Forskning i genvindingsmetoden for kobber i cyanidkobberbelægningsspildevand

1. Introduktion

Etablering af en miljøvenlig og ressourcebesparende galvaniseringsmetode er i øjeblikket de to hovedtemaer for bæredygtig udvikling af galvaniseringsindustrien. I forbindelse med manglen på ikke-jernholdige metaller i verden og den konstante stigning i omkostningerne ved galvanisering af metalmaterialer har indførelsen af ​​ressourcebesparende galvaniseringsteknologi tiltrukket sig stor opmærksomhed. Kinesiske galvaniseringsvirksomheder har en relativt kort udviklingshistorie. I den indledende udviklingsfase var der mangel på midler og tilbagestående teknologi. De fleste små galvaniseringsfabrikker mangler bevidsthed om genvinding af metalmaterialer i galvaniseringsspildevand, endsige forskning i genvindingsmetoder. For cyanidkobberbelægning og kobberlegeringer er de bundfald, der dannes af divalent kobber efter cyanidbrydning, fine partikler, hvilket resulterer i vanskelig udfældning og separation og høje omkostninger. Derfor er det presserende at studere nye genvindingsprocesser.

2. Metodeprincipper

2.1 Behandling af cyanidkobberbelægning og spildevand af kobberlegering

I den traditionelle cyanidnedbrydningsproces med natriumhypochlorit skal pH-værdien af ​​det cyanidholdige spildevand justeres til 11-12, normalt ved at tilsætte natriumhydroxid. Under cyanidnedbrydningsprocessen omdannes cyanid til kuldioxid og nitrogen, og monovalente kobberioner oxideres til divalente kobberioner, som derefter danner fine partikler af basisk kobberkarbonat suspenderet i spildevandet. Naturlig sedimentation tager mere end en hel dag og kan stadig ikke opnå fuldstændig udfældning. En stor mængde koaguleringsmiddel og flokkuleringsmiddel er nødvendig for at opnå fuldstændig udfældning og separation. Tidligere, når kobber ikke blev genvundet, blev spildevandet efter cyanidnedbrydning blandet i det omfattende syreholdige spildevand, som blev behandlet med kalkmetoden. Basisk kobberkarbonat blev adsorberet på bundfaldet i det omfattende spildevand og til sidst udfældet og separeret.

Den nye cyanidbrydningsproces er at tilsætte kalk for at justere pH. Kuldioxiden, der dannes under cyanid-nedbrydning, reagerer med calciumoxid og danner calciumcarbonat. Samtidig udfældes basisk kobbercarbonat sammen med calciumcarbonat for at danne store partikeludfældninger.

2.2 Behandling af andet kobberholdigt spildevand

De divalente kobberioner i det sure, blanke kobberbelægningsspildevand reagerer med kalk og danner kobberhydroxid, og svovlsyre reagerer med kalk og danner calciumsulfat og vand. I spildevandet fra kobberpyrophosphatplettering eksisterer pyrophosphatradikalet og kobberioner i form af et kompleks. Når det behandles med kalk, reagerer pyrophosphatradikalen med calciumoxid og danner calciumpyrophosphatudfældning, og kobberioner reagerer med calciumoxid og danner kobberhydroxid.

3. Gendannelsesproces

3.1 Sammensætning af kobberholdigt spildevand

Kobberholdigt spildevand omfatter flere typer, såsom cyanidkobberbelægning, kobber-zinklegering, kobber-tinlegering, sur blankkobberbelægning og kobberpyrofosfatbelægning. Spildevand fra cyanidkobberbelægning, kobber-zinklegering og kobber-tinlegering strømmer ind i justeringstanken for cyanidholdigt spildevand, mens spildevand fra sur blankkobberbelægning og kobberpyrofosfatbelægning strømmer ind i justeringstanken for kobberholdigt spildevand. Spildevand fra cyanidkobberbelægning og kobberlegeringer indeholder kompleksdannere såsom natriumcyanid , kaliumnatriumtartrat og ammoniumthiocyanat, som danner komplekser med kobberioner. Spildevand fra kobberpyrofosfatbelægning indeholder kobberpyrofosfatkomplekser. Spildevand fra cyanidkobberbelægning og kobberlegeringer tegner sig for cirka 90 % af det samlede kobberholdige spildevand, mens spildevand fra sur blankkobberbelægning og kobberpyrofosfatbelægning tegner sig for omkring 10 %.

3.2 Oxidationsproces af kobberkomplekser

Før kobbergenvinding er det nødvendigt at bryde kobberkomplekserne i galvaniseringsspildevandet og oxidere Cu⁺-ioner til Cu²⁺-ioner. En kombinationsmetode af natriumhypochloritopløsning og hydrogenperoxid bruges til at bryde cyanid og kompleksdannende midler såsom kaliumnatriumtartrat. Der er tre cyanidbrydende tanke. Det cyanidholdige spildevand og det kobberholdige spildevand pumpes ind i den første trins cyanidbrydende tank. Kalkmælk tilsættes for at justere pH-værdien til 11 - 12. og tilsætningsmængden af ​​kalkmælk justeres af pH-kontrolsystemet. Samtidig tilsættes natriumhypochloritopløsning for at bryde cyanidet. Hydrogenperoxid tilsættes til cyanidbrydningstanken i andet trin for at fortsætte med at bryde cyanidet og oxiderende kompleksdannende midler såsom kaliumnatriumtartrat. På grund af den langsomme reaktionshastighed tilføjes en tredje trins cyanidbrydende tank. I tredje trins cyanidbrydningstank kontrolleres fjernelse af cyanid og kompleksdannende midler såsom kaliumnatriumtartrat i henhold til kemiske analysedata og erfaringer. Efter afslutningen af ​​oxidationsreaktionen omdannes Cu⁺ i spildevandet fuldstændigt til Cu²⁺, og der dannes basiske kobbercarbonat- og kobberhydroxidudfældninger. Under denne proces, efter at kobberpyrophosphatplettering af spildevand reagerer med kalk, brydes komplekset dannet af kobber og pyrophosphatradikal, og kobberhydroxid dannes. Analysedata viser, at denne proces kan få spildevandet til at opfylde udledningsstandarderne. Tilsætning af kalk for at justere pH og udfælde kobberioner reducerer behandlingsomkostningerne, og kalk spiller også rollen som et koaguleringsmiddel og udfælder pyrophosphatradikalet fuldstændigt.

3.3 Kobbergenvinding

I ovenstående proces omdannes kobberionerne i galvaniseringsspildevandet til basiske kobbercarbonatudfældninger. Hvis mængden af ​​tilsat kalk er stor, kan kobberionerne også omdannes til kobberhydroxidudfældninger. Da der kræves kalk for at udfælde pyrophosphatradikalet i kobberpyrophosphatbelægningens spildevand, kan mængden af ​​tilsat kalk ikke være for lille. Prisen på kalk er meget lav, og den kan tilsættes i passende overskud under behandlingsprocessen.

Efter at det cyanidholdige og det kobberholdige spildevand er renset i de tre-trins cyanidbrydende tanke, strømmer de ind i flokkuleringstanken. Natriumpyrosulfit tilsættes til flokkuleringstanken for at reducere overskydende hydrogenperoxid, og polyacrylamid flokkuleringsmiddel tilsættes for at få bundfaldspartiklerne til at vokse sig større. Hvis der ikke tilsættes natriumpyrosulfit til flokkuleringstanken, nedbrydes den resterende brintoverilte efter nedbrydning af cyanid til ilt, som adsorberes på overfladen af ​​bundfaldspartiklerne og får bundfaldet til at flyde. Mængden af ​​tilsat natriumpyrosulfit bør være sådan, at bundfaldet ikke flyder, og et passende overskud er acceptabelt.

Efter at have passeret gennem flokkuleringstanken, strømmer spildevandet ind i skrårørssedimentationstanken. Efter at bundfaldene er adskilt fra vandet, kommer de ind i sedimenteringsfortykningstanken og filtreres derefter af en filterpresse. Filterkagen genvindes, og filtratet strømmer tilbage til justeringstanken. Den genvundne kobberholdige filterkage købes af et professionelt firma og sendes til en professionel producent for at fremstille kobbersulfat eller kan også bruges til at fremstille elektrolytisk kobber.

4. Fordele

Kobberholdigt spildevand genereres i fire galvaniseringsværksteder. Analyse- og overvågningsdata viser, at den gennemsnitlige massekoncentration af kobber i cyanid-kobberbelægningsspildevandet er 345 mg/L, dvs. at hvert ton spildevand indeholder 0.345 kg kobber. Den samlede mængde cyanid-kobberbelægningsspildevand pr. måned er cirka 4600 t, hvilket indeholder 1587 kg kobber. Sammen med kobberet i andet kobberholdigt spildevand kan ca. 1700 kg kobber genvindes pr. måned. Virksomhedens månedlige indkomst fra salg af kobberholdigt slam er RMB 30.000-40.000. Virksomhedens genvinding af kobber fra galvaniseringsspildevand undgår det ineffektive forbrug af metallisk kobber, hvilket ikke kun reducerer galvaniseringsomkostningerne, men også den sekundære forurening af galvaniseringsslam til miljøet, hvilket opnår gode økonomiske og sociale fordele.

5. konklusion

Galvaniseringsindustrien er en meget forurenende industri. I den nuværende situation, hvor behandlingsprocesserne og teknologierne til galvanisering af spildevand i Kina er relativt tilbagestående, er aktiv undersøgelse af genvindingsmetoderne for ikke-jernholdige metaller i galvanisering af spildevand af stor betydning for at etablere en ressourcebesparende og miljøvenlig galvaniseringstilstand og opretholde den bæredygtige udvikling af galvaniseringsindustrien. Metoden til behandling af cyanidkobberplettering og andet kobberholdigt spildevand for at genvinde kobber ved hjælp af kalk, der er undersøgt i dette papir, har vist gode resultater i praktiske anvendelser, hvilket giver en gennemførlig måde for den grønne udvikling af galvaniseringsindustrien.