Investigación sobre o método de recuperación de cobre en augas residuais de revestimento de cobre con cianuro

1. Introdución

Establecer un modo de galvanoplastia respectuoso co medio ambiente e que aforre recursos é actualmente un dos dous temas principais para o desenvolvemento sostible da industria da galvanoplastia. No contexto da escaseza de recursos de metais non ferrosos no mundo e do aumento continuo do custo dos materiais metálicos de galvanoplastia, a adopción de tecnoloxía de galvanoplastia que aforre recursos atraeu moita atención. As empresas chinesas de galvanoplastia teñen un historial de desenvolvemento relativamente curto. Na fase inicial de desenvolvemento, houbo escaseza de fondos e tecnoloxía atrasada. A maioría das pequenas fábricas de galvanoplastia carecen de coñecemento sobre a recuperación de materiais metálicos nas augas residuais de galvanoplastia, e moito menos da investigación sobre os métodos de recuperación. Para as augas residuais de galvanoplastia de cobre cianurado e aliaxes de cobre, os precipitados formados polo cobre divalente despois da rotura do cianuro son partículas finas, o que resulta nunha precipitación e separación difíciles e altos custos. Polo tanto, é urxente estudar novos procesos de recuperación.

2. Principios do método

2.1 Tratamento de augas residuais de cobre con cianuro e aliaxes de cobre

No proceso tradicional de descomposición do cianuro con hipoclorito de sodio, o pH das augas residuais que conteñen cianuro debe axustarse a 11-12, normalmente engadindo hidróxido de sodio. Durante o proceso de descomposición do cianuro, o cianuro convértese en dióxido de carbono e nitróxeno, e os ións de cobre monovalentes oxídanse en ións de cobre divalentes, que logo forman partículas finas de carbonato de cobre básico suspendidas nas augas residuais. A sedimentación natural leva máis dun día enteiro e aínda así non se pode lograr unha precipitación completa. Requírese unha gran cantidade de coagulante e floculante para lograr unha precipitación e separación completas. No pasado, cando o cobre non se recuperaba, as augas residuais despois da descomposición do cianuro mesturábanse coas augas residuais integrais que contiñan ácido, que se trataban mediante o método da cal. O carbonato de cobre básico adsorbíase nos precipitados das augas residuais integrais e finalmente precipitábase e separábase.

O novo proceso de rotura do cianuro consiste en engadir cal para axustar o pH. O dióxido de carbono xerado durante a rotura do cianuro reacciona co óxido de calcio para formar carbonato de calcio. Ao mesmo tempo, o carbonato de cobre básico co-precipita co carbonato de calcio para formar grandes precipitados de partículas.

2.2 Tratamento doutras augas residuais que conteñan cobre

Os ións de cobre divalentes das augas residuais ácidas do cobre brillante reaccionan coa cal para formar hidróxido de cobre, e o ácido sulfúrico reacciona coa cal para formar sulfato de calcio e auga. Nas augas residuais de revestimento de pirofosfato de cobre, o radical pirofosfato e os ións de cobre existen en forma de complexo. Cando se trata con cal, o radical pirofosfato reacciona co óxido de calcio para formar precipitado de pirofosfato de calcio, e os ións de cobre reaccionan co óxido de calcio para formar hidróxido de cobre.

3. Proceso de recuperación

3.1 Composición das augas residuais que conteñen cobre

As augas residuais que conteñen cobre inclúen varios tipos, como as augas residuais de cobre cianurado, aliaxes de cobre-cinc, aliaxes de cobre-estaño, cobre brillante ácido e augas residuais de cobre con pirofosfato. As augas residuais de cobre cianurado, aliaxes de cobre-cinc e aliaxes de cobre-estaño flúen ao tanque de axuste de augas residuais que conteñen cianuro, mentres que as augas residuais de cobre brillante ácido e pirofosfato de cobre flúen ao tanque de axuste de augas residuais que conteñen cobre. As augas residuais de cobre cianurado e aliaxes de cobre conteñen axentes complexantes como cianuro de sodio , tartrato de potasio e sodio e tiocianato de amonio, que forman complexos cos ións de cobre. As augas residuais de cobre cianurado e aliaxes de cobre representan aproximadamente o 90 % do total de augas residuais que conteñen cobre, mentres que as augas residuais de cobre brillante ácido e pirofosfato de cobre representan aproximadamente o 10 %.

3.2 Proceso de oxidación de complexos de cobre

Antes da recuperación do cobre, é necesario romper os complexos de cobre nas augas residuais de galvanoplastia e oxidar os ións Cu⁺ en ións Cu²⁺. Utilízase un método combinado de solución de hipoclorito de sodio e peróxido de hidróxeno para romper cianuro e axentes complexantes como o tartrato sódico de potasio. Hai tres tanques para romper cianuro. As augas residuais que conteñen cianuro e as augas residuais que conteñen cobre son bombeadas ao tanque de rotura do cianuro da primeira etapa. Engádese leite de cal para axustar o pH a 11 - 12. e a cantidade de adición de leite de cal axústase polo sistema de control de pH. Ao mesmo tempo, engádese unha solución de hipoclorito de sodio para romper o cianuro. Engádese peróxido de hidróxeno ao tanque de ruptura do cianuro da segunda etapa para seguir rompendo o cianuro e os axentes oxidantes como o tartrato de sodio e potasio. Debido á baixa velocidade de reacción, engádese un tanque de rotura de cianuro de terceira etapa. No tanque de rotura do cianuro da terceira fase, compróbase a eliminación de cianuro e axentes complexantes como o tartrato de sodio potásico segundo os datos da análise química e a experiencia. Coa finalización da reacción de oxidación, o Cu⁺ das augas residuais convértese completamente en Cu²⁺ e fórmanse precipitados de carbonato de cobre básico e hidróxido de cobre. Durante este proceso, despois de que as augas residuais de revestimento de pirofosfato de cobre reaccionan coa cal, o complexo formado polo cobre e o radical pirofosfato rómpese e fórmase hidróxido de cobre. Os datos da análise mostran que este proceso pode facer que as augas residuais cumpran os estándares de vertido. Engadir cal para axustar o pH e precipitar ións de cobre reduce o custo do tratamento, e a cal tamén desempeña o papel de coagulante e precipita completamente o radical pirofosfato.

3.3 Recuperación de cobre

No proceso anterior, os ións de cobre das augas residuais de galvanoplastia convértense en precipitados básicos de carbonato de cobre. Se a cantidade de cal engadida é grande, os ións de cobre tamén se poden converter en precipitados de hidróxido de cobre. Dado que a cal é necesaria para precipitar o radical pirofosfato nas augas residuais de revestimento de pirofosfato de cobre, a cantidade de cal engadida non pode ser demasiado pequena. O custo da cal é moi baixo e pódese engadir nun exceso adecuado durante o proceso de tratamento.

Despois de que as augas residuais que conteñen cianuro e cobre sexan tratadas nos tanques de rotura de cianuro de tres etapas, desembocan no tanque de floculación. Engádese pirosulfito de sodio ao tanque de floculación para reducir o exceso de peróxido de hidróxeno e engádese floculante de poliacrilamida para facer que as partículas do precipitado crezan. Se non se engade pirosulfito de sodio ao tanque de floculación, o peróxido de hidróxeno residual despois da rotura do cianuro descompónse para producir osíxeno, que se adsorbe na superficie das partículas do precipitado e fai que os precipitados floten. A cantidade de pirosulfito sódico engadido debe ser tal que os precipitados non floten, e é aceptable un exceso adecuado.

Despois de pasar polo tanque de floculación, as augas residuais flúen cara ao tanque de sedimentación do tubo inclinado. Despois de que os precipitados se separen da auga, entran no tanque de espesamento da sedimentación, e despois son filtrados por un filtro prensa. O bolo do filtro é recuperado e o filtrado volve ao tanque de axuste. O bolo de filtro que contén cobre recuperado é comprado por unha empresa profesional e envíase a un fabricante profesional para producir sulfato de cobre ou tamén se pode usar para producir cobre electrolítico.

4. Beneficios

As augas residuais que conteñen cobre xéranse en catro talleres de galvanoplastia. Os datos de análise e monitorización mostran que a concentración media en masa de cobre nas augas residuais de galvanoplastia con cianuro é de 345 mg/L, é dicir, cada tonelada de augas residuais contén 0.345 kg de cobre. A cantidade total de augas residuais de galvanoplastia con cianuro por mes é de aproximadamente 4600 t, que conteñen 1587 kg de cobre. Xunto co cobre doutras augas residuais que conteñen cobre, pódense recuperar uns 1700 kg de cobre ao mes. Os ingresos mensuais da empresa pola venda de lodos que conteñen cobre son de 30.000 a 40.000 RMB. A recuperación de cobre das augas residuais de galvanoplastia por parte da empresa evita o consumo ineficaz de cobre metálico, non só reducindo o custo da galvanoplastia, senón tamén a contaminación secundaria dos lodos de galvanoplastia para o medio ambiente, conseguindo bos beneficios económicos e sociais.

5. Conclusión

A industria de galvanoplastia é unha industria altamente contaminante. Na situación actual na que os procesos e tecnoloxías de tratamento de augas residuais de galvanoplastia en China son relativamente atrasados, estudar activamente os métodos de recuperación de metais non férreos nas augas residuais de galvanoplastia é de gran importancia para establecer un modo de galvanoplastia que aforre recursos e respectuoso co medio ambiente e para manter o desenvolvemento sostible da industria de galvanoplastia. O método de tratamento do recubrimento de cobre con cianuro e outras augas residuais que conteñen cobre para recuperar o cobre mediante cal estudado neste traballo mostrou bos resultados en aplicacións prácticas, proporcionando un xeito viable para o desenvolvemento ecolóxico da industria de galvanoplastia.