Forskning på gjenvinningsmetoden for kobber i avløpsvann for cyanidkobberbelegg

1. Innledning

Etablering av en miljøvennlig og ressursbesparende galvaniseringsmodus er for tiden de to hovedtemaene for en bærekraftig utvikling av galvaniseringsindustrien. I sammenheng med mangelen på ikke-jernholdige metallressurser i verden og den kontinuerlige økningen i kostnadene for galvanisering av metallmaterialer, har bruken av ressursbesparende galvaniseringsteknologi tiltrukket seg mye oppmerksomhet. Kinesiske galvaniseringsbedrifter har en relativt kort utviklingshistorie. I den innledende utviklingsfasen var det mangel på midler og tilbakestående teknologi. De fleste små elektropletteringsfabrikker mangler bevissthet om gjenvinning av metallmaterialer i galvaniseringsavløpsvann, enn si forskning på gjenvinningsmetoder. Til cyanid kobberplettering og kobberlegering galvanisk avløpsvann, utfellingene dannet av toverdig kobber etter cyanidbrudd er fine partikler, noe som resulterer i vanskelig utfelling og separasjon og høye kostnader. Derfor haster det å studere nye utvinningsprosesser.

2. Metodeprinsipper

2.1 Behandling av cyanidkobberbelegg og avløpsvann av kobberlegering

I den tradisjonelle cyanidbrytningsprosessen med natriumhypokloritt, må pH-verdien i det cyanidholdige avløpsvannet justeres til 11–12, vanligvis ved å tilsette natriumhydroksid. Under cyanidbrytningsprosessen omdannes cyanid til Carbon Dioksid og nitrogen, og enverdige kobberioner oksideres til toverdige kobberioner, som deretter danner fine partikler av basisk kobberkarbonat suspendert i avløpsvannet. Naturlig sedimentasjon tar mer enn en hel dag og kan fortsatt ikke oppnå fullstendig utfelling. En stor mengde koaguleringsmiddel og flokkuleringsmiddel er nødvendig for å oppnå fullstendig utfelling og separasjon. Tidligere, når kobber ikke ble gjenvunnet, ble avløpsvannet etter cyanidbrytning blandet inn i det omfattende syreholdige avløpsvannet, som ble behandlet med kalkmetoden. Basisk kobberkarbonat ble adsorbert på utfellingene i det omfattende avløpsvannet og til slutt utfelt og separert.

Den nye cyanidbrytningsprosessen er å tilsette kalk for å justere pH. Karbondioksidet som genereres under cyanidbrudd reagerer med kalsiumoksid for å danne kalsiumkarbonat. Samtidig utfelles basisk kobberkarbonat sammen med kalsiumkarbonat for å danne store partikkelutfellinger.

2.2 Behandling av annet kobberholdig avløpsvann

De toverdige kobberionene i det sure, blanke kobberbeleggsavløpsvannet reagerer med kalk for å danne kobberhydroksid, og svovelsyre reagerer med kalk for å danne kalsiumsulfat og vann. I kobberpyrofosfatpletteringsavløpsvannet eksisterer pyrofosfatradikalet og kobberioner i form av et kompleks. Når det behandles med kalk, reagerer pyrofosfatradikalen med kalsiumoksid for å danne kalsiumpyrofosfatutfelling, og kobberioner reagerer med kalsiumoksid for å danne kobberhydroksid.

3. Gjenopprettingsprosess

3.1 Sammensetning av kobberholdig avløpsvann

Kobberholdig avløpsvann inkluderer flere typer som cyanidkobberbelegg, kobber-sinklegering, kobber-tinnlegering, surt blankt kobberbelegg og avløpsvann fra kobberpyrofosfatbelegg. Cyanidkobberplettering, kobber-sinklegering og kobber-tinnlegering avløpsvann strømmer inn i den cyanidholdige avløpsvannjusteringstanken, mens surt, blankt kobberbelegg og kobberpyrofosfatbeleggsavløp strømmer inn i den kobberholdige avløpsvannjusteringstanken. Cyanidkobberbelegg og avløpsvann av kobberlegeringer inneholder kompleksdannende midler som f.eks Natriumcyanid, kaliumnatriumtartrat og ammoniumtiocyanat, som danner komplekser med kobberioner. Kobberpyrofosfatplettering avløpsvann inneholder kobberpyrofosfatkomplekser. Cyanidkobberbelegg og avløpsvann fra kobberlegeringer utgjør omtrent 90 % av det totale avløpsvannet som inneholder kobber, mens avløpsvann fra surt, blankt kobberbelegg og kobberpyrofosfatbelegg utgjør omtrent 10 %.

3.2 Oksidasjonsprosess av kobberkomplekser

Før kobbergjenvinning er det nødvendig å bryte kobberkompleksene i det galvaniserte avløpsvannet og oksidere Cu⁺-ioner til Cu²⁺-ioner. En kombinasjonsmetode av natriumhypoklorittløsning og hydrogenperoksid brukes til å bryte cyanid og kompleksdannende midler som kaliumnatriumtartrat. Det er tre cyanidbrytende tanker. Det cyanidholdige avløpsvannet og det kobberholdige avløpsvannet pumpes inn i førstetrinns cyanidbrytende tank. Kalkmelk tilsettes for å justere pH til 11 - 12. og tilsetningsmengden limemelk justeres av pH-kontrollsystemet. Samtidig tilsettes natriumhypoklorittløsning for å bryte cyanidet. Hydrogenperoksid tilsettes til andre trinns cyanidbrytende tank for å fortsette å bryte cyanid og oksiderende kompleksdannende midler som kaliumnatriumtartrat. På grunn av den langsomme reaksjonshastigheten tilsettes en tredjetrinns cyanidbrytende tank. I tredje trinns cyanidbrytende tank kontrolleres fjerningen av cyanid og kompleksdannende midler som kaliumnatriumtartrat i henhold til kjemiske analysedata og erfaring. Når oksidasjonsreaksjonen er fullført, blir Cu⁺ i avløpsvannet fullstendig omdannet til Cu²⁺, og basiske kobberkarbonat- og kobberhydroksidutfellinger dannes. Under denne prosessen, etter at kobberpyrofosfatbelegget avløpsvann reagerer med kalk, brytes komplekset som dannes av kobber og pyrofosfatradikal, og kobberhydroksid dannes. Analysedataene viser at denne prosessen kan gjøre at avløpsvannet oppfyller utslippsstandardene. Tilsetning av kalk for å justere pH og utfelling av kobberioner reduserer behandlingskostnadene, og kalk spiller også rollen som et koaguleringsmiddel og utfeller pyrofosfatradikalet fullstendig.

3.3 Kobbergjenvinning

I prosessen ovenfor omdannes kobberionene i galvaniseringsavløpsvannet til basiske kobberkarbonatutfellinger. Hvis mengden tilsatt kalk er stor, kan kobberionene også omdannes til kobberhydroksidutfellinger. Siden det kreves kalk for å utfelle pyrofosfatradikalet i avløpsvannet for kobberpyrofosfatplettering, kan ikke mengden kalk som tilsettes være for liten. Kostnaden for kalk er svært lav, og den kan tilsettes i passende overskudd under behandlingsprosessen.

Etter at det cyanidholdige og det kobberholdige avløpsvannet er behandlet i de tre-trinns cyanidbrytende tankene, strømmer de inn i flokkuleringstanken. Natriumpyrosulfitt tilsettes til flokkuleringstanken for å redusere overskuddet av hydrogenperoksyd, og polyakrylamidflokkuleringsmiddel tilsettes for å få bunnfallpartiklene til å vokse seg større. Hvis natriumpyrosulfitt ikke tilsettes til flokkuleringstanken, spaltes det resterende hydrogenperoksidet etter cyanidbrudd og produserer oksygen, som adsorberes på overflaten av bunnfallpartiklene og får bunnfallet til å flyte. Mengden av tilsatt natriumpyrosulfitt bør være slik at utfellingene ikke flyter, og et passende overskudd er akseptabelt.

Etter å ha passert gjennom flokkuleringstanken, renner avløpsvannet inn i skrårørssedimentasjonstanken. Etter at utfellingene er skilt fra vannet, kommer de inn i sedimentasjonsfortykningstanken og filtreres deretter med en filterpresse. Filterkaken gjenvinnes, og filtratet strømmer tilbake til justeringstanken. Den gjenvunnede kobberholdige filterkaken kjøpes av et profesjonelt firma og sendes til en profesjonell produsent for å produsere kobbersulfat eller kan også brukes til å produsere elektrolytisk kobber.

4. fordeler

Kobberholdig avløpsvann genereres i fire galvaniseringsverksteder. Analyse- og overvåkingsdata viser at den gjennomsnittlige massekonsentrasjonen av kobber i Cyanid kobberbelegg avløpsvann er 345 mg/L, det vil si at hvert tonn avløpsvann inneholder 0.345 kg kobber. Den totale mengden avløpsvann for cyanidkobberbelegg per måned er omtrent 4600 tonn, som inneholder 1587 kg kobber. Sammen med kobberet i annet kobberholdig avløpsvann kan ca. 1700 kg kobber gjenvinnes per måned. Selskapets månedlige inntekt fra salg av kobberholdig slam er RMB 30.000 - 40.000. Selskapets gjenvinning av kobber fra galvaniseringsavløpsvann unngår det ineffektive forbruket av metallisk kobber, ikke bare reduserer galvaniseringskostnadene, men reduserer også den sekundære forurensningen av galvaniseringsslam til miljøet, og oppnår gode økonomiske og sosiale fordeler.

5. konklusjon

Elektropletteringsindustrien er en svært forurensende industri. I den nåværende situasjonen hvor behandlingsprosessene og teknologiene for galvanisering av avløpsvann i Kina er relativt tilbakestående, er aktivt å studere gjenvinningsmetodene for ikke-jernholdige metaller i galvanisering av avløpsvann av stor betydning for å etablere en ressursbesparende og miljøvennlig galvaniseringsmodus og opprettholde en bærekraftig utvikling av galvaniseringsindustrien. Metoden for å behandle cyanidkobberbelegg og annet kobberholdig avløpsvann for å gjenvinne kobber ved bruk av kalk som er studert i denne artikkelen, har vist gode resultater i praktiske anvendelser, og gir en gjennomførbar måte for den grønne utviklingen av galvaniseringsindustrien.