Hydroxychlorid hlinitý flokulanty z recyklácie medi z odpadu z

Flokulant na oxychlorid hlinitý z recyklácie medi z odpadu z výroby dosiek plošných spojov

Banícka univerzita v Petrohrade, predseda chemických technológií a spracovania energetických nosičov, V.O. 21-Ya Liniya 2, 199106 Petrohrad, Rusko

TU Bergakademie Freiberg, Ústav technickej chémie, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Nemecko

TU Bergakademie Freiberg, Institute for Technical Chemistry, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Nemecko

KorešpondenciaMartin Bertau ([email protected]), Ústav technickej chémie TU Bergakademie Freiberg, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Nemecko. Vyhľadať ďalšie príspevky od tohto autora

Banícka univerzita v Petrohrade, predseda chemických technológií a spracovania energetických nosičov, V.O. 21-Ya Liniya 2, 199106 Petrohrad, Rusko

TU Bergakademie Freiberg, Institute for Technical Chemistry, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Nemecko

Korešpondencia: Martin Bertau ([email protected]), Ústav pre technickú chémiu, TU Bergakademie Freiberg, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Nemecko. Vyhľadať ďalšie príspevky od tohto autora

Banícka univerzita v Petrohrade, predseda chemických technológií a spracovania energetických nosičov, V.O. 21-Ya Liniya 2, 199106 Petrohrad, Rusko

Abstrakt

Pri výrobe dosiek plošných spojov pomocou procesu tlače sa vyrába značné množstvo leptacích roztokov obsahujúcich meď. Rekuperácia medi z amoniakálnych leptacích kúpeľov sa uskutočňuje cementáciou s hliníkovým šrotom s výstupnými množstvami ≥ 99% Cu. Namiesto doteraz obvyklej skládky sa výsledný roztok obsahujúci hliník spracuje na koagulant na čistenie banskej hlušiny a odpadových vôd. Vyrobený flokulant bol podrobne charakterizovaný a jeho účinnosť ako koagulantu pre jemne rozptýlené systémy bola skúmaná a potvrdená v Jarovom teste.

Abstrakt

Výroba dosiek plošných spojov pomocou procesu tlače produkuje značné množstvo leptacích roztokov obsahujúcich meď. Meď sa získava z amoniakálnych leptacích kúpeľov cementáciou s hliníkovým odpadom pri výťažkoch Cu> 99%. Namiesto obvyklých skládok sa roztok obsahujúci hliník spracuje na koagulant, ktorý sa môže použiť na čistenie hlušiny a odpadových vôd. Takto vyrobený oxychlorid hlinitý bol podrobne charakterizovaný a jeho účinnosť ako flokulantu pre jemne dispergovaný systém (kaolínová suspenzia) bola skúmaná a potvrdená bankovým testom.

1. Úvod

Koncept chémie recyklovateľných materiálov umožňuje (opätovnú) integráciu surovín do materiálového cyklu bez ohľadu na ich pôvod bez toho, aby ich nevyhnutne potreboval recyklovať. Súčasné označenie ako „Second Life“ nejde dostatočne ďaleko, pretože zvyčajne predpokladá stratu produktu alebo recyklovateľného majetku po skončení druhej fázy používania. Je však produktívnejšie hovoriť o transcyklácii. Tento pojem popisuje skutočnosť, že cenný materiál môže vstúpiť do rôznych cyklov surovín skôr, ako je nakoniec nepoužiteľný alebo v ideálnom prípade môže byť skutočne recyklovaný.

Príkladom je tu uvedené zhodnotenie hliníka. Po použití ako cementačného činidla sa primárny hliník prevedie na flokulant a použije sa v úplne cudzích procesoch. Môže sa preto tiež použiť na spracovanie kalu obsahujúceho hliník, ktorý je zase surovinou na výrobu hliníka. Týmto sa uzavrie cyklus - obchádzkami. Ak sa používa ako flokulant pri čistení odpadových vôd, táto možnosť neexistuje, v takom prípade sa následné použitie redukuje na známy Second Life.

2 Materiál a metódy

2.1 Materiál

Hliníkový granulát, hydroxid sodný a kyselina chlorovodíková sa získali od spoločnosti Riedel - de Haën AG, Th.Geyer GmbH & Co. KG a abcr GmbH, Nemecko, v analyticky čistej kvalite. Roztok na leptanie syntetického medi a amoniaku ([Cu (NH3) 4] Cl2; 60 - 80% hmotn. Cu), ktorý sa získal pri výrobe plošných spojov, sa vyrobil podľa špecifikácie spoločnosti JSC Severny Reyd, Rusko a po zriedení na Cu sa použil Obsah 21% hmotnostných, ako východiskové riešenie pre proces prepracovania. Komerčne dostupný koagulant Aqua-Aurat 30 (polyalumíniumchlorid) bol získaný od JSC Aurat, Rusko. Jemne mletý kaolín bol zakúpený od spoločnosti Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Nemecko. Trávený kal poskytla centrálna čistička odpadových vôd v nemeckom Heinersdorfe.

2.2 Metódy

2.2.1 Výroba flokulantu

Použitý koagulant bol vyrobený z leptacieho roztoku obsahujúceho meď z priemyslu dosiek plošných spojov pomocou neutralizácie, cementácie, filtrácie, hydrolýzy a sušenia. Za týmto účelom sa najskôr 200 ml leptacieho roztoku (21 g L-1 Cu) neutralizovalo 15 ml 12 M HCI a potom sa obsiahnutá meď stmelila 2,36 g hlinitého granulátu. Po reakčnej dobe 45 minút sa medený kal oddelil od supernatantu obsahujúceho hliník pomocou filtrácie. Hydrolýza druhov chloridu hlinitého sa potom zahájila tepelným odstránením prebytočnej vody. Nakoniec bol získaný surový produkt rozdrvený v planetovom guľovom mlyne PM 100 (Retsch GmbH), aby sa získal komerčne dostupný tvar.

2.2.2 Charakterizácia použitých látok

2.2.3 Skúška nádoby (vločkovacie skúšky)

2.2.4 Vyšetrovanie kinetiky flokulácie

Mikroskopické obrazy a veľkosť častíc počas flokulačných testov sa zaznamenávali sondami FBRM G400 a PVM V819 od Mettler Toledo Inc., USA. 200 ml kaolínovej suspenzie (2 g L-1) sa prenieslo do kadičky a miešalo sa magnetickým miešadlom pri 1000 ot./min. Hroty sond boli umiestnené do polovice suspenzie. Po 10 minútach sa častice kaolínu jemne rozptýlili. Potom sa začalo zaznamenávanie nameraných hodnôt (každé 2 s) a pH sa upravilo na 8 2,5 M roztokom hydroxidu sodného. Test flokulácie sa začal pridaním flokulantu. Zaznamenávanie nameraných hodnôt bolo ukončené po 30 minútach testu.

3 výsledky

Ako východiskový materiál na extrakciu flokulantu sa použil meďnatý amoniakový odpad z výroby dosiek plošných spojov a hliníkové hobliny. Vďaka vysokému obsahu [Cu (NH3) 4] Cl2 v použitom leptacom roztoku so 60 - 80% hmotn. Cu má spätné získavanie medi ekonomický zmysel. Pretože priama elektrochemická extrakcia nie je možná kvôli obsahu chloridov, bol vyvinutý proces, pomocou ktorého je možné leptací roztok a cementový zvyšok premeniť na predajné produkty.