THE USE OF CONCENTRATED WASTE OF ELECTROPLATING PROCESS FOR RECOVERY OF NONFERROUS METALS OR THEIR COMPOUNDS

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ОТХОДОВ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЛИ ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Хранилов Ю. П., Баталова Е. В., Бобров М. Н., Горева Т. В., Лобанова Л. Л., Вятский государственный университет, Киров, Россия

Во многих гальванических производствах сохраняется практика сброса концентрированных жидких отходов (залповых сбросов), содержащих в основном один токсичный металл, на заводские очистные сооружения. В итоге соединения ценных металлов смешиваются с другими компонентами гальванических шламов и безвозвратно теряются. Во многих случаях экономически целесообразно накапливать сточные воды залповых сбросов с последующим извлечением металла в компактном виде либо в виде его солей. Нередко получаемые при этом продукты могут быть утилизированы в собственном производстве. Ниже обобщены результаты работ, выполненных на кафедре технологии электрохимических производств ВятГУ в этом направлении.
Отработанные растворы химического никелирования (ОРХН). Широкое применение в промышленности нашли кислые растворы химического никелирования. Они эксплуатируются несколько дней с непрерывной корректировкой по сульфату никеля и гипофосфиту, после чего сбрасываются на очистные сооружения. Сброс обусловлен накоплением в растворах фосфита натрия в концентрации до 200 г/л. Поддержание рН при никелировании осуществляют подачей аммиака, в связи с чем в ОРХН содержится сульфат аммония (около 1 моль/л). При стабильной работе производства с 10 типовых установок химического никелирования за год с ОРХН теряется около 2 т сульфата никеля; кроме того, в заводские стоки попадает около 1,5 т аммонийного азота (АА), затрудняющего очистку сточных вод от многих токсичных металлов.
На основе длительного (4 месяца) обследования одного из гальванических цехов в Кировской области было выяснено, что потери никеля с залповыми сбросами ОРХН составляют около 28% от количества никеля, идущего на покрытие деталей, и более чем в 5 раз превышают его потери с промывными водами. Тем самым показана целесообразность отдельного сбора ОРХН в качестве сырьевой базы для утилизации никеля.
Наиболее простым способом утилизации никеля из ОРХН является метод нейтрализации ОРХН раствором щелочи или суспензией гашеной извести. Однако накопление АА при эксплуатации растворов химического никелирования приводит к связыванию ионов никеля в прочные аммиачные комплексы и к значительному росту общей растворимости никеля.
На основе анализа ионных равновесий в системе Ni²⁺ — NH⁴⁺ — NH₃ — OH^- обоснована необходимость доведения рН при нейтрализации до значений 12,5—13. Разработанная технология утилизации никеля предполагает растворение образующегося при нейтрализации ОРХН осадка Ni(OH)₂ в серной кислоте с получением раствора сульфата никеля (с концентрацией никеля до 26 г/л) с целью последующего использования для приготовления новых растворов химического никелирования и может быть реализована в гальванических цехах.
Стоимость возвращаемого в производство сульфата никеля в среднем в 2,5 раза превышает затраты на едкий натр и серную кислоту. Еще более экономичным является вариант технологии с использованием в качестве осадителя суспензии гашеной извести. В связи с образованием гипса по данному варианту технологии растворение гидроксида никеля следует вести в первые часы после осаждения.
В приготовленных по обоим вариантам технологии новых растворах химического никелирования были получены покрытия химическим никелем, отвечающие по качеству требованиям производства.
Отработанные азотнокислые растворы снятия бракованных никелевых покрытий (ОРСП). Определенное применение в гальванотехнике нашел химический способ снятия никелевого покрытия в концентрированной азотной кислоте. Концентрация никеля в ОРСП доходит до 80— 100 г/л. Нами разработана технология утилизации никеля из ОРСП переводом его в раствор сульфата никеля с предварительной очисткой ОРСП от железа. Стоимость возвращаемого сульфата никеля превышает расходы на используемые химикаты.
Медьсодержащие шламы. Одним из концентрированных отходов производства печатных плат является шлам, образующийся на дне травильных модулей, а также после выдержки на воздухе отработанных травильных растворов. При использовании медноаммиачных травильных растворов шлам содержит аммиакаты меди, гидроксид и гидроксохлорид меди, соли аммония. Содержание меди в сухом шламе доходит до 40—47%. Нами разработана технология извлечения меди в компактном виде, основанная на химической обработке шлама и последующей электроэкстракции. Технология экономически рентабельна, а полученная медь может быть использована при гальваническом меднении печатных плат.
Медьсодержащие травильные растворы. При работе некоторых травильных установок завода по обработке цветных металлов (г. Киров) образуются отработанные сернокислые травильные растворы с содержанием меди до 90 г/л. На основе длительного обследования действующего производства и составления балансового расчета движения меди в техпроцессе травления получены исходные данные для проектирования электроэкстракционной установки и выполнен проект электролизера с производительностью до 30 т меди в год, реализованный на заводе. Электролизер работает в связке с травильной машиной. Образующаяся на аноде серная кислота в значительной степени компенсирует ее расход на процесс снятия окалины.
Отработанные технологические растворы, содержащие соединения Cr (VI). Из-за загрязнения примесями (в основном Fe³⁺ и Cr³⁺) периодически сбрасывают на очистные сооружения и разнообразные отработанные хромсодержащие технологические растворы (ОХТР). Один из принципов утилизации ОХТР с возвратом в гальваническое производство — предварительная очистка от загрязняющих примесей. Для ее реализации в условиях гальванического цеха требуется проведение химических анализов, наличие дополнительного оборудования (например, ионообменных фильтров) со специфичным обслуживанием. Такое усложнение технологии экономически оправдано для достаточно крупных производств. Альтернативный вариант утилизации ОХТР предполагает их централизованный сбор и усреднение по составу, что позволяет снизить стоимость утилизации в расчете на 1 м³ОХТР. Из-за большого разнообразия составов при таком усреднении затруднительно повторное использование растворов для гальванического производства. Однако появляется возможность утилизировать соединения Cr (VI) в малорастворимой форме, например, в виде хромата свинца (PbCrO₄), являющегося основой свинцовых кронов, применяемых в качестве пигментов. Нами разработана рентабельная технология получения крона из ОХТР с параллельным использованием химического и электрохимического синтеза. В качестве источника свинца применяется лом вышедших из строя свинцовых аккумуляторов. Опытная партия крона получена на АО «Куприт», г. Киров.

Khranilov Yu. P., Batalova E. V., Bobrov M. N., GorevaT. V., Lobanova L. L., Vyatka State University, Kirov, Russia

The following technologies have been developed: a) for nickel recovery from spent nickel plating solution and spent etching solution; b) for copper recovery from printed circuit board manufacture wastes; c) for chromium recovery from chromium-rich effluents. The electrolyzing unit for copper recovery by electric extraction from etching sulphuric acid solution has been designed and developed.

Главная страница

Сведения об авторах

Хранилов Юрий Павлович, канд. техн. наук, проф., кафедра технологии электрохимических производств, Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, каб. 503-а, Киров, 610000, Россия. Тел. (8332) 32-14-86, факс (8332) 69-02-47. E-mail
Баталова Елена Владимировна, аспирант, кафедра технологии электрохимических производств, Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, каб. 507, Киров, 610000, Россия. Тел. (8332) 32-14-86, факс (8332) 69-02-47
Бобров Михаил Николаевич, аспирант, кафедра технологии электрохимических производств, Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, каб. 503-б, Киров, 610000, Россия. Тел. (8332) 32-14-86, факс (8332) 69-02-47. E-mail
Горева Татьяна Васильевна, преподаватель, кафедра технологии электрохимических производств, Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, каб. 503-б, Киров, 610000, Россия. Тел. (8332) 32-14-86, факс (8332) 69-02-47
Лобанова Людмила Леонидовна, канд. техн. наук, ст. преподаватель, кафедра технологии электрохимических производств, Вятский государственный университет, ул. Московская, 36, каб. 508, Киров, 610000, Россия. Тел. (8332) 32-14-86, факс (8332) 69-02-47

Последние изменения внесены 10.07.07