Kutatás a cianidos rézbevonatú szennyvízben lévő réz visszanyerési módszeréről

1. Bevezetés

A környezetbarát és erőforrás-takarékos galvanizálási mód kialakítása jelenleg a galvanizáló ipar fenntartható fejlődésének két fő témája. A világ színesfém-forrásainak hiánya és a galvanizáló fémanyagok költségeinek folyamatos növekedése miatt az erőforrás-takarékos galvanizálási technológia bevezetése nagy figyelmet kapott. A kínai galvanizáló vállalatok viszonylag rövid fejlődési múlttal rendelkeznek. A fejlődés kezdeti szakaszában pénzhiány és elmaradott technológia volt tapasztalható. A legtöbb kis galvanizáló üzem nem rendelkezik ismeretekkel a galvanizáló szennyvízben található fémanyagok kinyeréséről, nem is beszélve a kinyerési módszerek kutatásáról. A cianidos rézbevonás és a rézötvözetes galvanizáló szennyvíz esetében a kétértékű réz cianidbontás utáni csapadéka finom részecskékből áll, ami nehéz kicsapódást és elválasztást, valamint magas költségeket eredményez. Ezért sürgősen új kinyerési folyamatok tanulmányozása szükséges.

2. A módszer alapelvei

2.1 Ciános rézbevonat és rézötvözet szennyvíz kezelése

A hagyományos, nátrium-hipokloritot alkalmazó cianidbontási eljárás során a cianidtartalmú szennyvíz pH-értékét 11-12-re kell beállítani, általában nátrium-hidroxid hozzáadásával. A cianidbontási folyamat során a cianid szén -dioxiddá és nitrogénné alakul, az egyértékű rézionok pedig kétértékű rézionokká oxidálódnak, amelyek ezután finom, bázikus réz-karbonát részecskéket képeznek a szennyvízben szuszpendálva. A természetes ülepedés több mint egy egész napot vesz igénybe, és még így sem érhető el teljes kicsapódás. A teljes kicsapódás és elválasztás eléréséhez nagy mennyiségű koaguláns és flokkuláns szükséges. A múltban, amikor a rezet nem sikerült visszanyerni, a cianidbontás utáni szennyvizet a komplex, savtartalmú szennyvízbe keverték, amelyet meszes módszerrel kezeltek. A bázikus réz-karbonátot adszorbeálták a komplex szennyvízben lévő csapadékon, végül kicsapták és elválasztották.

Az új cianidos törési eljárás mész hozzáadása a pH beállításához. A cianid feltörése során keletkező szén-dioxid reakcióba lép a kalcium-oxiddal, és kalcium-karbonátot képez. Ugyanakkor a bázikus réz-karbonát kalcium-karbonáttal együtt kicsapódik, és nagy szemcsés csapadékot képez.

2.2 Egyéb réztartalmú szennyvizek kezelése

A savas fényes vörösréz bevonatú szennyvízben lévő kétértékű rézionok mésszel reagálva réz-hidroxidot képeznek, a kénsav pedig mésszel kalcium-szulfátot és vizet képezve. A réz-pirofoszfát bevonatú szennyvízben a pirofoszfát gyök és a rézionok komplex formájában léteznek. Mésszel kezelve a pirofoszfát gyök kalcium-oxiddal reagál, kalcium-pirofoszfát csapadékot képezve, a rézionok pedig kalcium-oxiddal reagálva réz-hidroxidot képeznek.

3. Helyreállítási folyamat

3.1 A réztartalmú szennyvíz összetétele

A réztartalmú szennyvizek többféle típusúak lehetnek, például cianid rézbevonatú, réz-cink ötvözetű, réz-ón ötvözetű, savas fényes rézbevonatú és réz-pirofoszfát bevonatú szennyvíz. A cianid rézbevonatú, réz-cink ötvözetű és réz-ón ötvözetű szennyvíz a cianidtartalmú szennyvízszabályozó tartályba ömlik, míg a savas fényes rézbevonatú és réz-pirofoszfát bevonatú szennyvíz a réztartalmú szennyvízszabályozó tartályba ömlik. A cianid rézbevonatú és rézötvözetű szennyvíz komplexképző szereket, például nátrium-cianidot , kálium-nátrium-tartarátot és ammónium-tiocianátot tartalmaz, amelyek komplexeket képeznek a rézionokkal. A réz-pirofoszfát bevonatú szennyvíz réz-pirofoszfát komplexeket tartalmaz. A cianid rézbevonatú és rézötvözetű szennyvíz a teljes réztartalmú szennyvíz körülbelül 90%-át teszi ki, míg a savas fényes rézbevonatú és réz-pirofoszfát bevonatú szennyvíz körülbelül 10%-ot.

3.2 A rézkomplexek oxidációs folyamata

A réz visszanyerése előtt a galvanizáló szennyvízben lévő rézkomplexeket fel kell törni, és a Cu⁺-ionokat Cu²⁺-ionokká oxidálni. A nátrium-hipoklorit-oldat és a hidrogén-peroxid kombinációs módszerét alkalmazzák a cianid és a komplexképző szerek, például a kálium-nátrium-tartarát megtörésére. Három ciántörő tartály van. A cianidtartalmú szennyvizet és a réztartalmú szennyvizet az első fokozatú cianidtörő tartályba szivattyúzzák. Mésztej hozzáadásával a pH-t 11-12-re állítják be, és a hozzáadott mésztej mennyiségét a pH-szabályozó rendszer állítja be. Ezzel egyidejűleg nátrium-hipoklorit-oldatot adnak hozzá a cianid lebontására. Hidrogén-peroxidot adnak a második fokozatú cianidtörő tartályhoz, hogy tovább bontsák a cianidot és az oxidáló komplexképzőket, például a kálium-nátrium-tartarátot. A lassú reakciósebesség miatt egy harmadik fokozatú cianidtörő tartályt adnak hozzá. A harmadik fokozatú cianidtörő tartályban a kémiai elemzési adatok és tapasztalatok alapján ellenőrzik a cianid és a komplexképző anyagok, például a kálium-nátrium-tartarát eltávolítását. Az oxidációs reakció lezajlásával a szennyvízben lévő Cu⁺ teljesen CuXNUMX+-vá alakul, és bázikus rézkarbonát és réz-hidroxid csapadék képződik. A folyamat során, miután a réz-pirofoszfát bevonatú szennyvíz reakcióba lép a mésszel, a réz-pirofoszfát gyökből képződött komplex felbomlik, és réz-hidroxid képződik. Az elemzési adatok azt mutatják, hogy ezzel az eljárással a szennyvíz megfelel a kibocsátási szabványoknak. A pH beállításához és a rézionok kicsapásához hozzáadott mész csökkenti a kezelési költségeket, emellett a mész koaguláló segéd szerepet is játszik, és teljesen kicsapja a pirofoszfát gyököt.

3.3 Réz visszanyerése

A fenti eljárás során a galvanizáló szennyvízben lévő rézionok bázikus rézkarbonát csapadékká alakulnak. Ha a hozzáadott mész mennyisége nagy, a rézionok is átalakulhatnak réz-hidroxid csapadékká. Mivel a réz-pirofoszfát bevonat szennyvízben a pirofoszfát gyök kicsapásához mész szükséges, a hozzáadott mész mennyisége nem lehet túl kicsi. A mész ára nagyon alacsony, megfelelő feleslegben adagolható a kezelési folyamat során.

A cianid- és réztartalmú szennyvizek a háromlépcsős cianidtörő tartályokban történő tisztítás után a pelyhesítő tartályba áramlanak. A pelyhesítő tartályba nátrium-piroszulfitot adnak a hidrogén-peroxid feleslegének csökkentése érdekében, és poliakrilamid flokkulálószert adnak hozzá, hogy a csapadékrészecskék nagyobbra nőjenek. Ha nem adnak nátrium-piroszulfitot a pelyhesítő tartályhoz, a cianidos feltörés után visszamaradó hidrogén-peroxid elbomlik, és oxigén keletkezik, amely a csapadékrészecskék felületén adszorbeálódik, és a csapadék lebegését okozza. A hozzáadott nátrium-piroszulfit mennyiségének olyannak kell lennie, hogy a csapadék ne lebegjen, és megfelelő felesleg elfogadható.

A pelyhesítő tartályon való áthaladás után a szennyvíz a ferde csöves ülepítő tartályba áramlik. A csapadék a víztől való elválasztása után az ülepítő sűrítő tartályba kerül, majd szűrőpréssel leszűri. A szűrőlepényt visszanyerjük, és a szűrlet visszafolyik a beállító tartályba. A visszanyert réztartalmú szűrőpogácsát egy professzionális cég megvásárolja és elküldi egy professzionális gyártóhoz réz-szulfát előállítására, vagy felhasználható elektrolitikus réz előállítására is.

4. Előnyök

Négy galvanizáló műhelyben keletkeznek réztartalmú szennyvizek. Az elemzési és monitoring adatok azt mutatják, hogy a cianidos rézbevonási szennyvízben a réz átlagos tömegkoncentrációja 345 mg/l, azaz minden tonna szennyvíz 0.345 kg rezet tartalmaz. A cianidos rézbevonási szennyvíz teljes mennyisége havonta körülbelül 4600 tonna, amely 1587 kg rezet tartalmaz. A többi réztartalmú szennyvízben található rézzel együtt havonta körülbelül 1700 kg rezet lehet kinyerni. A vállalat havi bevétele a réztartalmú iszap értékesítéséből 30 000-40 000 RMB. A vállalat réz kinyerése a galvanizáló szennyvízből elkerüli a fémréz nem hatékony felhasználását, ami nemcsak a galvanizálási költségeket csökkenti, hanem a galvanizáló iszap másodlagos környezetszennyezését is, jó gazdasági és társadalmi előnyökkel jár.

5. Következtetés

A galvanizáló ipar rendkívül környezetszennyező iparág. A jelenlegi helyzetben, amikor Kínában a szennyvíz galvanizálásának tisztítási folyamatai és technológiái viszonylag elmaradottak, a galvanizáló szennyvízben található színesfémek hasznosítási módszereinek aktív tanulmányozása nagy jelentőséggel bír az erőforrás-takarékos és környezetbarát galvanizálási mód kialakítása és a galvanizáló ipar fenntartható fejlődésének fenntartása szempontjából. Az ebben a cikkben vizsgált cianidos rézbevonat és más réztartalmú szennyvizek kezelésének módszere a réz mész felhasználásával történő kinyerésére jó eredményeket mutatott a gyakorlati alkalmazásokban, megvalósítható utat biztosítva a galvanizáló ipar zöld fejlesztéséhez.