Pētījums par vara reģenerācijas metodi cianīda vara pārklājuma notekūdeņos

1. Ievads

Videi draudzīga un resursus taupoša galvanizācijas režīma izveide pašlaik ir divas galvenās tēmas galvanizācijas nozares ilgtspējīgai attīstībai. Ņemot vērā krāsaino metālu resursu trūkumu pasaulē un nepārtrauktu metālu galvanizācijas materiālu izmaksu pieaugumu, resursus taupošas galvanizācijas tehnoloģijas ieviešana ir piesaistījusi lielu uzmanību. Ķīnas galvanizācijas uzņēmumiem ir salīdzinoši īsa attīstības vēsture. Attīstības sākumposmā trūka līdzekļu un atpalikušu tehnoloģiju. Lielākajai daļai mazo galvanizācijas rūpnīcu trūkst izpratnes par metālu materiālu reģenerāciju galvanizācijas notekūdeņos, nemaz nerunājot par reģenerācijas metožu izpēti. Par cianīdu vara pārklājuma un vara sakausējuma galvanizācijas notekūdeņi, nogulsnes, ko veido divvērtīgais varš pēc cianīda sadalīšanas, ir smalkas daļiņas, kā rezultātā ir grūti nogulsnēties un atdalīt, kā arī augstas izmaksas. Tāpēc ir steidzami jāizpēta jauni atveseļošanās procesi.

2. Metodes principi

2.1. Cianīda vara pārklājuma un vara sakausējuma notekūdeņu attīrīšana

Tradicionālajā cianīda sadalīšanas procesā, izmantojot nātrija hipohlorītu, cianīdu saturošo notekūdeņu pH ir jāpielāgo līdz 11–12, parasti pievienojot nātrija hidroksīdu. Cianīda sadalīšanas procesā cianīds tiek pārveidots par Ogleklis dioksīds un slāpeklis, un vienvērtīgie vara joni tiek oksidēti divvērtīgos vara jonos, kas pēc tam veido smalkas bāziskā vara karbonāta daļiņas, kas suspendētas notekūdeņos. Dabiskā sedimentācija aizņem vairāk nekā veselu dienu un joprojām nevar panākt pilnīgu nogulsnēšanos. Lai panāktu pilnīgu nogulsnēšanos un atdalīšanu, ir nepieciešams liels daudzums koagulanta un flokulanta. Agrāk, kad varš netika atgūts, notekūdeņi pēc cianīda sadalīšanas tika sajaukti ar visaptverošiem skābi saturošiem notekūdeņiem, kurus attīrīja ar kaļķa metodi. Bāziskais vara karbonāts tika adsorbēts uz nogulsnēm visaptverošos notekūdeņos un visbeidzot nogulsnēts un atdalīts.

Jaunais cianīda sadalīšanas process ir pievienot kaļķi, lai pielāgotu pH. Oglekļa dioksīds, kas rodas cianīda sadalīšanas laikā, reaģē ar kalcija oksīdu, veidojot kalcija karbonātu. Tajā pašā laikā bāzes vara karbonāts izgulsnējas kopā ar kalcija karbonātu, veidojot lielas daļiņu nogulsnes.

2.2. Citu varu saturošu notekūdeņu attīrīšana

Divvērtīgie vara joni skābā spilgtā vara pārklājuma notekūdeņos reaģē ar kaļķi, veidojot vara hidroksīdu, un sērskābe reaģē ar kaļķi, veidojot kalcija sulfātu un ūdeni. Vara pirofosfāta pārklājuma notekūdeņos pirofosfāta radikālis un vara joni pastāv kompleksa veidā. Apstrādājot ar kaļķi, pirofosfāta radikālis reaģē ar kalcija oksīdu, veidojot kalcija pirofosfāta nogulsnes, un vara joni reaģē ar kalcija oksīdu, veidojot vara hidroksīdu.

3. Atgūšanas process

3.1. Vara saturošu notekūdeņu sastāvs

Varu saturošie notekūdeņi ietver vairākus veidus, piemēram, cianīda vara pārklājumu, vara un cinka sakausējumu, vara un alvas sakausējumu, skābo vara pārklājumu un vara pirofosfāta pārklājumu notekūdeņus. Cianīda vara pārklājuma, vara-cinka sakausējuma un vara-alvas sakausējuma notekūdeņi ieplūst cianīdu saturošajā notekūdeņu regulēšanas tvertnē, bet skābie spilgtā vara pārklājuma un vara pirofosfāta pārklājuma notekūdeņi ieplūst vara saturošajā notekūdeņu regulēšanas tvertnē. Cianīda vara pārklājuma un vara sakausējuma notekūdeņi satur kompleksveidotājus, piemēram, Nātrija cianīds, kālija nātrija tartrāts un amonija tiocianāts, kas veido kompleksus ar vara joniem. Vara pirofosfāta pārklājuma notekūdeņi satur vara pirofosfāta kompleksus. Cianīda vara pārklājuma un vara sakausējumu notekūdeņi veido aptuveni 90% no kopējiem vara saturošiem notekūdeņiem, savukārt skābie spilgtā vara pārklājuma un vara pirofosfāta pārklājuma notekūdeņi veido aptuveni 10%.

3.2. Vara kompleksu oksidēšanas process

Pirms vara reģenerācijas ir nepieciešams sadalīt vara kompleksus galvanizācijas notekūdeņos un oksidēt Cu⁺ jonus par Cu²⁺ joniem. Nātrija hipohlorīta šķīduma un ūdeņraža peroksīda kombinēto metodi izmanto, lai sadalītu cianīdu un kompleksveidotājus, piemēram, kālija nātrija tartrātu. Ir trīs cianīda sadalīšanas tvertnes. Cianīdu saturošie notekūdeņi un vara saturošie notekūdeņi tiek iesūknēti pirmās pakāpes cianīda sadalīšanas tvertnē. Lai noregulētu pH līdz 11 - 12, tiek pievienots kaļķa piens un kaļķa piena pievienošanas daudzumu regulē pH kontroles sistēma. Tajā pašā laikā cianīda sadalīšanai pievieno nātrija hipohlorīta šķīdumu. Ūdeņraža peroksīds tiek pievienots otrās pakāpes cianīda sadalīšanas tvertnei, lai turpinātu cianīda un oksidējošos kompleksveidotāju, piemēram, kālija nātrija tartrāta, sadalīšanu. Lēna reakcijas ātruma dēļ tiek pievienota trešās pakāpes cianīda sadalīšanas tvertne. Trešās pakāpes cianīda sadalīšanas tvertnē cianīda un kompleksveidotāju, piemēram, kālija nātrija tartrāta, atdalīšana tiek pārbaudīta saskaņā ar ķīmiskās analīzes datiem un pieredzi. Pēc oksidācijas reakcijas pabeigšanas Cu⁺ notekūdeņos pilnībā pārvēršas par Cu²⁺ un veidojas bāziskas vara karbonāta un vara hidroksīda nogulsnes. Šī procesa laikā pēc vara pirofosfāta pārklājuma notekūdeņu reakcijas ar kaļķiem tiek sadalīts vara un pirofosfāta radikāļu veidotais komplekss un veidojas vara hidroksīds. Analīzes dati liecina, ka šis process var nodrošināt notekūdeņu atbilstību novadīšanas standartiem. Kaļķa pievienošana, lai pielāgotu pH un nogulsnētu vara jonus, samazina apstrādes izmaksas, un kaļķiem ir arī koagulanta palīglīdzekļa loma un pilnībā izgulsnējas pirofosfāta radikāli.

3.3. Vara atgūšana

Iepriekš minētajā procesā galvanizācijas notekūdeņos esošie vara joni tiek pārvērsti pamata vara karbonāta nogulsnēs. Ja pievienotā kaļķa daudzums ir liels, vara jonus var pārvērst arī vara hidroksīda nogulsnēs. Tā kā kaļķi ir nepieciešami pirofosfāta radikāļa nogulsnēšanai vara pirofosfāta pārklājuma notekūdeņos, pievienotā kaļķa daudzums nevar būt pārāk mazs. Kaļķa izmaksas ir ļoti zemas, un apstrādes procesā to var pievienot atbilstošā pārpalikumā.

Pēc tam, kad cianīdu un varu saturošie notekūdeņi ir attīrīti trīspakāpju cianīda sadalīšanas tvertnēs, tie ieplūst flokulācijas tvertnē. Flokulācijas tvertnei pievieno nātrija pirosulfītu, lai samazinātu ūdeņraža peroksīda pārpalikumu, un poliakrilamīda flokulantu pievieno, lai nogulšņu daļiņas palielinātos. Ja flokulācijas tvertnei nepievieno nātrija pirosulfītu, ūdeņraža peroksīda pārpalikums pēc cianīda sadalīšanās sadalās, veidojot skābekli, kas adsorbējas uz nogulšņu daļiņu virsmas un liek nogulsnēm peldēt. Pievienotā nātrija pirosulfīta daudzumam jābūt tādam, lai nogulsnes nepeldētu, un ir pieļaujams atbilstošs pārpalikums.

Pēc tam, kad notekūdeņi iziet cauri flokulācijas tvertnei, tie ieplūst slīpās caurules sedimentācijas tvertnē. Pēc tam, kad nogulsnes ir atdalītas no ūdens, tās nonāk sedimentācijas sabiezēšanas tvertnē un pēc tam tiek filtrētas ar filtra presi. Filtra kūka tiek reģenerēta, un filtrāts plūst atpakaļ uz regulēšanas tvertni. Atgūto varu saturošo filtra kūku iegādājas profesionāls uzņēmums un nosūta profesionālam ražotājam vara sulfāta ražošanai, vai arī to var izmantot elektrolītiskā vara ražošanai.

4. Ieguvumi

Vara saturoši notekūdeņi tiek radīti četros galvanizācijas cehos. Analīzes un monitoringa dati liecina, ka vara vidējā masas koncentrācija Cianīda vara pārklājuma notekūdeņi ir 345 mg/l, tas ir, katra notekūdeņu tonna satur 0.345 kg vara. Kopējais cianīda vara pārklājuma notekūdeņu daudzums mēnesī ir aptuveni 4600 t, kas satur 1587 kg vara. Kopā ar varu, kas atrodas citos vara saturošajos notekūdeņos, mēnesī var atgūt aptuveni 1700 kg vara. Uzņēmuma ikmēneša ienākumi no vara saturošu dūņu pārdošanas ir 30.000 40.000 - XNUMX XNUMX RMB. Uzņēmuma veiktā vara atgūšana no galvanizācijas notekūdeņiem ļauj izvairīties no neefektīva metāliskā vara patēriņa, ne tikai samazinot galvanizācijas izmaksas, bet arī samazinot galvanizācijas dūņu sekundāro piesārņojumu videi, panākot labus ekonomiskos un sociālos ieguvumus.

5. secinājums

Galvanizācijas nozare ir ļoti piesārņojoša nozare. Pašreizējā situācijā, kad Ķīnas notekūdeņu galvanizācijas attīrīšanas procesi un tehnoloģijas ir salīdzinoši atpalikušās, aktīvai krāsaino metālu reģenerācijas metožu izpētei galvanizācijas notekūdeņos ir liela nozīme, lai izveidotu resursus taupošu un videi draudzīgu galvanizācijas režīmu un saglabātu galvanizācijas nozares ilgtspējīgu attīstību. Šajā rakstā pētītā cianīda vara pārklājuma un citu varu saturošu notekūdeņu apstrādes metode, lai atgūtu varu, izmantojot kaļķi, ir uzrādījusi labus rezultātus praktiskajā pielietojumā, nodrošinot iespējamu veidu galvanizācijas nozares zaļai attīstībai.