ja seireandmed näitavad, et tsüaniidvase galvaniseerimise reovee vase keskmine massikontsentratsioon on 345 mg/l, see tähendab, et iga tonn reovett sisaldab 0.345 kg vaske. Tsüaniidvase galvaniseerimise reovee kogukogus kuus on ligikaudu 4600 tonni, mis sisaldab 1587 kg vaske. Koos teistes vaske sisaldavates reovetes sisalduva vasega on võimalik kuus taaskasutada umbes 1700 kg vaske. Ettevõtte igakuine tulu vaske sisaldavate sette müügist on 30 000–40 000 RMB. Ettevõtte vase taaskasutamine galvaniseerimisreoveest väldib metallilise vase ebaefektiivset tarbimist, vähendades mitte ainult galvaniseerimiskulusid, vaid ka galvaniseerimissette sekundaarset reostust keskkonnale, saavutades head majanduslikku ja sotsiaalset kasu.

5. järeldus

Galvaanitööstus on väga saastav tööstus. Praeguses olukorras, kus Hiina reovee galvaniseerimise protsessid ja tehnoloogiad on suhteliselt mahajäänud, on ressursisäästliku ja keskkonnasäästliku galvaniseerimisrežiimi loomiseks ning galvaniseerimistööstuse säästva arengu säilitamiseks väga oluline uurida värviliste metallide taaskasutamise meetodeid galvaniseerimise reovees. Käesolevas artiklis uuritud meetod vase tsüaniidi ja muude vaske sisaldavate reovee töötlemiseks vase taaskasutamiseks lubja abil on andnud praktilistes rakendustes häid tulemusi, pakkudes teostatavat viisi galvaniseerimistööstuse roheliseks arenguks.