Rannsóknir á endurheimtaraðferð kopars í sýaníð koparhúðun afrennslisvatni

1. Inngangur

Að koma á umhverfisvænum og auðlindasparandi rafhúðununarham er nú tvö meginþemu fyrir sjálfbæra þróun rafhúðununariðnaðarins. Í samhengi við skort á auðlindum sem ekki eru úr járni í heiminum og stöðugri aukningu á kostnaði við rafhúðun málmefna, hefur upptaka auðlindasparandi rafhúðun tækni vakið mikla athygli. Kínversk rafhúðun fyrirtæki hafa tiltölulega stutta þróunarsögu. Á upphafsstigi þróunar var skortur á fjármunum og afturhaldstækni. Flestar litlar rafhúðununarverksmiðjur skortir meðvitund um endurheimt málmefna í rafhúðun frárennslisvatns, hvað þá rannsóknir á endurheimtaraðferðum. Fyrir blásýru koparhúðun og koparblendi rafhúðun skólps, botnfallið sem myndast af tvígildum kopar eftir sýaníðbrot eru fínar agnir, sem leiðir til erfiðrar úrkomu og aðskilnaðar og hás kostnaðar. Því er brýnt að rannsaka ný bataferli.

2. Aðferðarreglur

2.1 Meðhöndlun á sýaníð koparhúðun og afrennsli úr koparblendi

Í hefðbundnu ferli við að brjóta niður sýaníð með natríumhýpóklóríti þarf að stilla pH gildi sýaníðinnihaldandi skólps á 11-12, venjulega með því að bæta við natríumhýdroxíði. Við sýaníðbrotið er sýaníð breytt í Carbon Díoxíð og köfnunarefni, og eingildar koparjónir oxast í tvígildar koparjónir, sem mynda síðan fínar agnir af basískum koparkarbónati sem svífa í frárennslisvatninu. Náttúruleg botnfelling tekur meira en heilan dag og samt er ekki hægt að ná fullri úrkomu. Mikið magn af storkuefni og flokkunarefni er nauðsynlegt til að ná fullri úrkomu og aðskilnaði. Áður fyrr, þegar kopar var ekki endurheimtur, var frárennslisvatnið eftir sýaníðbrot blandað saman við alhliða sýruinnihaldandi frárennslisvatn, sem var meðhöndlað með kalkaðferðinni. Basískt koparkarbónat var aðsogað á botnfallið í alhliða frárennslisvatninu og að lokum botnfellt og aðskilið.

Nýja sýaníðbrotsferlið er að bæta við kalki til að stilla pH. Koltvísýringurinn sem myndast við sundrun sýaníðs hvarfast við kalsíumoxíð og myndar kalsíumkarbónat. Á sama tíma fellur grunn koparkarbónat út saman við kalsíumkarbónati og myndar stóra agnaútfellingu.

2.2 Meðhöndlun annars frárennslisvatns sem inniheldur kopar

Tvígildar koparjónir í súru björtu koparhúðunafrennsli hvarfast við kalk og myndar koparhýdroxíð og brennisteinssýra hvarfast við kalk og myndar kalsíumsúlfat og vatn. Í koparpýrófosfathúðun frárennslisvatninu eru pýrófosfatróteiningin og koparjónirnar til í formi flókins. Þegar pýrófosfatrótin er meðhöndluð með kalki hvarfast við kalsíumoxíð til að mynda kalsíumpýrófosfat botnfall og koparjónir hvarfast við kalsíumoxíð og mynda koparhýdroxíð.

3. Endurheimtunarferli

3.1 Samsetning afrennslisvatns sem inniheldur kopar

Afrennslisvatn sem inniheldur kopar felur í sér nokkrar gerðir eins og sýaníð koparhúðun, kopar-sink málmblöndur, kopar-tin málmblöndur, súr björt koparhúðun og koparpýrófosfathúðun frárennslisvatn. Sýaníð koparhúðun, kopar-sink málmblöndur og kopar-tin málmblöndur renna inn í afrennslistankinn sem inniheldur blásýru, en súr björt koparhúðun og koparpýrófosfathúðun frárennslisvatn renna inn í afrennslistankinn sem inniheldur kopar. Sýaníð koparhúðun og afrennsli úr koparblendi inniheldur fléttuefni eins og Natríumsýaníð, kalíumnatríumtartrat og ammóníumþíósýanat, sem mynda fléttur með koparjónum. Koparpýrófosfathúðun frárennslisvatn inniheldur koparpýrófosfatfléttur. Sýaníð koparhúðun og koparblendi frárennsli eru um það bil 90% af heildarafrennsli sem inniheldur kopar, en súr björt koparhúðun og koparpýrófosfathúðun eru um 10%.

3.2 Oxunarferli koparfléttna

Áður en kopar er endurheimt er nauðsynlegt að brjóta koparflétturnar í rafhúðunuðu skólpvatninu og oxa Cu⁺ jónir í Cu²⁺ jónir. Samsett aðferð af natríumhýpóklórítlausn og vetnisperoxíði er notuð til að brjóta sýaníð og fléttuefni eins og kalíumnatríumtartrat. Það eru þrír sýaníðbrjótandi tankar. Afrennslisvatni sem inniheldur blásýru og afrennsli sem inniheldur kopar er dælt í fyrsta stigs blásýrubrjótandi tank. Kalkmjólk er bætt út í til að stilla sýrustigið í 11 - 12. og magn kalkmjólkur sem bætt er við er stillt með sýrustigi stjórnkerfisins. Á sama tíma er natríumhýpóklórítlausn bætt við til að brjóta sýaníðið. Vetnisperoxíði er bætt við annars stigs sýaníðbrjótandi tankinn til að halda áfram að brjóta sýaníðið og oxandi fléttuefni eins og kalíumnatríumtartrat. Vegna hægs hvarfhraða er þriðja stigs sýaníðbrjótandi tankur bætt við. Í þriðja stigs sýaníðbrjótandi tankinum er fjarlæging sýaníðs og fléttuefna eins og kalíumnatríumtartrats athugað í samræmi við efnagreiningargögn og reynslu. Þegar oxunarhvarfinu er lokið breytist Cu⁺ í frárennslisvatninu að fullu í Cu²⁺ og botnfall úr koparkarbónati og koparhýdroxíði myndast. Í þessu ferli, eftir að koparpýrófosfathúðun frárennslisvatns hvarfast við kalk, brotnar flókið sem myndast af kopar og pýrófosfatróteiningum og koparhýdroxíð myndast. Greiningargögnin sýna að þetta ferli getur gert það að verkum að skólpið uppfyllir losunarstaðla. Að bæta við kalki til að stilla sýrustigið og fella koparjónir dregur úr meðferðarkostnaði og kalk gegnir einnig hlutverki storkuefnis og fellur algjörlega út pýrófosfatróteininguna.

3.3 Koparendurheimtur

Í ofangreindu ferli er koparjónunum í rafhúðunafrennslisvatninu breytt í grunn koparkarbónatútfellingar. Ef magn kalks sem bætt er við er mikið er einnig hægt að breyta koparjónunum í koparhýdroxíðútfellingar. Þar sem kalk þarf til að fella út pýrófosfatróteininguna í koparpýrófosfathúðun frárennslisvatni, getur magn kalks sem bætt er við ekki verið of lítið. Kostnaður við kalk er mjög lágur og hægt er að bæta því við í hæfilegu magni meðan á meðferð stendur.

Eftir að afrennslisvatn sem inniheldur sýaníð og kopar hefur verið meðhöndlað í þriggja þrepa sýaníðbrjótandi tönkum renna það inn í flokkunartankinn. Natríumpýrósúlfíti er bætt við flokkunartankinn til að draga úr umfram vetnisperoxíði og pólýakrýlamíðflöguefni er bætt við til að láta botnfallsagnirnar stækka. Ef natríumpýrósúlfíti er ekki bætt í flokkunartankinn, brotnar vetnisperoxíð sem eftir er eftir að sýaníð hefur brotnað niður og myndar súrefni sem aðsogast á yfirborð botnfallsagnanna og veldur því að botnfallið fljóti. Magn natríumpýrósúlfíts sem bætt er við ætti að vera þannig að botnfallið fljóti ekki og viðeigandi umframmagn er ásættanlegt.

Eftir að hafa farið í gegnum flokkunartankinn rennur skólpvatnið inn í botnfallstankinn með hallandi rör. Eftir að botnfallið hefur verið skilið frá vatninu fer það inn í botnfallsþykknunartankinn og er síðan síað með síupressu. Síukakan er endurheimt og síuvökvinn rennur aftur í stillitankinn. Endurheimta kopar-innihaldandi síukakan er keypt af fagaðila og send til fagaðila til að framleiða koparsúlfat eða einnig hægt að nota til að framleiða rafgreiningarkopar.

4. Kostir

Afrennsli sem inniheldur kopar er myndað í fjórum rafhúðununarverkstæðum. Greining og vöktunargögn sýna að meðalmassastyrkur kopars í Sýaníð koparhúðun afrennsli er 345mg/L, það er að segja að hvert tonn af skólpvatni inniheldur 0.345kg af kopar. Heildarmagn af sýaníð koparhúðun afrennsli á mánuði er um það bil 4600t, sem inniheldur 1587kg af kopar. Ásamt koparnum í öðru afrennsli sem inniheldur kopar er hægt að endurheimta um 1700 kg af kopar á mánuði. Mánaðartekjur félagsins af sölu á seyru sem inniheldur kopar eru 30.000 - 40.000 RMB. Endurheimt fyrirtækisins á kopar úr rafhúðun frárennslisvatni kemur í veg fyrir árangurslausa neyslu á málmi kopar, dregur ekki aðeins úr rafhúðununarkostnaði heldur dregur einnig úr efri mengun rafhúðunareyru í umhverfið, sem nær góðum efnahagslegum og félagslegum ávinningi.

5. Niðurstaða

Rafhúðun iðnaður er mjög mengandi iðnaður. Í núverandi ástandi þar sem meðferðarferlar og tækni við rafhúðun skólps í Kína eru tiltölulega aftur á bak, er virkan rannsókn á endurheimtunaraðferðum málma sem ekki eru járn í rafhúðun skólps af mikilli þýðingu fyrir að koma á auðlindasparandi og umhverfisvænum rafhúðununarham og viðhalda sjálfbærri þróun rafhúðununariðnaðarins. Aðferðin við að meðhöndla sýaníð koparhúðun og annað afrennslisvatn sem inniheldur kopar til að endurheimta kopar með því að nota kalk sem rannsakað er í þessari grein hefur sýnt góðan árangur í hagnýtri notkun, sem gefur raunhæfa leið fyrir græna þróun rafhúðunariðnaðarins.