Изследване на метода за възстановяване на мед в отпадъчни води от цианидно медно покритие

1. Въведение

Установяването на екологично чист и ресурсоспестяващ метод за галванопластика в момента е двете основни теми за устойчивото развитие на галванодобивната индустрия. В контекста на недостига на ресурси от цветни метали в света и непрекъснатото нарастване на разходите за галванопластика, приемането на ресурсоспестяваща технология за галванопластика привлече голямо внимание. Китайските предприятия за галванопластика имат сравнително кратка история на развитие. В началния етап на развитие имаше недостиг на средства и изостанали технологии. Повечето малки фабрики за галванопластика не са запознати с оползотворяването на метални материали от отпадъчните води от галванопластика, камо ли с изследванията на методите за оползотворяване. При отпадъчните води от цианидно медно покритие и галванопластика на медни сплави, утайките, образувани от двувалентната мед след разграждането на цианида, са фини частици, което води до трудно утаяване и отделяне и високи разходи. Следователно е спешно да се проучат нови процеси за оползотворяване.

2. Принципи на метода

2.1 Пречистване на отпадъчни води от цианидно медно покритие и медни сплави

При традиционния процес на разбиване на цианид, използващ натриев хипохлорит, pH на отпадъчните води, съдържащи цианид, трябва да се регулира до 11-12, обикновено чрез добавяне на натриев хидроксид. По време на процеса на разбиване на цианид, цианидът се превръща във въглероден диоксид и азот, а едновалентните медни йони се окисляват до двувалентни медни йони, които след това образуват фини частици основен меден карбонат, суспендирани в отпадъчните води. Естественото утаяване отнема повече от цял ​​ден и все още не може да постигне пълно утаяване. За постигане на пълно утаяване и отделяне е необходимо голямо количество коагулант и флокулант. В миналото, когато медта не се е извличала, отпадъчните води след разбиването на цианид са се смесвали с комплексните отпадъчни води, съдържащи киселина, които са се третирали с варов метод. Основният меден карбонат се е адсорбирал върху утайките в комплексните отпадъчни води и накрая се е утаявал и отделял.

Новият процес на разбиване на цианид е добавянето на вар за регулиране на pH. Въглеродният диоксид, генериран по време на разграждането на цианида, реагира с калциев оксид, за да образува калциев карбонат. В същото време основният меден карбонат се утаява съвместно с калциев карбонат, за да образува утайки с големи частици.

2.2 Пречистване на други съдържащи мед отпадъчни води

Двувалентните медни йони в киселинните отпадъчни води от светло медно покритие реагират с вар, за да образуват меден хидроксид, а сярната киселина реагира с вар, за да образува калциев сулфат и вода. В отпадъчните води от медно пирофосфатно покритие, пирофосфатният радикал и медните йони съществуват под формата на комплекс. Когато се третира с вар, пирофосфатният радикал реагира с калциев оксид, за да образува утайка от калциев пирофосфат, а медните йони реагират с калциев оксид, за да образуват меден хидроксид.

3. Процес на възстановяване

3.1 Състав на съдържащите мед отпадъчни води

Отпадъчните води, съдържащи мед, включват няколко вида, като например отпадъчни води от цианидно помедняване, медно-цинкови сплави, медно-калаени сплави, киселинни отбляскави медни покрития и отпадъчни води от медно-пирофосфатно покритие. Отпадъчните води от цианидно помедняване, медно-цинкови сплави и медно-калаени сплави се вливат в резервоара за регулиране на отпадъчните води, съдържащ цианид, докато киселинните отпадъчни води от отбляскави медни покрития и медно-пирофосфатно покритие се вливат в резервоара за регулиране на отпадъчните води, съдържащ мед. Отпадъчните води от цианидно помедняване и медни сплави съдържат комплексообразуващи агенти като натриев цианид , калиево-натриев тартарат и амониев тиоцианат, които образуват комплекси с медни йони. Отпадъчните води от медно-пирофосфатно покритие съдържат медно-пирофосфатни комплекси. Отпадъчните води от цианидно помедняване и медни сплави представляват приблизително 90% от общите отпадъчни води, съдържащи мед, докато киселинните отпадъчни води от отбляскави медни покрития и медно-пирофосфатно покритие представляват около 10%.

3.2 Процес на окисление на медни комплекси

Преди възстановяването на медта е необходимо да се разрушат медните комплекси в отпадъчните води от галванопластиката и да се окислят Cu⁺ йони в Cu²⁺ йони. Комбиниран метод от разтвор на натриев хипохлорит и водороден пероксид се използва за разграждане на цианид и комплексообразуващи агенти като калиев натриев тартарат. Има три резервоара за разбиване на цианид. Отпадъчните води, съдържащи цианид и отпадъчните води, съдържащи мед, се изпомпват в резервоара за разграждане на цианид от първа степен. Добавя се варно мляко, за да се регулира рН до 11 - 12. и добавяното количество варно мляко се регулира от системата за контрол на рН. В същото време се добавя разтвор на натриев хипохлорит за разграждане на цианида. Водородният пероксид се добавя към резервоара за разграждане на цианид от втория етап, за да продължи разграждането на цианида и окислителните комплексообразуващи агенти като калиев натриев тартарат. Поради бавната скорост на реакция се добавя резервоар за разграждане на цианид от трета степен. В резервоара за разбиване на цианид от третия етап отстраняването на цианид и комплексообразуващи агенти като калиев натриев тартарат се проверява според данните от химическия анализ и опита. След завършване на реакцията на окисление, Cu⁺ в отпадъчните води се превръща напълно в Cu²⁺ и се образуват основни утайки от меден карбонат и меден хидроксид. По време на този процес, след като отпадъчните води от медно пирофосфатно покритие реагират с вар, комплексът, образуван от меден и пирофосфатен радикал, се разрушава и се образува меден хидроксид. Данните от анализа показват, че този процес може да накара отпадъчните води да отговарят на стандартите за заустване. Добавянето на вар за регулиране на рН и утаяване на медни йони намалява разходите за обработка, а варът също играе ролята на коагулант и напълно утаява пирофосфатния радикал.

3.3 Възстановяване на мед

В горния процес медните йони в отпадъчните води от галванопластиката се превръщат в основни утайки от меден карбонат. Ако добавеното количество вар е голямо, медните йони също могат да се превърнат в утайки от меден хидроксид. Тъй като варовик е необходим за утаяване на пирофосфатния радикал в отпадъчните води от медно пирофосфатно покритие, добавеното количество вар не може да бъде твърде малко. Цената на вар е много ниска и може да се добави в подходящ излишък по време на процеса на обработка.

След като цианидсъдържащите и медсъдържащите отпадъчни води се пречистят в тристепенните резервоари за разбиване на цианид, те се вливат в резервоара за флокулация. Натриевият пиросулфит се добавя към резервоара за флокулация, за да се намали излишъкът от водороден пероксид, и се добавя полиакриламиден флокулант, за да се увеличат частиците на утайката. Ако натриевият пиросулфит не се добави към резервоара за флокулация, остатъчният водороден прекис след разграждането на цианида се разлага, за да се получи кислород, който се адсорбира върху повърхността на частиците на утайката и кара утайката да изплува. Количеството добавен натриев пиросулфит трябва да бъде такова, че утайките да не изплуват и подходящ излишък е приемлив.

След преминаване през резервоара за флокулация, отпадъчната вода се влива в резервоара за утаяване с наклонена тръба. След като утайките се отделят от водата, те влизат в резервоара за утаяване и след това се филтрират с филтърна преса. Филтърната утайка се възстановява и филтратът се връща обратно в резервоара за регулиране. Възстановената съдържаща мед филтърна утайка се закупува от професионална компания и се изпраща на професионален производител за производство на меден сулфат или може да се използва и за производство на електролитна мед.

4. Ползи

Отпадъчни води, съдържащи мед, се генерират в четири галванотехнически цеха. Данните от анализа и мониторинга показват, че средната масова концентрация на мед в отпадъчните води от цианидно медно покритие е 345 мг/л, т.е. всеки тон отпадъчни води съдържа 0.345 кг мед. Общото количество отпадъчни води от цианидно медно покритие на месец е приблизително 4600 тона, съдържащи 1587 кг мед. Заедно с медта в други отпадъчни води, съдържащи мед, могат да бъдат извлечени около 1700 кг мед на месец. Месечният доход на компанията от продажба на утайки, съдържащи мед, е 30 000 - 40 000 юана. Извличането на мед от отпадъчни води от галвано покритие от компанията избягва неефективното потребление на метална мед, като не само намалява разходите за галвано покритие, но и намалява вторичното замърсяване на околната среда с утайките от галвано покритие, постигайки добри икономически и социални ползи.

5. заключение

Галванопластиката е силно замърсяваща индустрия. В настоящата ситуация, при която процесите и технологиите за пречистване на отпадъчни води от галванопластика в Китай са относително изостанали, активното изучаване на методите за възстановяване на цветни метали в отпадъчните води от галванопластика е от голямо значение за установяване на пестящ ресурси и екологичен режим на галванопластика и поддържане на устойчивото развитие на галванопластиката. Методът за третиране на цианидно медно покритие и други съдържащи мед отпадъчни води за оползотворяване на мед с помощта на вар, проучен в тази статия, показа добри резултати в практически приложения, предоставяйки осъществим начин за зелено развитие на галваничната индустрия.