Siyanürlü Bakır Kaplama Atıksuyundaki Bakırın Geri Kazanım Yöntemi Üzerine Araştırma

1. Giriş

Çevre dostu ve kaynak tasarrufu sağlayan bir elektrokaplama modu oluşturmak, şu anda elektrokaplama endüstrisinin sürdürülebilir gelişimi için iki ana temadır. Dünyadaki demir dışı metal kaynaklarının kıtlığı ve metal malzemelerin elektrokaplama maliyetinin sürekli artması bağlamında, kaynak tasarrufu sağlayan elektrokaplama teknolojisinin benimsenmesi çok dikkat çekmiştir. Çin elektrokaplama işletmelerinin nispeten kısa bir geliştirme geçmişi vardır. Geliştirmenin ilk aşamasında, fon eksikliği ve geri kalmış teknoloji vardı. Çoğu küçük elektrokaplama fabrikası, geri kazanım yöntemleri üzerine araştırma yapmaktan bahsetmeye bile gerek kalmadan, elektrokaplama atık suyundaki metal malzemelerin geri kazanımı konusunda farkındalıktan yoksundur. siyanür bakır kaplama ve bakır alaşımlı elektrokaplama atıksuyu, siyanür kırılmasından sonra iki değerlikli bakırın oluşturduğu çökeltiler ince parçacıklardır, bu da zor çökelme ve ayırma ve yüksek maliyetlerle sonuçlanır. Bu nedenle, yeni geri kazanım süreçlerinin incelenmesi acildir.

2. Yöntem İlkeleri

2.1 Siyanürlü Bakır Kaplama ve Bakır Alaşımı Atıksularının Arıtımı

Sodyum hipoklorit kullanılarak yapılan geleneksel siyanür kırma işleminde, siyanür içeren atık suyun pH'ının genellikle sodyum hidroksit eklenerek 11 - 12'ye ayarlanması gerekir. Siyanür kırma işlemi sırasında siyanür karbondioksit ve nitrojene dönüştürülür ve tek değerlikli bakır iyonları iki değerlikli bakır iyonlarına oksitlenir, bunlar daha sonra atık suda asılı kalan ince bazik bakır karbonat parçacıkları oluşturur. Doğal sedimantasyon bir günden fazla sürer ve yine de tam çökelme elde edilemez. Tam çökelme ve ayrılma elde etmek için büyük miktarda koagülant yardımcısı ve flokülan gerekir. Geçmişte, bakır geri kazanılmadığında, siyanür kırma işleminden sonra atık su, kireç yöntemi ile arıtılan kapsamlı asit içeren atık suya karıştırılırdı. Temel bakır karbonat, kapsamlı atık sudaki çökeltilere adsorbe edilir ve son olarak çökeltilir ve ayrılırdı.

Yeni siyanür kırma işlemi, pH'ı ayarlamak için kireç eklemektir. Siyanür kırma sırasında oluşan karbondioksit, kalsiyum oksitle reaksiyona girerek kalsiyum karbonat oluşturur. Aynı zamanda, bazik bakır karbonat, kalsiyum karbonatla birlikte çökelerek büyük parçacık çökeltileri oluşturur.

2.2 Diğer Bakır İçeren Atıksuların Arıtımı

Asidik parlak bakır kaplama atık suyundaki iki değerlikli bakır iyonları kireçle reaksiyona girerek bakır hidroksit oluşturur ve sülfürik asit kireçle reaksiyona girerek kalsiyum sülfat ve su oluşturur. Bakır pirofosfat kaplama atık suyunda, pirofosfat radikali ve bakır iyonları kompleks formunda bulunur. Kireçle muamele edildiğinde, pirofosfat radikali kalsiyum oksitle reaksiyona girerek kalsiyum pirofosfat çökeltisi oluşturur ve bakır iyonları kalsiyum oksitle reaksiyona girerek bakır hidroksit oluşturur.

3. Kurtarma Süreci

3.1 Bakır İçeren Atıksuyun Bileşimi

Bakır içeren atık sular, siyanürlü bakır kaplama, bakır-çinko alaşımı, bakır-kalay alaşımı, asidik parlak bakır kaplama ve bakır pirofosfat kaplama atık suları gibi çeşitli türleri içerir. Siyanürlü bakır kaplama, bakır-çinko alaşımı ve bakır-kalay alaşımı atık suları siyanürlü atık su ayarlama tankına akarken, asidik parlak bakır kaplama ve bakır pirofosfat kaplama atık suları bakır içeren atık su ayarlama tankına akar. Siyanürlü bakır kaplama ve bakır alaşımı atık suları aşağıdaki gibi kompleksleştirici maddeler içerir: Sodyum siyanür, potasyum sodyum tartrat ve amonyum tiyosiyanat, bakır iyonlarıyla kompleksler oluşturur. Bakır pirofosfat kaplama atıksuyu bakır pirofosfat kompleksleri içerir. Siyanürlü bakır kaplama ve bakır alaşımı atıksuları toplam bakır içeren atıksuyun yaklaşık %90'ını oluştururken, asidik parlak bakır kaplama ve bakır pirofosfat kaplama atıksuları yaklaşık %10'unu oluşturur.

3.2 Bakır Komplekslerinin Oksidasyon Süreci

Bakır geri kazanımından önce, elektrokaplama atık suyundaki bakır komplekslerini parçalamak ve Cu⁺ iyonlarını Cu²⁺ iyonlarına oksitlemek gerekir. Siyanürü ve potasyum sodyum tartrat gibi kompleks oluşturucu maddeleri parçalamak için sodyum hipoklorit çözeltisi ve hidrojen peroksitin bir kombinasyon yöntemi kullanılır. Üç adet siyanür kırma tankı vardır. Siyanür içeren atık su ve bakır içeren atık su birinci kademe siyanür kırma tankına pompalanır. pH'ı 11 - 12'ye ayarlamak için kireç sütü eklenir ve eklenen kireç sütü miktarı pH kontrol sistemi tarafından ayarlanır. Aynı zamanda siyanürü parçalamak için sodyum hipoklorit çözeltisi eklenir. Siyanürü ve potasyum sodyum tartrat gibi kompleks oluşturucu maddeleri oksitleyerek parçalamaya devam etmek için ikinci kademe siyanür kırma tankına hidrojen peroksit eklenir. Yavaş reaksiyon hızı nedeniyle üçüncü kademe siyanür kırma tankı eklenir. Üçüncü aşama siyanür kırma tankında, siyanür ve potasyum sodyum tartrat gibi kompleks oluşturucuların uzaklaştırılması kimyasal analiz verilerine ve deneyime göre kontrol edilir. Oksidasyon reaksiyonunun tamamlanmasıyla atık sudaki Cu⁺ tamamen Cu²⁺'ye dönüşür ve bazik bakır karbonat ve bakır hidroksit çökeltileri oluşur. Bu işlem sırasında bakır pirofosfat kaplama atık suyu kireçle reaksiyona girdikten sonra bakır ve pirofosfat radikalinin oluşturduğu kompleks kırılır ve bakır hidroksit oluşur. Analiz verileri, bu işlemin atık suyun deşarj standartlarını karşılayabileceğini göstermektedir. pH'ı ayarlamak ve bakır iyonlarını çökeltmek için kireç eklenmesi, arıtma maliyetini düşürür ve kireç aynı zamanda bir koagülant yardımcısı rolü oynar ve pirofosfat radikalini tamamen çökeltir.

3.3 Bakır Geri Kazanımı

Yukarıdaki işlemde, elektrokaplama atık suyundaki bakır iyonları bazik bakır karbonat çökeltilerine dönüştürülür. Eklenen kireç miktarı fazlaysa, bakır iyonları da bakır hidroksit çökeltilerine dönüştürülebilir. Bakır pirofosfat kaplama atık suyundaki pirofosfat radikalini çökeltmek için kireç gerektiğinden, eklenen kireç miktarı çok küçük olamaz. Kirecin maliyeti çok düşüktür ve arıtma işlemi sırasında uygun miktarda fazladan eklenebilir.

Siyanür içeren ve bakır içeren atık sular üç aşamalı siyanür parçalama tanklarında arıtıldıktan sonra flokülasyon tankına akar. Fazla hidrojen peroksidi azaltmak için flokülasyon tankına sodyum pirosülfit eklenir ve çökelti parçacıklarının daha büyük hale gelmesi için poliakrilamid flokülant eklenir. Flokülasyon tankına sodyum pirosülfit eklenmezse, siyanür parçalandıktan sonra kalan hidrojen peroksit oksijen üretmek üzere ayrışır ve bu oksijen çökelti parçacıklarının yüzeyine adsorbe olur ve çökeltilerin yüzmesine neden olur. Eklenen sodyum pirosülfit miktarı, çökeltilerin yüzmeyeceği şekilde olmalı ve uygun bir fazlalık kabul edilebilir olmalıdır.

Atık su, flokülasyon tankından geçtikten sonra eğimli tüplü sedimantasyon tankına akar. Çökeltiler sudan ayrıldıktan sonra, sedimantasyon kalınlaştırma tankına girer ve ardından bir filtre presiyle filtrelenir. Filtre keki geri kazanılır ve süzüntü ayarlama tankına geri akar. Geri kazanılan bakır içeren filtre keki profesyonel bir şirket tarafından satın alınır ve bakır sülfat üretmek için profesyonel bir üreticiye gönderilir veya elektrolitik bakır üretmek için de kullanılabilir.

4. Yararları

Bakır içeren atık sular dört elektrokaplama atölyesinde üretilir. Analiz ve izleme verileri, bakırın ortalama kütle konsantrasyonunun Siyanürlü bakır kaplama atıksuyu 345mg/L'dir, yani her ton atık su 0.345kg bakır içerir. Aylık siyanürlü bakır kaplama atık suyunun toplam miktarı yaklaşık 4600t'dir ve 1587kg bakır içerir. Diğer bakır içeren atık sulardaki bakırla birlikte, ayda yaklaşık 1700kg bakır geri kazanılabilir. Şirketin bakır içeren çamur satışından elde ettiği aylık gelir 30.000 - 40.000 RMB'dir. Şirketin elektrokaplama atık suyundan bakır geri kazanımı, metalik bakırın etkisiz tüketimini önleyerek sadece elektrokaplama maliyetini düşürmekle kalmaz, aynı zamanda elektrokaplama çamurunun çevreye ikincil kirliliğini de azaltır ve iyi ekonomik ve sosyal faydalar sağlar.

5. Sonuç

Elektrokaplama endüstrisi oldukça kirletici bir endüstridir. Çin'de elektrokaplama atık sularının arıtılması için proses ve teknolojilerin nispeten geri kalmış olduğu mevcut durumda, elektrokaplama atık sularındaki demir dışı metallerin geri kazanım yöntemlerini aktif olarak incelemek, kaynak tasarrufu sağlayan ve çevre dostu bir elektrokaplama modu oluşturmak ve elektrokaplama endüstrisinin sürdürülebilir gelişimini sürdürmek için büyük önem taşımaktadır. Bu makalede incelenen siyanürlü bakır kaplama ve diğer bakır içeren atık suların kireç kullanılarak bakır geri kazanımı için arıtılması yöntemi, pratik uygulamalarda iyi sonuçlar göstermiştir ve elektrokaplama endüstrisinin yeşil gelişimi için uygulanabilir bir yol sağlamıştır.