تحقیق در مورد روش بازیابی مس در فاضلاب آبکاری مس سیانید

1. معرفی

ایجاد یک روش آبکاری الکتریکی سازگار با محیط زیست و با صرفه‌جویی در منابع، در حال حاضر دو موضوع اصلی برای توسعه پایدار صنعت آبکاری الکتریکی است. در زمینه کمبود منابع فلزات غیرآهنی در جهان و افزایش مداوم هزینه آبکاری فلزات، اتخاذ فناوری آبکاری الکتریکی با صرفه‌جویی در منابع توجه زیادی را به خود جلب کرده است. شرکت‌های آبکاری الکتریکی چینی سابقه توسعه نسبتاً کوتاهی دارند. در مرحله اولیه توسعه، کمبود بودجه و فناوری عقب‌مانده وجود داشت. اکثر کارخانه‌های کوچک آبکاری الکتریکی از بازیابی مواد فلزی در فاضلاب آبکاری الکتریکی آگاهی ندارند، چه رسد به تحقیق در مورد روش‌های بازیابی. برای آبکاری مس سیانیدی و فاضلاب آبکاری آلیاژ مس، رسوبات تشکیل شده توسط مس دو ظرفیتی پس از شکستن سیانید، ذرات ریزی هستند که منجر به رسوب‌گذاری و جداسازی دشوار و هزینه‌های بالا می‌شود. بنابراین، مطالعه فرآیندهای جدید بازیابی ضروری است.

2. اصول روش

2.1 تصفیه آبکاری مس سیانید و فاضلاب آلیاژ مس

در فرآیند سنتی شکست سیانید با استفاده از هیپوکلریت سدیم، pH فاضلاب حاوی سیانید باید معمولاً با افزودن هیدروکسید سدیم به ۱۱ تا ۱۲ تنظیم شود. در طول فرآیند شکست سیانید، سیانید به دی اکسید کربن و نیتروژن تبدیل می‌شود و یون‌های مس تک ظرفیتی به یون‌های مس دو ظرفیتی اکسید می‌شوند که سپس ذرات ریز کربنات مس بازیک معلق در فاضلاب را تشکیل می‌دهند. رسوب‌گذاری طبیعی بیش از یک روز کامل طول می‌کشد و هنوز نمی‌تواند به رسوب کامل دست یابد. برای دستیابی به رسوب و جداسازی کامل، مقدار زیادی کمک منعقدکننده و لخته‌ساز مورد نیاز است. در گذشته، زمانی که مس بازیابی نمی‌شد، فاضلاب پس از شکست سیانید با فاضلاب حاوی اسید جامع مخلوط می‌شد که با روش آهک تصفیه می‌شد. کربنات مس بازیک روی رسوبات موجود در فاضلاب جامع جذب شده و در نهایت رسوب داده و جدا می‌شد.

فرآیند جدید شکستن سیانید، افزودن آهک برای تنظیم pH است. دی اکسید کربن تولید شده در هنگام شکستن سیانید با اکسید کلسیم واکنش داده و کربنات کلسیم تشکیل می دهد. در همان زمان، کربنات مس بازی به همراه کربنات کلسیم رسوب می‌کند و رسوبات ذرات بزرگی را تشکیل می‌دهد.

2.2 تصفیه سایر فاضلاب های حاوی مس

یون‌های مس دو ظرفیتی در فاضلاب آبکاری مس درخشان اسیدی با آهک واکنش داده و هیدروکسید مس را تشکیل می‌دهند و اسید سولفوریک با آهک واکنش داده و سولفات کلسیم و آب تشکیل می‌دهد. در فاضلاب آبکاری مس پیروفسفات، رادیکال پیروفسفات و یون‌های مس به شکل یک کمپلکس وجود دارند. هنگامی که با آهک درمان می شود، رادیکال پیروفسفات با اکسید کلسیم واکنش داده و رسوب پیروفسفات کلسیم را تشکیل می دهد و یون های مس با اکسید کلسیم واکنش داده و هیدروکسید مس را تشکیل می دهند.

3. فرایند بازیابی

3.1 ترکیب فاضلاب حاوی مس

فاضلاب‌های حاوی مس شامل انواع مختلفی از جمله آبکاری مس سیانیدی، آلیاژ مس-روی، آلیاژ مس-قلع، آبکاری مس براق اسیدی و آبکاری پیروفسفات مس هستند. فاضلاب‌های آبکاری مس سیانیدی، آلیاژ مس-روی و آلیاژ مس-قلع به مخزن تنظیم فاضلاب حاوی سیانید جریان می‌یابند، در حالی که فاضلاب‌های آبکاری مس براق اسیدی و آبکاری پیروفسفات مس به مخزن تنظیم فاضلاب حاوی مس جریان می‌یابند. فاضلاب‌های آبکاری مس سیانیدی و آلیاژ مس حاوی عوامل کمپلکس‌کننده مانند سیانید سدیم ، تارتارات سدیم پتاسیم و تیوسیانات آمونیوم هستند که با یون‌های مس تشکیل کمپلکس می‌دهند. فاضلاب آبکاری پیروفسفات مس حاوی کمپلکس‌های پیروفسفات مس است. فاضلاب‌های آبکاری مس سیانیدی و آلیاژ مس تقریباً 90٪ از کل فاضلاب‌های حاوی مس را تشکیل می‌دهند، در حالی که فاضلاب‌های آبکاری مس براق اسیدی و آبکاری پیروفسفات مس حدود 10٪ را تشکیل می‌دهند.

3.2 فرآیند اکسیداسیون مجتمع های مس

قبل از بازیابی مس، لازم است کمپلکس‌های مس در فاضلاب آبکاری شکسته شده و یون‌های مس به یون‌های مس ۲+ اکسید شوند. روش ترکیبی محلول هیپوکلریت سدیم و پراکسید هیدروژن برای شکستن سیانید و عوامل کمپلکس کننده مانند تارتارات پتاسیم سدیم استفاده می شود. سه تانک سیانور شکن وجود دارد. فاضلاب حاوی سیانید و فاضلاب حاوی مس به مخزن سیانید شکن مرحله اول پمپ می شود. شیر آهک برای تنظیم pH به 11 - 12 اضافه می شود و مقدار اضافه شیر آهک توسط سیستم کنترل pH تنظیم می شود. در همان زمان، محلول هیپوکلریت سدیم برای شکستن سیانید اضافه می شود. پراکسید هیدروژن به مخزن مرحله دوم شکن سیانید اضافه می شود تا به شکستن سیانید و عوامل کمپلکس اکسید کننده مانند تارتارات پتاسیم سدیم ادامه دهد. به دلیل سرعت کم واکنش، یک مخزن مرحله سوم شکستن سیانید اضافه می شود. در مخزن سیانید شکن مرحله سوم، حذف سیانید و عوامل کمپلکس کننده مانند تارتارات پتاسیم سدیم با توجه به داده ها و تجربیات آنالیز شیمیایی بررسی می شود. با تکمیل واکنش اکسیداسیون، مس در فاضلاب به طور کامل به مس ۲+ تبدیل می‌شود و کربنات مس اساسی و رسوبات هیدروکسید مس تشکیل می‌شوند. در طی این فرآیند، پس از واکنش فاضلاب آبکاری پیروفسفات مس با آهک، کمپلکس تشکیل شده توسط مس و رادیکال پیروفسفات شکسته شده و هیدروکسید مس تشکیل می شود. داده های تجزیه و تحلیل نشان می دهد که این فرآیند می تواند فاضلاب را مطابق با استانداردهای تخلیه کند. افزودن آهک برای تنظیم pH و رسوب یون‌های مس هزینه تصفیه را کاهش می‌دهد و آهک نیز نقش یک کمک منعقد کننده را ایفا می‌کند و رادیکال پیروفسفات را کاملا رسوب می‌کند.

3.3 بازیابی مس

در فرآیند فوق، یون‌های مس موجود در فاضلاب آبکاری به رسوبات کربنات مس اولیه تبدیل می‌شوند. اگر مقدار آهک اضافه شده زیاد باشد، یون های مس را می توان به رسوبات هیدروکسید مس نیز تبدیل کرد. از آنجایی که آهک برای رسوب رادیکال پیروفسفات در فاضلاب آبکاری مس پیروفسفات مورد نیاز است، مقدار آهک اضافه شده نمی تواند خیلی کم باشد. هزینه آهک بسیار پایین است و می توان آن را در طول فرآیند تصفیه به مقدار زیاد اضافه کرد.

پس از تصفیه فاضلاب های حاوی سیانور و مس در مخازن سه مرحله ای سیانید شکن، به مخزن لخته سازی سرازیر می شوند. سدیم پیروسولفیت به مخزن لخته سازی اضافه می شود تا پراکسید هیدروژن اضافی را کاهش دهد و فلوکولانت پلی آکریل آمید برای بزرگتر کردن ذرات رسوب اضافه می شود. اگر پیروسولفیت سدیم به مخزن لخته سازی اضافه نشود، پراکسید هیدروژن باقیمانده پس از شکستن سیانید تجزیه می شود و اکسیژن تولید می کند که روی سطح ذرات رسوب جذب شده و باعث شناور شدن رسوب می شود. مقدار پیروسولفیت سدیم اضافه شده باید به حدی باشد که رسوبات شناور نشوند و مقدار اضافی مناسب قابل قبول باشد.

پس از عبور از مخزن لخته سازی، فاضلاب به مخزن ته نشینی لوله شیبدار جریان می یابد. پس از جدا شدن رسوبات از آب، وارد مخزن غلیظ کننده رسوب می شوند و سپس توسط فیلتر پرس فیلتر می شوند. کیک فیلتر بازیابی می شود و فیلتر به مخزن تنظیم باز می گردد. کیک فیلتر حاوی مس بازیافت شده توسط یک شرکت حرفه ای خریداری شده و برای تولید سولفات مس به یک تولید کننده حرفه ای ارسال می شود یا می توان از آن برای تولید مس الکترولیتی نیز استفاده کرد.

4 مزایا

فاضلاب‌های حاوی مس در چهار کارگاه آبکاری تولید می‌شوند. داده‌های تجزیه و تحلیل و پایش نشان می‌دهد که میانگین غلظت جرمی مس در فاضلاب آبکاری مس سیانیدی ۳۴۵ میلی‌گرم در لیتر است، یعنی هر تن فاضلاب حاوی ۰.۳۴۵ کیلوگرم مس است. مقدار کل فاضلاب آبکاری مس سیانیدی در ماه تقریباً ۴۶۰۰ تن است که حاوی ۱۵۸۷ کیلوگرم مس است. همراه با مس موجود در سایر فاضلاب‌های حاوی مس، حدود ۱۷۰۰ کیلوگرم مس در ماه قابل بازیابی است. درآمد ماهانه این شرکت از فروش لجن حاوی مس ۳۰۰۰۰ تا ۴۰۰۰۰ یوان چین است. بازیابی مس از فاضلاب آبکاری توسط این شرکت از مصرف بی‌اثر مس فلزی جلوگیری می‌کند و نه تنها هزینه آبکاری را کاهش می‌دهد، بلکه آلودگی ثانویه لجن آبکاری به محیط زیست را نیز کاهش می‌دهد و به مزایای اقتصادی و اجتماعی خوبی دست می‌یابد.

5. نتیجه

صنعت آبکاری یک صنعت بسیار آلاینده است. در شرایط کنونی که فرآیندها و فن‌آوری‌های تصفیه فاضلاب آبکاری در چین نسبتاً عقب مانده است، مطالعه فعال روش‌های بازیابی فلزات غیر آهنی در آبکاری فاضلاب برای ایجاد یک حالت آبکاری صرفه‌جویی در منابع و سازگار با محیط زیست و حفظ توسعه پایدار صنعت آبکاری اهمیت زیادی دارد. روش تصفیه آبکاری مس سیانید و سایر پساب های حاوی مس برای بازیابی مس با استفاده از آهک مورد مطالعه در این مقاله، نتایج خوبی را در کاربردهای عملی نشان داده است و راه عملی را برای توسعه سبز صنعت آبکاری فراهم می کند.