Penelitian Metode Pemulihan Tembaga dalam Limbah Pelapisan Tembaga Sianida

1. Pengantar

Membangun metode pelapisan listrik yang ramah lingkungan dan hemat sumber daya saat ini merupakan dua tema utama untuk pembangunan berkelanjutan industri pelapisan listrik. Dalam konteks kekurangan sumber daya logam non-ferrous di dunia dan peningkatan biaya pelapisan logam secara terus-menerus, penerapan teknologi pelapisan listrik hemat sumber daya telah menarik banyak perhatian. Perusahaan pelapisan listrik di Tiongkok memiliki sejarah perkembangan yang relatif singkat. Pada tahap awal pengembangan, terdapat kekurangan dana dan teknologi yang tertinggal. Sebagian besar pabrik pelapisan listrik kecil kurang memiliki kesadaran tentang pemulihan bahan logam dalam air limbah pelapisan listrik, apalagi penelitian tentang metode pemulihan. Untuk air limbah pelapisan tembaga sianida dan pelapisan paduan tembaga, endapan yang terbentuk dari tembaga divalen setelah pemecahan sianida berupa partikel halus, sehingga sulit untuk diendapkan dan dipisahkan serta biayanya tinggi. Oleh karena itu, sangat mendesak untuk mempelajari proses pemulihan baru.

2. Prinsip Metode

2.1 Pengolahan Limbah Pelapisan Tembaga dan Paduan Tembaga Sianida

Dalam proses pemecahan sianida tradisional menggunakan natrium hipoklorit, pH air limbah yang mengandung sianida perlu disesuaikan menjadi 11-12, biasanya dengan menambahkan natrium hidroksida. Selama proses pemecahan sianida, sianida diubah menjadi karbon dioksida dan nitrogen, dan ion tembaga monovalen dioksidasi menjadi ion tembaga divalen, yang kemudian membentuk partikel halus tembaga karbonat basa yang tersuspensi dalam air limbah. Sedimentasi alami membutuhkan waktu lebih dari seharian dan masih belum dapat mencapai pengendapan sempurna. Sejumlah besar bahan pembantu koagulan dan flokulan diperlukan untuk mencapai pengendapan dan pemisahan yang sempurna. Di masa lalu, ketika tembaga tidak dapat dipulihkan, air limbah setelah pemecahan sianida dicampur ke dalam air limbah asam komprehensif, yang diolah dengan metode kapur. Tembaga karbonat basa diserap pada endapan dalam air limbah komprehensif dan akhirnya diendapkan dan dipisahkan.

Proses pemecahan sianida yang baru adalah menambahkan kapur untuk menyesuaikan pH. Karbon dioksida yang dihasilkan selama pemecahan sianida bereaksi dengan kalsium oksida untuk membentuk kalsium karbonat. Pada saat yang sama, tembaga karbonat basa mengendap bersama kalsium karbonat untuk membentuk endapan partikel besar.

2.2 Pengolahan Limbah Air Lain yang Mengandung Tembaga

Ion tembaga divalen dalam air limbah pelapisan tembaga cerah yang bersifat asam bereaksi dengan kapur untuk membentuk tembaga hidroksida, dan asam sulfat bereaksi dengan kapur untuk membentuk kalsium sulfat dan air. Dalam air limbah pelapisan tembaga pirofosfat, radikal pirofosfat dan ion tembaga ada dalam bentuk kompleks. Ketika diolah dengan kapur, radikal pirofosfat bereaksi dengan kalsium oksida untuk membentuk endapan kalsium pirofosfat, dan ion tembaga bereaksi dengan kalsium oksida untuk membentuk tembaga hidroksida.

3. Proses Pemulihan

3.1 Komposisi Air Limbah yang Mengandung Tembaga

Limbah cair yang mengandung tembaga meliputi beberapa jenis seperti pelapisan tembaga sianida, paduan tembaga-seng, paduan tembaga-timah, pelapisan tembaga asam mengkilap, dan limbah pelapisan tembaga pirofosfat. Limbah cair pelapisan tembaga sianida, paduan tembaga-seng, dan paduan tembaga-timah mengalir ke tangki penyesuaian limbah cair yang mengandung sianida, sedangkan limbah cair pelapisan tembaga asam mengkilap dan pelapisan tembaga pirofosfat mengalir ke tangki penyesuaian limbah cair yang mengandung tembaga. Limbah cair pelapisan tembaga sianida dan paduan tembaga mengandung zat pengkompleks seperti natrium sianida , kalium natrium tartrat, dan amonium tiosianat, yang membentuk kompleks dengan ion tembaga. Limbah cair pelapisan tembaga pirofosfat mengandung kompleks tembaga pirofosfat. Limbah cair pelapisan tembaga sianida dan paduan tembaga mencakup sekitar 90% dari total limbah cair yang mengandung tembaga, sedangkan limbah cair pelapisan tembaga asam mengkilap dan pelapisan tembaga pirofosfat mencakup sekitar 10%.

3.2 Proses Oksidasi Kompleks Tembaga

Sebelum pemulihan tembaga, perlu untuk memecah kompleks tembaga dalam air limbah elektroplating dan mengoksidasi ion Cu⁺ menjadi ion Cu²⁺. Metode kombinasi larutan natrium hipoklorit dan hidrogen peroksida digunakan untuk memecah sianida dan zat pengompleks seperti kalium natrium tartrat. Ada tiga tangki pemecah sianida. Air limbah yang mengandung sianida dan air limbah yang mengandung tembaga dipompa ke tangki pemecah sianida tahap pertama. Susu kapur ditambahkan untuk mengatur pH menjadi 11 - 12. dan jumlah penambahan susu kapur disesuaikan dengan sistem kontrol pH. Pada saat yang sama, larutan natrium hipoklorit ditambahkan untuk memecah sianida. Hidrogen peroksida ditambahkan ke tangki pemecah sianida tahap kedua untuk melanjutkan pemecahan sianida dan zat pengompleks pengoksidasi seperti kalium natrium tartrat. Karena laju reaksi yang lambat, tangki pemecah sianida tahap ketiga ditambahkan. Pada tangki pemecah sianida tahap ketiga, penghilangan sianida dan zat pengompleks seperti kalium natrium tartrat diperiksa menurut data dan pengalaman analisis kimia. Dengan selesainya reaksi oksidasi, Cu⁺ dalam air limbah diubah seluruhnya menjadi Cu²⁺, dan endapan karbonat tembaga basa dan tembaga hidroksida terbentuk. Selama proses ini, setelah air limbah pelapisan pirofosfat tembaga bereaksi dengan kapur, kompleks yang dibentuk oleh radikal tembaga dan pirofosfat dipecah, dan tembaga hidroksida terbentuk. Data analisis menunjukkan bahwa proses ini dapat membuat air limbah memenuhi standar pembuangan. Penambahan kapur untuk mengatur pH dan mengendapkan ion tembaga mengurangi biaya pengolahan, dan kapur juga berperan sebagai bahan pembantu koagulan dan mengendapkan radikal pirofosfat secara menyeluruh.

3.3 Pemulihan Tembaga

Dalam proses di atas, ion tembaga dalam air limbah pelapisan elektrolisis diubah menjadi endapan karbonat tembaga basa. Jika jumlah kapur yang ditambahkan besar, ion tembaga juga dapat diubah menjadi endapan hidroksida tembaga. Karena kapur diperlukan untuk mengendapkan radikal pirofosfat dalam air limbah pelapisan pirofosfat tembaga, jumlah kapur yang ditambahkan tidak boleh terlalu sedikit. Biaya kapur sangat rendah, dan dapat ditambahkan dalam jumlah berlebih yang sesuai selama proses pengolahan.

Setelah air limbah yang mengandung sianida dan yang mengandung tembaga diolah dalam tangki pemecah sianida tiga tahap, air limbah tersebut dialirkan ke tangki flokulasi. Natrium pirosulfit ditambahkan ke tangki flokulasi untuk mengurangi kelebihan hidrogen peroksida, dan flokulan poliakrilamid ditambahkan untuk membuat partikel endapan tumbuh lebih besar. Jika natrium pirosulfit tidak ditambahkan ke tangki flokulasi, sisa hidrogen peroksida setelah pemecahan sianida terurai untuk menghasilkan oksigen, yang diserap pada permukaan partikel endapan dan menyebabkan endapan mengapung. Jumlah natrium pirosulfit yang ditambahkan harus sedemikian rupa sehingga endapan tidak mengapung, dan kelebihan yang sesuai dapat diterima.

Setelah melewati tangki flokulasi, air limbah mengalir ke tangki sedimentasi tabung miring. Setelah endapan dipisahkan dari air, endapan tersebut masuk ke tangki pengentalan sedimentasi, lalu disaring oleh filter press. Endapan hasil penyaringan diambil kembali, dan filtrat mengalir kembali ke tangki penyesuaian. Endapan hasil penyaringan yang mengandung tembaga dibeli oleh perusahaan profesional dan dikirim ke produsen profesional untuk menghasilkan tembaga sulfat atau dapat juga digunakan untuk menghasilkan tembaga elektrolit.

4. Manfaat

Limbah cair yang mengandung tembaga dihasilkan di empat bengkel pelapisan listrik. Analisis dan data pemantauan menunjukkan bahwa konsentrasi massa rata-rata tembaga dalam limbah cair pelapisan tembaga sianida adalah 345 mg/L, artinya setiap ton limbah cair mengandung 0.345 kg tembaga. Jumlah total limbah cair pelapisan tembaga sianida per bulan sekitar 4600 ton, mengandung 1587 kg tembaga. Bersama dengan tembaga dalam limbah cair yang mengandung tembaga lainnya, sekitar 1700 kg tembaga dapat dipulihkan per bulan. Pendapatan bulanan perusahaan dari penjualan lumpur yang mengandung tembaga adalah RMB 30.000 - 40.000. Pemulihan tembaga dari limbah cair pelapisan listrik oleh perusahaan menghindari konsumsi tembaga logam yang tidak efektif, tidak hanya mengurangi biaya pelapisan listrik tetapi juga mengurangi polusi sekunder lumpur pelapisan listrik terhadap lingkungan, sehingga mencapai manfaat ekonomi dan sosial yang baik.

5. Kesimpulan

Industri pelapisan listrik merupakan industri yang sangat berpolusi. Dalam situasi saat ini, di mana proses dan teknologi pengolahan limbah air pelapisan listrik di Tiongkok relatif terbelakang, mempelajari metode pemulihan logam non-ferrous dalam limbah air pelapisan listrik secara aktif sangatlah penting untuk membangun mode pelapisan listrik yang hemat sumber daya dan ramah lingkungan serta mempertahankan pembangunan berkelanjutan industri pelapisan listrik. Metode pengolahan pelapisan tembaga sianida dan limbah air lain yang mengandung tembaga untuk memulihkan tembaga menggunakan kapur yang dipelajari dalam makalah ini telah menunjukkan hasil yang baik dalam aplikasi praktis, sehingga menyediakan cara yang layak untuk pembangunan hijau industri pelapisan listrik.