Флоккулянти гідроксихлориду алюмінію при переробці міді з відходів

Флокулянт оксихлориду алюмінію з переробки міді відходів виробництва друкованих плат

Гірничий університет Санкт-Петербурга, кафедра хімічних технологій та переробки енергоносіїв, В.О. 21-Я Лінія 2, 199106, Санкт-Петербург, Росія

TU Bergakademie Freiberg, Інститут технічної хімії, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Німеччина

Листування: Мартін Бертау ([email protected]), Інститут технічної хімії, TU Bergakademie Freiberg, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Німеччина. Шукайте більше статей цього автора

TU Bergakademie Freiberg, Інститут технічної хімії, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Німеччина

Анотація

При виробництві друкованих плат із застосуванням процесу друку виробляються значні кількості травильних розчинів, що містять мідь. Відновлення міді з ванн з аміачним травленням здійснюється шляхом цементації алюмінієвим брухтом з продуктивністю ≥ 99% Cu. Замість звичного до цього часу сміттєзвалища отриманий розчин, що містить алюміній, переробляється в коагулянт для очищення шахтних хвостів та стічних вод. Вироблений флокулянт був детально охарактеризований, а його ефективність як коагулянта для тонкодисперсних систем вивчена та підтверджена в тесті Jar.

Анотація

Виробництво друкованих плат із використанням процесу друку дає значну кількість розчинів для травлення, що містять мідь. Мідь витягують із ванн з аміачним травленням цементацією з відходами алюмінію при ≥ 99% коефіцієнта виходу Cu. Замість звичайного звалища розчин, що містить алюміній, переробляється в коагулянт, який може бути використаний при очистці шахтних хвостів та стічних вод. Оксихлорид алюмінію, виготовлений таким способом, був детально охарактеризований, і його ефективність як флокулянта для тонкодисперсної системи (суспензія каоліну) була досліджена та підтверджена в тесті на баночці.

1. Вступ

Концепція хімії вторинної сировини передбачає (повторну) інтеграцію сировини в кругообіг матеріалів незалежно від їх джерела, не обов'язково переробляючи їх. Поточне позначення "Second Life" не надто далеко, оскільки воно, як правило, передбачає втрату товару або майна, що підлягає переробці, після закінчення другого етапу використання. Однак продуктивніше говорити про трансциклінг. Цей термін описує той факт, що цінний матеріал може входити в різні цикли сировини до того, як він або стане непридатним, або, в ідеалі, насправді може бути перероблений.

Приклад цього - відновлення алюмінію, представлене тут. Після його використання в якості цементатора первинний алюміній перетворюється на флокулянт і використовується в абсолютно чужих процесах. Тому його також можна використовувати для обробки мулу, що містить алюміній, який, у свою чергу, є сировиною для виробництва алюмінію. Це замикає цикл - через об’їзні шляхи. Якщо він використовується як флокулянт для очищення стічних вод, цього варіанту не існує, у цьому випадку подальше використання зводиться до звичного Second Life.

2 Матеріал та методи

2.1 Матеріал

Гранулят алюмінію, гідроксид натрію та соляна кислота були отримані від Riedel - de Haën AG, Th.Geyer GmbH & Co. KG та abcr GmbH, Німеччина, в аналітично чистій якості. Синтетичний розчин для травлення аміаку міді (розчин [Cu (NH3) 4] Cl2; 60–80% по масі Cu), отриманий у виробництві друкованих плат, виготовлявся відповідно до специфікацій ВАТ «Северний Рейд», Росія, і використовувався після розведення в Cu Вміст 21% по масі, як вихідний розчин для процесу переробки. Комерційний коагулянт Aqua-Aurat 30 (поліалюміній хлорид), який комерційно доступний, був отриманий від АТ "Аурат", Росія. Дрібно подрібнений каолін був придбаний у Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Німеччина. Перетравлений мул забезпечувався центральною очисною спорудою в Хайндерсдорфі, Німеччина.

2.2 Методи

2.2.1 Виробництво флокулянта

Використовуваний коагулянт виготовляли з розчину травлення, що містить мідь, з виробництва нейтральних плат шляхом нейтралізації, цементації, фільтрації, гідролізу та сушіння. Для цього спочатку 200 мл травильного розчину (21 г L -1 -1 Cu) нейтралізували 15 мл 12 М HCl, а потім мідь, що містилася, цементували 2,36 г грануляту алюмінію. Після часу реакції 45 хвилин мідний шлам відокремлювали від супернатанту, що містить алюміній, за допомогою фільтрації. Потім розпочали гідроліз алюміній хлориду шляхом термічного видалення надлишку води. Нарешті, отриманий сирий продукт подрібнювали на планетарному кульовому млині РМ 100 (Retsch GmbH) з метою отримання комерційно доступної форми.

2.2.2 Характеристика використовуваних речовин

2.2.3 Тест на банку (флокуляційні тести)

2.2.4 Дослідження кінетики флокуляції

Мікроскопічні зображення та розмір частинок під час флокуляційних тестів реєстрували за допомогою зондів FBRM G400 та PVM V819 від Mettler Toledo Inc., США. 200 мл каолінової суспензії (2 г L -1) переносили в мензурку і перемішували магнітною мішалкою при 1000 об/хв. Кінчики зондів розташовувались наполовину підвіски. Через 10 хвилин частинки каоліну тонко диспергували. Потім починали запис виміряних значень (кожні 2 с) і рН регулювали до 8 2,5 М розчином гідроксиду натрію. Тест на флокуляцію розпочинали додаванням флокулянта. Запис виміряних значень закінчували через час тестування 30 хвилин.

3 результати

Відходи мідного аміаку від виробництва друкованих плат та алюмінієвої стружки використовувались як вихідний матеріал для вилучення флокулянта. Завдяки високому вмісту [Cu (NH3) 4] Cl2 у використовуваному розчині для травлення 60–80% від маси Cu, відновлення міді має економічний сенс. Оскільки безпосередня електрохімічна екстракція неможлива через вміст хлоридів, був розроблений процес, при якому розчин для травлення та залишки цементу перетворюються на товарну продукцію.