Цианидті мыспен қапталған ағынды сулардағы мысты қалпына келтіру әдісін зерттеу

1. кіріспе

Экологиялық таза және ресурстарды үнемдейтін гальваникалық режимді құру қазіргі уақытта гальваникалық өнеркәсіптің тұрақты дамуының екі негізгі тақырыбы болып табылады. Әлемдегі түсті металл ресурстарының тапшылығы және металл материалдарын гальваникалық жабынмен өңдеу құнының үздіксіз өсуі жағдайында ресурстарды үнемдейтін гальваникалық жабынмен өңдеу технологиясын енгізу көпшіліктің назарын аударды. Қытайлық гальваникалық жабынмен өңдеу кәсіпорындарының даму тарихы салыстырмалы түрде қысқа. Дамудың бастапқы кезеңінде қаражат тапшылығы және артта қалған технология болды. Көптеген шағын гальваникалық жабынмен өңдеу зауыттары гальваникалық ағынды сулардағы металл материалдарын қалпына келтіру туралы хабардар емес, қалпына келтіру әдістерін зерттеуді айтпағанда. Цианидті мыспен қаптау және мыс қорытпасымен гальваникалық жабынмен өңдеу ағынды сулары үшін цианидтің бұзылуынан кейін екі валентті мыспен түзілген тұнбалар ұсақ бөлшектер болып табылады, бұл қиын тұндыру мен бөлуге және жоғары шығындарға әкеледі. Сондықтан жаңа қалпына келтіру процестерін зерттеу өзекті болып табылады.

2. Әдіс принциптері

2.1 Цианидті мыс жалату және мыс қорытпасының ағынды суларын тазарту

Натрий гипохлоритін қолданатын дәстүрлі цианидті бұзу процесінде цианидті ағынды сулардың рН мәнін 11-12-ге дейін реттеу қажет. Әдетте натрий гидроксидін қосу арқылы. Цианидті бұзу процесінде цианид көмірқышқыл газы мен азотқа айналады, ал бір валентті мыс иондары екі валентті мыс иондарына тотығады, содан кейін олар ағынды суда ілінген негізгі мыс карбонатының ұсақ бөлшектерін түзеді. Табиғи тұндыру бір күннен астам уақытты алады және әлі де толық тұнбаға қол жеткізе алмайды. Толық тұндыру мен бөлуге қол жеткізу үшін көп мөлшерде коагулянт және флокулянт қажет. Бұрын мыс алынбаған кезде, цианидті бұзғаннан кейінгі ағынды сулар әк әдісімен өңделген кешенді қышқылды ағынды суларға араластырылатын. Негізгі мыс карбонаты кешенді ағынды сулардағы тұнбаларға адсорбцияланып, соңында тұнбаға түсіп, бөлінетін.

Цианидті ыдыратудың жаңа процесі рН реттеу үшін әк қосу болып табылады. Цианидті ыдырату кезінде түзілетін көмірқышқыл газы кальций оксидімен әрекеттесіп, кальций карбонатын түзеді. Бұл кезде негізгі мыс карбонаты кальций карбонатымен бірге тұнбаға түсіп, ірі бөлшектердің тұнбаларын түзеді.

2.2 Құрамында мыс бар басқа ағынды суларды тазарту

Қышқылды жарқыраған мыс жалатылған ағынды сулардағы екі валентті мыс иондары мыс гидроксидін түзу үшін әкпен әрекеттеседі, ал күкірт қышқылы кальций сульфаты мен суды түзу үшін әкпен әрекеттеседі. Мыс пирофосфатпен қапталған ағынды суларда пирофосфаттың радикалы мен мыс иондары комплекс түрінде болады. Әкпен өңдегенде пирофосфат радикалы кальций оксидімен әрекеттесіп, кальций пирофосфатының тұнбасын түзеді, ал мыс иондары кальций оксидімен әрекеттесіп, мыс гидроксидін түзеді.

3. Қалпына келтіру процесі

3.1 Құрамында мыс бар ағынды сулардың құрамы

Мыс құрамдас ағынды суларға цианидті мыс жалату, мыс-мырыш қорытпасы, мыс-қалайы қорытпасы, қышқылды ашық мыс жалату және мыс пирофосфат жалату сияқты бірнеше түрлер жатады. Цианидті мыс жалату, мыс-мырыш қорытпасы және мыс-қалайы қорытпасы бар ағынды сулар цианидті ағынды суларды реттеу ыдысына құйылады, ал қышқылды ашық мыс жалату және мыс пирофосфат жалату ағынды сулары мыс құрамдас ағынды суларды реттеу ыдысына құйылады. Цианидті мыс жалату және мыс қорытпасы бар ағынды суларда мыс иондарымен кешендер түзетін натрий цианиді , калий натрий тартраты және аммоний тиоцианаты сияқты кешен түзгіштер бар. Мыс пирофосфат жалату ағынды суларында мыс пирофосфат кешендерінің құрамы бар. Цианидті мыс жалату және мыс қорытпасы бар ағынды сулар жалпы мыс құрамдас ағынды сулардың шамамен 90%-ын құрайды, ал қышқылды ашық мыс жалату және мыс пирофосфат жалату ағынды сулары шамамен 10%-ын құрайды.

3.2 Мыс кешендерінің тотығу процесі

Мысты қалпына келтірмес бұрын гальваникалық ағынды сулардағы мыс комплекстерін ыдыратып, Cu⁺ иондарын Cu²⁺ иондарына тотықтыру керек. Натрий гипохлориті ерітіндісі мен сутегі асқын тотығының аралас әдісі цианидті және калий натрий тартраты сияқты комплекс түзуші заттарды бұзу үшін қолданылады. Цианидті сындыратын үш цистерна бар. Құрамында цианид бар ағынды сулар мен құрамында мыс бар ағынды сулар бірінші сатыдағы цианидті ыдыратуға арналған резервуарға айдалады. Әк сүті рН мәнін 11 - 12 дейін реттеу үшін қосылады. және әк сүтінің қосу мөлшері рН реттеу жүйесі арқылы реттеледі. Бұл ретте цианидті ыдырату үшін натрий гипохлорит ерітіндісін қосады. Сутегі асқын тотығы цианидті және калий натрий тартраты сияқты тотықтырғыш комплекс түзуші агенттерді үзуді жалғастыру үшін екінші сатыдағы цианидті ыдырататын резервуарға қосылады. Реакция жылдамдығы баяу болғандықтан, үшінші сатыдағы цианидті ыдырататын резервуар қосылады. Үшінші кезеңдегі цианидті ыдырататын резервуарда цианидті және калий натрий тартраты сияқты комплекс түзуші агенттерді жою химиялық талдау деректері мен тәжірибесіне сәйкес тексеріледі. Тотығу реакциясы аяқталғаннан кейін ағынды сулардағы Cu⁺ толығымен Cu²⁺-қа айналады және негізгі мыс карбонаты мен мыс гидроксиді тұнбалары түзіледі. Бұл процесте мыс пирофосфатпен қапталған ағынды сулар әкпен әрекеттескеннен кейін мыс пен пирофосфат радикалынан түзілген комплекс бұзылып, мыс гидроксиді түзіледі. Талдау деректері бұл процестің сарқынды суларды ағызу стандарттарына сәйкестендіретінін көрсетеді. РН реттеу және мыс иондарын тұндыру үшін әк қосу өңдеу құнын төмендетеді, сонымен қатар әк коагулянттық көмекші рөл атқарады және пирофосфат радикалын толығымен тұндырады.

3.3 Мысты қалпына келтіру

Жоғарыда көрсетілген процесте мыс иондары электропластикалық ағынды сулардың негізгі мыс карбонатының тұнбаларына айналады. Қосылған әк мөлшері көп болса, мыс иондары да мыс гидроксидінің тұнбаларына айналуы мүмкін. Мыс пирофосфатпен қапталатын ағынды сулардағы пирофосфат радикалын тұндыру үшін әк қажет болғандықтан, қосылатын әк мөлшері тым аз болуы мүмкін емес. Әктің құны өте төмен және оны өңдеу процесінде тиісті мөлшерде қосуға болады.

Құрамында цианидті және мыс бар ағынды сулар үш сатылы цианидті ыдырататын цистерналарда тазартылғаннан кейін олар флокуляциялық резервуарға құйылады. Артық сутегі асқын тотығын азайту үшін флокуляциялық резервуарға натрий пиросульфиті, ал тұнба бөлшектерін үлкейту үшін полиакриламидті флокулянт қосылады. Егер флокуляциялық резервуарға натрий пиросульфиті қосылмаса, цианидті ыдыратудан кейінгі қалдық сутегі асқын тотығы ыдырап оттегі түзеді, ол тұнба бөлшектерінің бетіне адсорбцияланып, тұнбалардың қалқып кетуіне әкеледі. Қосылған натрий пиросульфитінің мөлшері тұнбалар қалқып кетпейтіндей болуы керек және сәйкесінше артық мөлшерде рұқсат етіледі.

Флокуляциялық резервуардан өткеннен кейін ағынды су көлбеу құбырлы тұнбаға құйылады. Тұнбалар судан бөлінгеннен кейін олар тұнба қоюландыратын резервуарға түседі, содан кейін сүзгі пресімен сүзіледі. Сүзгі торты қалпына келтіріліп, фильтрат реттеу ыдысына қайта ағады. Қалпына келтірілген мыс бар сүзгі тортын кәсіби компания сатып алады және мыс сульфатын өндіру үшін кәсіби өндірушіге жіберіледі немесе электролиттік мыс өндіру үшін де пайдаланылуы мүмкін.

4. Артықшылықтары

Мыс құрамдас ағынды сулар төрт электрохимиялық өңдеу шеберханасында өндіріледі. Талдау және мониторинг деректері цианидті мыспен қапталған ағынды сулардағы мыстың орташа массалық концентрациясы 345 мг/л екенін, яғни ағынды судың әрбір тоннасында 0.345 кг мыс бар екенін көрсетеді. Цианидті мыспен қапталған ағынды сулардың айына жалпы мөлшері шамамен 4600 тоннаны құрайды, оның құрамында 1587 кг мыс бар. Басқа мыс құрамдас ағынды сулардағы мыспен бірге айына шамамен 1700 кг мыс алуға болады. Компанияның мыс құрамдас шламды сатудан түсетін айлық табысы 30 000 - 40 000 юаньды құрайды. Компанияның электрохимиялық өңдеуден алынған мысты қалпына келтіруі металл мыстың тиімсіз тұтынылуын болдырмайды, бұл тек электрохимиялық өңдеу құнын ғана емес, сонымен қатар қоршаған ортаға электрохимиялық өңдеуден алынған шламның екінші реттік ластануын азайтады, жақсы экономикалық және әлеуметтік пайда әкеледі.

5. қорытынды

Электр қаптау өнеркәсібі өте ластаушы сала болып табылады. Қытайдағы ағынды суларды тазарту процестері мен технологиялары салыстырмалы түрде артта қалған қазіргі жағдайда, ағынды суларды гальванизациялауда түсті металдарды қалпына келтіру әдістерін белсенді түрде зерделеу ресурсты үнемдейтін және қоршаған ортаға зиянсыз гальваника режимін құру және гальваникалық өнеркәсіптің тұрақты дамуын қолдау үшін үлкен мәнге ие. Осы мақалада зерттелген әкті пайдалана отырып, мысты қалпына келтіру үшін цианидті мыс жалату және басқа құрамында мыс бар ағынды суларды тазарту әдісі электрожабдықтау өнеркәсібінің жасыл дамуының мүмкін болатын жолын қамтамасыз ете отырып, практикалық қолдануда жақсы нәтижелер көрсетті.