Исследование метода извлечения меди из сточных вод цианидного меднения

1. Введение

Создание экологически чистого и ресурсосберегающего режима гальванопокрытия в настоящее время является двумя основными темами для устойчивого развития гальванической промышленности. В условиях нехватки ресурсов цветных металлов в мире и постоянного роста стоимости гальванических металлических материалов принятие ресурсосберегающей технологии гальванопокрытия привлекло большое внимание. Китайские гальванические предприятия имеют относительно короткую историю развития. На начальном этапе развития наблюдалась нехватка средств и отсталые технологии. Большинство небольших гальванических заводов не имеют знаний об извлечении металлических материалов из гальванических сточных вод, не говоря уже об исследованиях методов извлечения. Для цианид Сточные воды гальванических процессов меднения и медных сплавов, осадки, образующиеся из двухвалентной меди после цианирования, представляют собой мелкие частицы, что приводит к трудностям осаждения и разделения и высоким затратам. Поэтому необходимо срочно изучить новые процессы восстановления.

2. Принципы метода

2.1 Очистка сточных вод от цианирования медью и медных сплавов

В традиционном процессе расщепления цианида с использованием гипохлорита натрия необходимо отрегулировать pH цианидсодержащих сточных вод до 11–12, обычно путем добавления гидроксида натрия. В процессе расщепления цианида цианид превращается в Carbon Диоксид меди и азот, а также одновалентные ионы меди окисляются до двухвалентных ионов меди, которые затем образуют мелкие частицы основного карбоната меди, взвешенные в сточных водах. Естественное осаждение занимает более суток и все равно не может обеспечить полного осаждения. Для достижения полного осаждения и разделения требуется большое количество коагулянта и флокулянта. В прошлом, когда медь не извлекалась, сточные воды после цианидного разложения смешивали с комплексными кислотосодержащими сточными водами, которые обрабатывали известковым методом. Основной карбонат меди адсорбировался на осадках в комплексных сточных водах, которые затем осаждались и отделялись.

Новый процесс цианирования заключается в добавлении извести для регулировки pH. Углекислый газ, образующийся при цианировании, реагирует с оксидом кальция, образуя карбонат кальция. В то же время основной карбонат меди соосаждается с карбонатом кальция, образуя крупные осадки.

2.2 Очистка других сточных вод, содержащих медь

Двухвалентные ионы меди в кислых сточных водах блестящего меднения реагируют с известью, образуя гидроксид меди, а серная кислота реагирует с известью, образуя сульфат кальция и воду. В сточных водах пирофосфатирования меди радикал пирофосфата и ионы меди существуют в форме комплекса. При обработке известью радикал пирофосфата реагирует с оксидом кальция, образуя осадок пирофосфата кальция, а ионы меди реагируют с оксидом кальция, образуя гидроксид меди.

3. Процесс восстановления

3.1 Состав медьсодержащих сточных вод

Сточные воды, содержащие медь, включают несколько типов, таких как цианидное меднение, медно-цинковый сплав, медно-оловянный сплав, кислотное блестящее меднение и медно-пирофосфатный сплав. Сточные воды цианидного меднения, медно-цинкового сплава и медно-оловянного сплава поступают в цианид-содержащий регулирующий резервуар сточных вод, в то время как кислотные блестящие меднение и медно-пирофосфатный сплав поступают в медьсодержащий регулирующий резервуар сточных вод. Сточные воды цианидного меднения и медного сплава содержат комплексообразующие агенты, такие как Цианид натрия, тартрат калия-натрия и роданид аммония, которые образуют комплексы с ионами меди. Сточные воды пирофосфата меди содержат комплексы пирофосфата меди. Цианидные сточные воды меднения и медных сплавов составляют около 90% от общего объема сточных вод, содержащих медь, в то время как кислые сточные воды блестящего меднения и пирофосфата меди составляют около 10%.

3.2 Процесс окисления комплексов меди

Перед восстановлением меди необходимо разрушить медные комплексы в сточных водах гальванического производства и окислить ионы Cu⁺ до ионов Cu²⁺. Для разрушения цианида и комплексообразователей, таких как тартрат калия-натрия, используется комбинированный метод раствора гипохлорита натрия и перекиси водорода. Имеется три резервуара для разрушения цианида. Сточные воды, содержащие цианид, и сточные воды, содержащие медь, закачиваются в резервуар для разрушения цианида первой ступени. Добавляется известковое молоко для регулировки pH до 11–12, а количество добавляемого известкового молока регулируется системой контроля pH. В то же время добавляется раствор гипохлорита натрия для разрушения цианида. Перекись водорода добавляется в резервуар для разрушения цианида второй ступени для продолжения разрушения цианида и окисляющих комплексообразователей, таких как тартрат калия-натрия. Из-за медленной скорости реакции добавляется резервуар для разрушения цианида третьей ступени. В резервуаре для цианирования третьей ступени удаление цианида и комплексообразующих агентов, таких как тартрат калия-натрия, проверяется в соответствии с данными химического анализа и опытом. После завершения реакции окисления Cu⁺ в сточных водах полностью преобразуется в Cu²⁺, и образуются осадки основного карбоната меди и гидроксида меди. Во время этого процесса после реакции сточных вод пирофосфатирования меди с известью комплекс, образованный радикалом меди и пирофосфата, разрушается, и образуется гидроксид меди. Данные анализа показывают, что этот процесс может привести сточные воды в соответствие со стандартами сброса. Добавление извести для регулировки pH и осаждения ионов меди снижает стоимость очистки, а известь также играет роль коагулянта и полностью осаждает радикал пирофосфата.

3.3 Извлечение меди

В вышеописанном процессе ионы меди в сточных водах гальванического производства преобразуются в основные осадки карбоната меди. Если количество добавленной извести велико, ионы меди также могут быть преобразованы в осадки гидроксида меди. Поскольку известь требуется для осаждения радикала пирофосфата в сточных водах пирофосфата меди, количество добавленной извести не может быть слишком малым. Стоимость извести очень низкая, и ее можно добавлять в соответствующем избытке в процессе обработки.

После очистки цианидсодержащих и медьсодержащих сточных вод в трехступенчатых цианидразрушающих баках они поступают в флокуляционный бак. Пиросульфит натрия добавляется в флокуляционный бак для снижения избытка перекиси водорода, а полиакриламидный флокулянт добавляется для увеличения частиц осадка. Если пиросульфит натрия не добавляется в флокуляционный бак, остаточная перекись водорода после цианидразрушения разлагается с образованием кислорода, который адсорбируется на поверхности частиц осадка и заставляет осадки всплывать. Количество добавляемого пиросульфита натрия должно быть таким, чтобы осадки не всплывали, и приемлемым является соответствующий избыток.

После прохождения через флокуляционный резервуар сточные воды поступают в наклонный трубчатый отстойник. После отделения осадков от воды они поступают в отстойный резервуар-уплотнитель, а затем фильтруются фильтр-прессом. Фильтрационный кек извлекается, а фильтрат возвращается в регулировочный резервуар. Извлеченный медьсодержащий фильтровальный кек закупается профессиональной компанией и отправляется профессиональному производителю для производства медного купороса или также может быть использован для производства электролитической меди.

4. Выгоды

В четырех гальванических цехах образуются сточные воды, содержащие медь. Анализ и данные мониторинга показывают, что средняя массовая концентрация меди в Сточные воды цианирования меди составляет 345 мг/л, то есть каждая тонна сточных вод содержит 0.345 кг меди. Общий объем сточных вод цианирования меднением в месяц составляет приблизительно 4600 т, содержащих 1587 кг меди. Вместе с медью в других медьсодержащих сточных водах, около 1700 кг меди может быть извлечено в месяц. Ежемесячный доход компании от продажи медьсодержащего шлама составляет 30.000 40.000 - XNUMX XNUMX юаней. Извлечение компанией меди из гальванических сточных вод позволяет избежать неэффективного потребления металлической меди, не только снижая стоимость гальванизации, но и уменьшая вторичное загрязнение окружающей среды гальваническим шламом, достигая хороших экономических и социальных выгод.

5. Заключение

Гальваническая промышленность является сильно загрязняющей отраслью. В нынешней ситуации, когда процессы и технологии очистки гальванических сточных вод в Китае относительно отсталые, активное изучение методов восстановления цветных металлов в гальванических сточных водах имеет большое значение для создания ресурсосберегающего и экологически чистого режима гальванизации и поддержания устойчивого развития гальванической промышленности. Метод очистки цианидного меднения и других медьсодержащих сточных вод для восстановления меди с использованием извести, изученный в данной статье, показал хорошие результаты в практическом применении, обеспечивая реальный путь для зеленого развития гальванической промышленности.