सायनाइड कॉपर प्लेटिंग सांडपाण्यात तांब्याच्या पुनर्प्राप्ती पद्धतीवर संशोधन

1. परिचय

पर्यावरणपूरक आणि संसाधने वाचवणारी इलेक्ट्रोप्लेटिंग पद्धत स्थापित करणे, हे सध्या इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योगाच्या शाश्वत विकासासाठी दोन प्रमुख विषय आहेत. जगात अलौह धातूंच्या संसाधनांची कमतरता आणि इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी लागणाऱ्या धातूंच्या खर्चात सतत होणारी वाढ, या पार्श्वभूमीवर संसाधने वाचवणाऱ्या इलेक्ट्रोप्लेटिंग तंत्रज्ञानाचा अवलंब करण्याकडे खूप लक्ष वेधले गेले आहे. चिनी इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योगांचा विकासाचा इतिहास तुलनेने लहान आहे. विकासाच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात निधीची कमतरता आणि मागासलेले तंत्रज्ञान होते. बहुतेक लहान इलेक्ट्रोप्लेटिंग कारखान्यांना इलेक्ट्रोप्लेटिंगच्या सांडपाण्यातील धातूंच्या पुनर्प्राप्तीबद्दल माहिती नसते, पुनर्प्राप्तीच्या पद्धतींवरील संशोधन तर दूरच राहिले. सायनाइड कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर अलॉय इलेक्ट्रोप्लेटिंगच्या सांडपाण्यामध्ये, सायनाइडच्या विघटनानंतर द्विसंयुजी तांब्यापासून तयार होणारे अवक्षेप हे सूक्ष्म कण असतात, ज्यामुळे अवक्षेपण आणि विलगीकरण कठीण होते आणि खर्चही जास्त येतो. त्यामुळे, नवीन पुनर्प्राप्ती प्रक्रियांचा अभ्यास करणे तातडीचे आहे.

२. पद्धतीची तत्त्वे

२.१ सायनाइड कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर मिश्रधातूच्या सांडपाण्यावर प्रक्रिया

सोडियम हायपोक्लोराइट वापरून केल्या जाणाऱ्या पारंपरिक सायनाइड विघटन प्रक्रियेमध्ये, सायनाइडयुक्त सांडपाण्याचा pH, सामान्यतः सोडियम हायड्रॉक्साइड टाकून ११-१२ पर्यंत समायोजित करणे आवश्यक असते. सायनाइड विघटन प्रक्रियेदरम्यान, सायनाइडचे रूपांतर कार्बन डायऑक्साइड आणि नायट्रोजनमध्ये होते, आणि एकसंयुजी तांब्याच्या आयनांचे ऑक्सिडीकरण होऊन द्विसंयुजी तांब्याचे आयन तयार होतात, ज्यामुळे सांडपाण्यात निलंबित असलेले बेसिक कॉपर कार्बोनेटचे सूक्ष्म कण तयार होतात. नैसर्गिक अवसादनाला संपूर्ण दिवसापेक्षा जास्त वेळ लागतो आणि तरीही पूर्ण अवक्षेपण साध्य होत नाही. पूर्ण अवक्षेपण आणि विलगीकरण साध्य करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात स्कंदक साहाय्यक (coagulant aid) आणि अवक्षेपक (flocculant) आवश्यक असतात. पूर्वी, जेव्हा तांबे परत मिळवता येत नसे, तेव्हा सायनाइड विघटनानंतरचे सांडपाणी, चुना पद्धतीद्वारे प्रक्रिया केलेल्या एकत्रित आम्लयुक्त सांडपाण्यात मिसळले जात असे. एकत्रित सांडपाण्यातील अवक्षेपांवर बेसिक कॉपर कार्बोनेट शोषले जात असे आणि अखेरीस त्याचे अवक्षेपण होऊन विलगीकरण होत असे.

सायनाइड तोडण्याच्या नवीन प्रक्रियेत पीएच समायोजित करण्यासाठी चुना घालणे समाविष्ट आहे. सायनाइड तोडताना निर्माण होणारा कार्बन डायऑक्साइड कॅल्शियम ऑक्साईडशी प्रतिक्रिया देऊन कॅल्शियम कार्बोनेट तयार करतो. त्याच वेळी, मूलभूत तांबे कार्बोनेट कॅल्शियम कार्बोनेटसह सह-अवक्षेपित होऊन मोठे कण अवक्षेपित होतात.

२.२ इतर तांबेयुक्त सांडपाण्यावर प्रक्रिया करणे

आम्लयुक्त तेजस्वी तांब्याच्या प्लेटिंग सांडपाण्यातील द्विभाजक तांबे आयन चुन्याशी अभिक्रिया करून तांबे हायड्रॉक्साइड तयार करतात आणि सल्फ्यूरिक आम्ल चुन्याशी अभिक्रिया करून कॅल्शियम सल्फेट आणि पाणी तयार करतात. तांबे पायरोफॉस्फेट प्लेटिंग सांडपाण्यात, पायरोफॉस्फेट रॅडिकल आणि तांबे आयन एका कॉम्प्लेक्सच्या स्वरूपात अस्तित्वात असतात. चुन्याने प्रक्रिया केल्यावर, पायरोफॉस्फेट रॅडिकल कॅल्शियम ऑक्साईडशी अभिक्रिया करून कॅल्शियम पायरोफॉस्फेट अवक्षेपण तयार करतात आणि तांबे आयन कॅल्शियम ऑक्साईडशी अभिक्रिया करून तांबे हायड्रॉक्साइड तयार करतात.

3. पुनर्प्राप्ती प्रक्रिया

३.१ तांबेयुक्त सांडपाण्याची रचना

तांबेयुक्त सांडपाण्यामध्ये सायनाइड कॉपर प्लेटिंग, कॉपर-झिंक मिश्रधातू, कॉपर-टिन मिश्रधातू, ॲसिडिक ब्राईट कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर पायरोफॉस्फेट प्लेटिंग यांसारख्या अनेक प्रकारांचा समावेश होतो. सायनाइड कॉपर प्लेटिंग, कॉपर-झिंक मिश्रधातू आणि कॉपर-टिन मिश्रधातूचे सांडपाणी सायनाइडयुक्त सांडपाणी समायोजन टाकीमध्ये जाते, तर ॲसिडिक ब्राईट कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर पायरोफॉस्फेट प्लेटिंगचे सांडपाणी तांबेयुक्त सांडपाणी समायोजन टाकीमध्ये जाते. सायनाइड कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर मिश्रधातूच्या सांडपाण्यामध्ये सोडियम सायनाइड , पोटॅशियम सोडियम टार्टरेट आणि अमोनियम थायोसायनेट यांसारखे कॉम्प्लेक्सिंग एजंट असतात, जे तांब्याच्या आयनांसोबत कॉम्प्लेक्स तयार करतात. कॉपर पायरोफॉस्फेट प्लेटिंगच्या सांडपाण्यामध्ये कॉपर पायरोफॉस्फेट कॉम्प्लेक्स असतात. एकूण तांबेयुक्त सांडपाण्यामध्ये सायनाइड कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर मिश्रधातूच्या सांडपाण्याचा वाटा अंदाजे ९०% असतो, तर ॲसिडिक ब्राईट कॉपर प्लेटिंग आणि कॉपर पायरोफॉस्फेट प्लेटिंगच्या सांडपाण्याचा वाटा सुमारे १०% असतो.

३.२ तांब्याच्या संकुलांची ऑक्सिडीकरण प्रक्रिया

तांबे पुनर्प्राप्तीपूर्वी, इलेक्ट्रोप्लेटिंग सांडपाण्यातील तांबे संकुल तोडणे आणि Cu⁺ आयनांचे Cu²⁺ आयनमध्ये ऑक्सिडाइझ करणे आवश्यक आहे. सायनाइड आणि पोटॅशियम सोडियम टार्ट्रेट सारखे कॉम्प्लेक्सिंग एजंट तोडण्यासाठी सोडियम हायपोक्लोराइट द्रावण आणि हायड्रोजन पेरॉक्साइडची एकत्रित पद्धत वापरली जाते. तीन सायनाइड-ब्रेकिंग टाक्या आहेत. सायनाइड-युक्त सांडपाणी आणि तांबे-युक्त सांडपाणी पहिल्या टप्प्यातील सायनाइड-ब्रेकिंग टाकीमध्ये पंप केले जाते. pH 11 - 12 पर्यंत समायोजित करण्यासाठी लिंबाचे दूध जोडले जाते. आणि pH नियंत्रण प्रणालीद्वारे लिंबाच्या दुधाची अतिरिक्त मात्रा समायोजित केली जाते. त्याच वेळी, सायनाइड तोडण्यासाठी सोडियम हायपोक्लोराइट द्रावण जोडले जाते. सायनाइड तोडणे आणि पोटॅशियम सोडियम टार्ट्रेट सारखे कॉम्प्लेक्सिंग एजंट ऑक्सिडायझ करणे सुरू ठेवण्यासाठी दुसऱ्या टप्प्यातील सायनाइड-ब्रेकिंग टाकीमध्ये हायड्रोजन पेरोक्साइड जोडले जाते. मंद अभिक्रिया दरामुळे, तिसऱ्या टप्प्यातील सायनाइड-ब्रेकिंग टाकी जोडली जाते. तिसऱ्या टप्प्यातील सायनाइड-ब्रेकिंग टाकीमध्ये, सायनाइड आणि पोटॅशियम सोडियम टार्ट्रेट सारखे कॉम्प्लेक्सिंग एजंट काढून टाकण्याची तपासणी रासायनिक विश्लेषण डेटा आणि अनुभवानुसार केली जाते. ऑक्सिडेशन अभिक्रिया पूर्ण झाल्यानंतर, सांडपाण्यातील Cu⁺ पूर्णपणे Cu²⁺ मध्ये रूपांतरित होते आणि मूलभूत तांबे कार्बोनेट आणि तांबे हायड्रॉक्साइड अवक्षेपण तयार होतात. या प्रक्रियेदरम्यान, तांबे पायरोफॉस्फेट प्लेटिंग सांडपाणी चुन्याशी अभिक्रिया केल्यानंतर, तांबे आणि पायरोफॉस्फेट रॅडिकलने तयार केलेले कॉम्प्लेक्स तुटते आणि तांबे हायड्रॉक्साइड तयार होते. विश्लेषण डेटा दर्शवितो की या प्रक्रियेमुळे सांडपाणी डिस्चार्ज मानके पूर्ण करू शकते. pH समायोजित करण्यासाठी आणि तांबे आयन अवक्षेपित करण्यासाठी चुना जोडल्याने उपचार खर्च कमी होतो आणि चुना देखील कोग्युलंट मदतीची भूमिका बजावतो आणि पायरोफॉस्फेट रॅडिकल पूर्णपणे अवक्षेपित करतो.

३.३ तांबे पुनर्प्राप्ती

वरील प्रक्रियेत, इलेक्ट्रोप्लेटिंग सांडपाण्यातील तांबे आयन मूलभूत तांबे कार्बोनेट अवक्षेपणात रूपांतरित होतात. जर चुन्याचे प्रमाण जास्त असेल तर तांबे आयन देखील तांबे हायड्रॉक्साइड अवक्षेपणात रूपांतरित होऊ शकतात. तांबे पायरोफॉस्फेट प्लेटिंग सांडपाण्यामध्ये पायरोफॉस्फेट रॅडिकल अवक्षेपण करण्यासाठी चुना आवश्यक असल्याने, चुन्याचे प्रमाण खूप कमी असू शकत नाही. चुन्याची किंमत खूप कमी आहे आणि प्रक्रिया प्रक्रियेदरम्यान ते योग्य प्रमाणात जास्त प्रमाणात जोडले जाऊ शकते.

सायनाइडयुक्त आणि तांबेयुक्त सांडपाणी तीन-स्टेज सायनाइड-ब्रेकिंग टाक्यांमध्ये प्रक्रिया केल्यानंतर, ते फ्लोक्युलेशन टाकीमध्ये वाहतात. अतिरिक्त हायड्रोजन पेरोक्साइड कमी करण्यासाठी फ्लोक्युलेशन टाकीमध्ये सोडियम पायरोसल्फाइट जोडले जाते आणि अवक्षेपण कण मोठे करण्यासाठी पॉलीएक्रिलामाइड फ्लोक्युलंट जोडले जाते. जर सोडियम पायरोसल्फाइट फ्लोक्युलेशन टाकीमध्ये जोडले गेले नाही, तर सायनाइड तोडल्यानंतर उरलेले हायड्रोजन पेरोक्साइड विघटित होऊन ऑक्सिजन तयार करते, जे अवक्षेपण कणांच्या पृष्ठभागावर शोषले जाते आणि अवक्षेपण तरंगण्यास कारणीभूत ठरते. सोडियम पायरोसल्फाइटचे प्रमाण इतके असावे की अवक्षेपण तरंगणार नाही आणि योग्य अतिरिक्तता स्वीकार्य आहे.

फ्लोक्युलेशन टाकीमधून गेल्यानंतर, सांडपाणी झुकलेल्या नळीच्या अवसादन टाकीमध्ये वाहते. अवसादन पाण्यापासून वेगळे केल्यानंतर, ते अवसादन जाड करणाऱ्या टाकीमध्ये प्रवेश करतात आणि नंतर फिल्टर प्रेसद्वारे फिल्टर केले जातात. फिल्टर केक पुनर्प्राप्त केला जातो आणि फिल्टरेट समायोजन टाकीमध्ये परत वाहते. पुनर्प्राप्त केलेला तांबे-युक्त फिल्टर केक एका व्यावसायिक कंपनीद्वारे खरेदी केला जातो आणि तांबे सल्फेट तयार करण्यासाठी व्यावसायिक उत्पादकाकडे पाठवला जातो किंवा इलेक्ट्रोलाइटिक तांबे तयार करण्यासाठी देखील वापरला जाऊ शकतो.

एक्सएनयूएमएक्स. फायदे

चार इलेक्ट्रोप्लेटिंग कार्यशाळांमध्ये तांबेयुक्त सांडपाणी तयार होते. विश्लेषण आणि देखरेख डेटा दर्शवितो की, सायनाइड कॉपर प्लेटिंगच्या सांडपाण्यातील तांब्याची सरासरी वस्तुमान सांद्रता ३४५ मिग्रॅ/लिटर आहे, म्हणजेच प्रत्येक टन सांडपाण्यात ०.३४५ किलो तांबे असते. दरमहा सायनाइड कॉपर प्लेटिंगच्या सांडपाण्याचे एकूण प्रमाण अंदाजे ४६०० टन असून, त्यात १५८७ किलो तांबे असते. इतर तांबेयुक्त सांडपाण्यातील तांब्यासह, दरमहा सुमारे १७०० किलो तांबे पुनर्प्राप्त केले जाऊ शकते. तांबेयुक्त गाळ विकून कंपनीचे मासिक उत्पन्न ३०,००० ते ४०,००० युआन आहे. इलेक्ट्रोप्लेटिंगच्या सांडपाण्यातून तांबे पुनर्प्राप्त केल्यामुळे, धातुरूप तांब्याचा अकार्यक्षम वापर टळतो, ज्यामुळे केवळ इलेक्ट्रोप्लेटिंगचा खर्चच कमी होत नाही, तर इलेक्ट्रोप्लेटिंग गाळामुळे पर्यावरणात होणारे दुय्यम प्रदूषणही कमी होते आणि चांगले आर्थिक व सामाजिक फायदे मिळतात.

5 निष्कर्ष

इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योग हा एक अत्यंत प्रदूषणकारी उद्योग आहे. सध्याच्या परिस्थितीत जिथे चीनमध्ये सांडपाण्यावर इलेक्ट्रोप्लेटिंग करण्यासाठी प्रक्रिया प्रक्रिया आणि तंत्रज्ञान तुलनेने मागासलेले आहे, इलेक्ट्रोप्लेटिंग सांडपाण्यातील नॉन-फेरस धातूंच्या पुनर्प्राप्ती पद्धतींचा सक्रियपणे अभ्यास करणे हे संसाधन-बचत आणि पर्यावरणपूरक इलेक्ट्रोप्लेटिंग मोड स्थापित करण्यासाठी आणि इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योगाचा शाश्वत विकास राखण्यासाठी खूप महत्वाचे आहे. या पेपरमध्ये अभ्यासलेल्या चुनाचा वापर करून तांबे पुनर्प्राप्त करण्यासाठी सायनाइड कॉपर प्लेटिंग आणि इतर तांबेयुक्त सांडपाण्यांवर प्रक्रिया करण्याच्या पद्धतीने व्यावहारिक अनुप्रयोगांमध्ये चांगले परिणाम दर्शविले आहेत, ज्यामुळे इलेक्ट्रोप्लेटिंग उद्योगाच्या हिरव्या विकासासाठी एक व्यवहार्य मार्ग उपलब्ध झाला आहे.