Алуминиеви хидроксихлоридни флокуланти от рециклиране на мед от отпадъци от

Алуминиев оксихлориден флокулант от рециклиране на отпадъци от мед от производството на печатни платки

Минен университет в Санкт Петербург, Катедра по химични технологии и обработка на енергийни носители, В.О. 21-Я Линия 2, 199106 Санкт Петербург, Русия

TU Bergakademie Freiberg, Институт по техническа химия, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Германия

Кореспонденция: Мартин Бертау ([email protected]), Институт по техническа химия, TU Bergakademie Freiberg, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Германия. Потърсете още статии от този автор

TU Bergakademie Freiberg, Институт по техническа химия, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Германия

Минен университет в Санкт Петербург, Катедра по химични технологии и преработка на енергийни източници, В.О. 21-Я Линия 2, 199106 Санкт Петербург, Русия

Резюме

При производството на печатни платки, използващи печатния процес, се произвеждат значителни количества разтвори за офорт, съдържащи мед. Възстановяването на медта от амонячните бани за ецване става чрез циментиране с алуминиев скрап със скорост на изход ≥ 99% Cu. Вместо обичайното досега сметище, полученият разтвор, съдържащ алуминий, се преработва в коагулант за пречистване на минна хвост и отпадъчни води. Произведеният флокулант е характеризиран в детайли и неговата ефективност като коагулант за фино диспергирани системи е изследвана и потвърдена в теста Jar.

Резюме

Производството на печатни платки с помощта на печатния процес произвежда значителни количества разтвори за офорт, съдържащи мед. Медта се оползотворява от амонячните бани за ецване чрез циментиране с алуминиеви отпадъци при ≥ 99% дебит на Cu. Вместо обичайното депониране, съдържащият алуминий разтвор се преработва в коагулант, който може да се използва за пречистване на минни отпадъци и отпадъчни води. Произведеният по този начин алуминиев оксихлорид беше подробно характеризиран и неговата ефективност като флокулант за фино диспергирана система (каолинова суспензия) беше изследвана и потвърдена в тест с буркан.

1. Въведение

Концепцията на химията на рециклируемите материали предвижда (повторно) интегриране на суровините в цикъла на материалите, независимо от техния произход, без задължително рециклирането им. Настоящото наименование като "Second Life" не стига достатъчно далеч, тъй като обикновено предвижда загуба на продукта или рециклируемото имущество след края на фазата на вторична употреба. По-продуктивно е обаче да се говори за трансциклиране. Този термин описва факта, че ценен материал може да влезе в различни цикли на суровините, преди да е станал неизползваем или в идеалния случай да бъде рециклиран.

Представеният тук оползотворяване на алуминий е пример за това. След използването му като агент за циментиране, първичният алуминий се превръща във флокулант и се използва в напълно извънземни процеси. Следователно може да се използва и за обработка на утайки, съдържащи алуминий, който от своя страна е суровина за производството на алуминий. Това затваря цикъла - чрез заобикаляне. Ако се използва като флокулант при пречистване на отпадъчни води, тази опция не съществува, в този случай последващата употреба се свежда до познатия Second Life.

2 Материал и методи

2.1 Материал

Алуминиев гранулат, натриев хидроксид и солна киселина са получени от Riedel - de Haën AG, Th.Geyer GmbH & Co. KG и abcr GmbH, Германия, в аналитично чисто качество. Разтвор за ецване на синтетичен меден амоняк ([Cu (NH3) 4] Cl2; 60–80% от теглото Cu), получен в производството на печатни платки, е произведен съгласно спецификациите на JSC Severny Reyd, Русия и е използван след разреждане до Cu Съдържание от 21 тегловни%, като изходен разтвор за процеса на преработка. Търговският коагулант Aqua-Aurat 30 (полиалуминиев хлорид) е получен от JSC Aurat, Русия. Фино смлян каолин е закупен от Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Германия. Усвоената утайка е осигурена от централната пречиствателна станция в Хайндерсдорф, Германия.

2.2 Методи

2.2.1 Производство на флокуланта

Използваният коагулант е направен от разтвор за ецване, съдържащ мед, от индустрията на платки чрез неутрализация, циментиране, филтриране, хидролиза и сушене. За тази цел първо 200 ml разтвор за ецване (21 g L -1 Cu) се неутрализират с 15 ml 12 М HCI и след това съдържащата се мед се циментира с 2,36 g алуминиев гранулат. След време на реакция от 45 минути медната утайка се отделя от супернатанта, съдържащ алуминий, чрез филтриране. След това се инициира хидролизата на алуминиевия хлорид чрез термично отстраняване на излишната вода. И накрая, полученият суров продукт се смила в планетарна топкова мелница PM 100 (Retsch GmbH), за да се получи търговски наличната форма.

2.2.2 Характеризиране на използваните вещества

2.2.3 Тест с буркан (флокулационни тестове)

2.2.4 Изследване на кинетиката на флокулация

Микроскопските изображения и размерът на частиците по време на флокулационните тестове са записани с сондите FBRM G400 и PVM V819 от Mettler Toledo Inc., САЩ. 200 ml каолинова суспензия (2 g L -1) се прехвърлят в мензура и се разбъркват с магнитна бъркалка при 1000 rpm. Върховете на сондите бяха разположени по средата на окачването. След 10 минути частиците каолин се диспергират фино. След това се започва записването на измерените стойности (на всеки 2 s) и рН се регулира на 8 с 2,5 М разтвор на натриев хидроксид. Тестът за флокулация започва с добавяне на флокуланта. Записването на измерените стойности приключи след време за изпитване от 30 минути.

3 резултата

Медните амонячни отпадъци от производството на платки и алуминиевите стърготини са използвани като изходен материал за получаване на флокуланта. Поради високото съдържание на [Cu (NH3) 4] Cl2 в използвания разтвор за ецване с 60–80 тегл.% Cu, възстановяването на мед има икономически смисъл. Тъй като директната електрохимична екстракция не е възможна поради съдържанието на хлориди, беше разработен процес, при който разтворът за ецване и циментовият остатък могат да бъдат превърнати в продаваеми продукти.