Розробка технології переробки купрумвмісних відходів гальванічного виробництва із подальшим їх використанням

Abstract

The study reports results of experimental studies into processing highly concentrated metal-containing wastes (HCMW) from galvanic production with obtaining precipitates of the predefined chemical composition, specified physical-and-chemical properties and with copper ions content. We defined the following precipitate properties in the study of copper-iron containing sludges obtained by coprecipitation of copper and iron-containing spent technological solutions (STS): humidity ‒ 89.7 %, density ‒ 1.17 kg/dm3, specific precipitate resistance ‒ 15–16∙1011 m2/kg. It is easy to filter such precipitate. Therefore, it reduces consumption of reagents, increases purification efficiency, and makes it possible to obtain the precipitate, which is ready for transportation. Therefore, it is advisable to obtain copper-containing precipitates (sludges) with iron content for easier separation and avoiding of the conditioning operation. A technological scheme was developed for processing and subsequent disposal of copper-containing HCMW. It included transformation of copper- and iron-containing precipitate into a solution by addition of sulfuric acid; precipitation of iron ions with 25 % ammonia solution; separation of the obtained precipitate of iron hydroxide (ІІІ) by filtration for disposal; sending the obtained copper-containing filtrate for electrochemical removal of copper in the form of a metal precipitate or for disposal by the reagent method. We established in the processing of copper-containing HCMW in a diaphragm electrolyzer to extract copper in the form of a metal precipitate that the current consumption decreases with an increase in the initial metal concentration. Therefore, it is possible to ensure the degree of transformation of a=0.9 with current efficiency >80 % at the concentration of copper ions >0.1 mol/dm3. For reagent copper precipitation, it is optimal to use KOH and К2СО3 mixtures рН=9.5–10 as reagents to obtain a hydroxocarbonate precipitate. Precipitates obtained in this way are suitable for further disposal by processing or they can be raw materials for production of ready-to-use products, which may be a final stage of galvanic productionВ работе представлены результаты экспериментальных исследований переработки высококонцентрированных металлосодержащих отходов (ВКМО) гальванического производства с получением осадков заданного химического состава и заданными физико-химическими свойствами, содержащие ионы меди. При исследовании медь-железосодержащих шламов, полученных соосаждением меди и железосодержащих отработанных технологических растворов (ОТР), были получены такие свойства осадка: влажность – 89,7 %, плотность – 1,17 кг/дм3, удельное сопротивление осадка –15–16 ∙ 1011 м2/кг. Такой осадок легко фильтруется, что позволяет уменьшить расход реагентов, повысить эффективность очистки и получить готовый к транспортировке осадок. Поэтому для более легкого разделения и исключения операции кондиционирования, целесообразно получениемедьсодержащих осадков (шламов) уже с содержанием железа. Для переработки с последующей утилизацией медьсодержащих ВКМО разработана технологическая схема, включающая: перевод медь-железосодержащего осадка в раствор добавлением серной кислоты; осаждения ионов железа 25 % раствором аммиака; отделение фильтрацией полученного осадка гидроксида железа (ІІІ) с направлением на утилизацию; полученный медьсодержащий фильтрат направляют на электрохимическое изъятие меди в форме металлического осадка или на утилизацию реагентным способом. При обработке в диафрагменном электролизере медьсодержащих ВКМО с целью извлечения меди в форме металлического осадка установлено, что с увеличением исходной концентрации металла уменьшается расход тока, благодаря чему при концентрации ионов меди> 0,1 моль/дм3 возможно обеспечить степень превращения а=0,9 с выходом по току>80 %. Для реагентного осаждения меди оптимальным является использование в качестве реагентов смеси KOH и К2СО3, при рН=9,5 – 10, для получения осадка гидроксокарбоната. Полученные таким способом осадки пригодны для дальнейшей утилизации путем переработки или являются сырьем при получении готовой к использованию продукции, которая может быть завершающей стадией гальванического производстваУ роботі представлені результати експериментальних досліджень переробки висококонцентрованих металовмісних відходів (ВКМВ) гальванічного виробництва із отриманням осадів заданого хімічного складу та заданими фізико-хімічними властивостями, що містять йони купруму. При дослідженні купрум-ферумних шламів, отриманих співосадженням купрум- і ферумвмісних відпрацьованих технологічних розчинів (ВТР), властивості отриманого осаду були такими: вологість – 89,7 %, густина − 1,17 кг/дм3, питомий опір осаду – 15–16 ∙ 1011 м2/кг. Такий осад легко фільтрується, що дозволяє зменшити витрату реагентів, підвищити ефективність очистки та отримати готовий до транспортування осад. Тому для легшого розділення та виключення операції кондиціювання доцільним є отримування купрумвмісних осадів (шламів) уже з вмістом феруму. Для переробки із подальшою утилізацією купрумвмісних ВКМВ розроблена технологічна схема, що включає: переведення купрум-ферумовмісного осаду у розчин додаванням сірчаної кислоти; осадження йонів феруму 25 % розчином аміаку; відділення фільтруванням отриманого осаду гідроксиду феруму (ІІІ) із направленням на утилізацію; отриманий купрумвмісний фільтрат направляють на електрохімічне вилучення купруму у формі металічного осаду або на утилізацію реагентним способом. При обробці в діафрагменному електролізері купрумвмісних ВКМВ з метою вилучення купруму у формі металічного осаду встановлено, що із збільшенням вихідної концентрації металу зменшується витрата струму, завдяки чому при концентрації йонів купруму >0,1 моль/дм3 можливо забезпечити ступінь перетворення а=0,9 із виходом за струмом >80 %. Для реагентного осадження купруму оптимальним є використання в якості реагентів суміші KOH і К2СО3, при рН=9,5–10, для отримання осаду гідроксокарбонату. Отримані у такі способи осади придатні для подальшої утилізації шляхом переробки або є сировиною при отриманні готової до використання продукції, що може бути завершальною стадією гальванічного виробництв