Cercetări privind metoda de recuperare a cuprului în apele uzate de placare cu cupru cu cianură

1. Introducere

Stabilirea unui mod de galvanizare ecologic și care economisește resurse reprezintă în prezent două teme majore pentru dezvoltarea durabilă a industriei de galvanizare. În contextul lipsei de resurse metalice neferoase la nivel mondial și al creșterii continue a costurilor materialelor metalice de galvanizare, adoptarea tehnologiei de galvanizare care economisește resurse a atras multă atenție. Întreprinderile chineze de galvanizare au un istoric de dezvoltare relativ scurt. În etapa inițială de dezvoltare, a existat o lipsă de fonduri și tehnologie înapoiată. Majoritatea fabricilor mici de galvanizare nu sunt conștiente de recuperarea materialelor metalice din apele uzate de galvanizare, darămite de cercetarea metodelor de recuperare. Pentru apele uzate de galvanizare cu cianură și aliaje de cupru, precipitatele formate de cuprul bivalent după spargerea cianurii sunt particule fine, ceea ce duce la precipitare și separare dificile și costuri ridicate. Prin urmare, este urgent să se studieze noi procese de recuperare.

2. Principiile metodei

2.1 Tratarea apelor uzate cu cianuri de cupru și aliaje de cupru

În procesul tradițional de spargere a cianurilor, care utilizează hipoclorit de sodiu, pH-ul apelor uzate care conțin cianuri trebuie ajustat la 11-12, de obicei prin adăugarea de hidroxid de sodiu. În timpul procesului de spargere a cianurilor, cianura este transformată în dioxid de carbon și azot, iar ionii de cupru monovalenți sunt oxidați în ioni de cupru divalenți, care apoi formează particule fine de carbonat bazic de cupru suspendate în apele uzate. Sedimentarea naturală durează mai mult de o zi întreagă și tot nu se poate realiza o precipitare completă. Este necesară o cantitate mare de coagulant și floculant pentru a realiza precipitarea și separarea completă. În trecut, când cuprul nu era recuperat, apele uzate, după spargerea cianurilor, erau amestecate în apele uzate complexe care conțineau acid, care erau tratate prin metoda varului. Carbonatul bazic de cupru era adsorbit pe precipitate în apele uzate complexe și în final precipitat și separat.

Noul proces de spargere a cianurilor este de a adăuga var pentru a ajusta pH-ul. Dioxidul de carbon generat în timpul spargerii cianurii reacţionează cu oxidul de calciu pentru a forma carbonat de calciu. În același timp, carbonatul de cupru bazic co-precipită cu carbonatul de calciu pentru a forma precipitate mari de particule.

2.2 Tratarea altor ape uzate care conțin cupru

Ionii divalenți de cupru din apele reziduale acide de placare cu cupru strălucitoare reacționează cu var pentru a forma hidroxid de cupru, iar acidul sulfuric reacționează cu var pentru a forma sulfat de calciu și apă. În apele reziduale de placare cu pirofosfat de cupru, radicalul pirofosfat și ionii de cupru există sub formă de complex. Când este tratat cu var, radicalul pirofosfat reacţionează cu oxidul de calciu pentru a forma precipitat de pirofosfat de calciu, iar ionii de cupru reacţionează cu oxidul de calciu pentru a forma hidroxid de cupru.

3. Procesul de recuperare

3.1 Compoziția apelor uzate care conțin cupru

Apele uzate care conțin cupru includ mai multe tipuri, cum ar fi cuprarea cu cianură, aliajele de cupru-zinc, aliajele de cupru-staniu, cuprarea acidă lucioasă și apele uzate de placare cu pirofosfat de cupru. Apele uzate de la cuprarea cu cianură, aliajele de cupru-zinc și aliajele de cupru-staniu curg în rezervorul de reglare a apelor uzate care conțin cianură, în timp ce apele uzate de la cuprarea acidă lucioasă și de la placarea cu pirofosfat de cupru curg în rezervorul de reglare a apelor uzate care conțin cupru. Apele uzate de la cuprarea cu cianură și aliajele de cupru conțin agenți de complexare, cum ar fi cianura de sodiu , tartratul de potasiu și sodiu și tiocianat de amoniu, care formează complexe cu ionii de cupru. Apele uzate de la placarea cu pirofosfat de cupru conțin complexe de pirofosfat de cupru. Apele uzate de la cuprarea cu cianură și aliajele de cupru reprezintă aproximativ 90% din totalul apelor uzate care conțin cupru, în timp ce apele uzate de la cuprarea acidă lucioasă și de la placarea cu pirofosfat de cupru reprezintă aproximativ 10%.

3.2 Procesul de oxidare a complexelor de cupru

Înainte de recuperarea cuprului, este necesar să se spargă complexele de cupru din apele uzate de galvanizare și să se oxideze ionii de Cu⁺ în ioni de Cu²⁺. O metodă combinată de soluție de hipoclorit de sodiu și peroxid de hidrogen este utilizată pentru a sparge cianura și agenți de complexare, cum ar fi tartratul de potasiu și sodiu. Sunt trei rezervoare de spargere a cianurilor. Apele uzate care conțin cianuri și apele uzate care conțin cupru sunt pompate în rezervorul de spargere a cianurilor din prima etapă. Se adaugă lapte de var pentru a regla pH-ul la 11 - 12. iar cantitatea adăugată de lapte de var este ajustată de sistemul de control al pH-ului. În același timp, se adaugă soluție de hipoclorit de sodiu pentru a sparge cianura. Se adaugă peroxid de hidrogen în rezervorul de spargere a cianurilor din a doua etapă pentru a continua spargerea cianurii și a agenților de complexare oxidanți, cum ar fi tartratul de potasiu și sodiu. Datorită vitezei lente de reacție, se adaugă un rezervor de spargere a cianurilor din a treia etapă. În rezervorul de spargere a cianurilor din a treia etapă, îndepărtarea cianurii și a agenților de complexare, cum ar fi tartratul de potasiu și sodiu, este verificată în funcție de datele și experiența analizei chimice. Odată cu finalizarea reacției de oxidare, Cu⁺ din apa uzată este complet transformat în Cu²⁺ și se formează precipitate bazice de carbonat de cupru și hidroxid de cupru. În timpul acestui proces, după ce apa uzată de placare cu pirofosfat de cupru reacţionează cu var, complexul format din radicalul de cupru şi pirofosfat este spart şi se formează hidroxid de cupru. Datele analizei arată că acest proces poate face ca apele uzate să îndeplinească standardele de deversare. Adăugarea de var pentru ajustarea pH-ului și precipitarea ionilor de cupru reduce costul tratamentului, iar varul joacă, de asemenea, rolul de coagulant auxiliar și precipită complet radicalul pirofosfat.

3.3 Recuperarea cuprului

În procesul de mai sus, ionii de cupru din apele uzate de galvanizare sunt transformați în precipitate bazice de carbonat de cupru. Dacă cantitatea de var adăugată este mare, ionii de cupru pot fi, de asemenea, transformați în precipitate de hidroxid de cupru. Deoarece varul este necesar pentru a precipita radicalul pirofosfat în apele reziduale de placare cu pirofosfat de cupru, cantitatea de var adăugată nu poate fi prea mică. Costul varului este foarte mic și poate fi adăugat într-un exces adecvat în timpul procesului de tratament.

După ce apele uzate care conțin cianuri și care conțin cupru sunt tratate în rezervoarele de spargere a cianurilor în trei trepte, acestea curg în rezervorul de floculare. În rezervorul de floculare se adaugă pirosulfit de sodiu pentru a reduce excesul de peroxid de hidrogen și se adaugă floculant de poliacrilamidă pentru a face particulele precipitate să crească. Dacă pirosulfitul de sodiu nu este adăugat în rezervorul de floculare, peroxidul de hidrogen rezidual după spargerea cianurii se descompune pentru a produce oxigen, care este adsorbit pe suprafața particulelor de precipitat și face ca precipitatele să plutească. Cantitatea de pirosulfit de sodiu adăugată trebuie să fie astfel încât precipitatele să nu plutească, iar un exces adecvat este acceptabil.

După trecerea prin rezervorul de floculare, apa uzată curge în rezervorul de sedimentare cu tub înclinat. După ce precipitatele sunt separate de apă, acestea intră în rezervorul de îngroșare a sedimentării, iar apoi sunt filtrate cu un filtru presă. Turta de filtrare este recuperată, iar filtratul curge înapoi în rezervorul de reglare. Turta de filtru recuperată care conține cupru este achiziționată de o companie profesionistă și trimisă unui producător profesionist pentru a produce sulfat de cupru sau poate fi folosită și pentru a produce cupru electrolitic.

4. Beneficii

Apele uzate care conțin cupru sunt generate în patru ateliere de galvanizare. Datele de analiză și monitorizare arată că concentrația medie de masă a cuprului în apele uzate de la cupraj cianurat este de 345 mg/l, adică fiecare tonă de apele uzate conține 0.345 kg de cupru. Cantitatea totală de apele uzate de la cupraj cianurat pe lună este de aproximativ 4600 t, conținând 1587 kg de cupru. Împreună cu cuprul din alte ape uzate care conțin cupru, se pot recupera aproximativ 1700 kg de cupru pe lună. Venitul lunar al companiei din vânzarea nămolului care conține cupru este de 30.000 - 40.000 RMB. Recuperarea cuprului din apele uzate de la galvanizare de către companie evită consumul ineficient de cupru metalic, reducând nu numai costurile de galvanizare, ci și poluarea secundară a nămolului de la galvanizare asupra mediului, obținând beneficii economice și sociale bune.

5. Concluzie

Industria de galvanizare este o industrie foarte poluantă. În situația actuală în care procesele și tehnologiile de tratare a apelor uzate din China sunt relativ înapoiate, studierea activă a metodelor de recuperare a metalelor neferoase în apele uzate de galvanizare este de mare importanță pentru stabilirea unui mod de galvanizare care economisește resursele și ecologic și pentru a menține dezvoltarea durabilă a industriei de galvanizare. Metoda de tratare a cupării cu cianuri și a altor ape uzate care conțin cupru pentru recuperarea cuprului folosind var studiată în această lucrare a arătat rezultate bune în aplicații practice, oferind o modalitate fezabilă pentru dezvoltarea ecologică a industriei de galvanizare.