Извлечение никеля из различных процессов в гальваностегии (стр. 2 из 4)

Вода подается в ванну промывки после основной ванны нанесения покрытия (цинкования, кадмирования, меднения, никелирования, оловянирования, нанесения сплавов олова, фосфатирования, оксидирования и анодирования), затем промывная вода последовательно проходит через ванны промывки после подготовительных операций (декапирования, обезжиривания, осветления и травления алюминия), после чего сбрасывается на очистные сооружения. В этом случае общий расход воды определяется потреблением воды на промывку после нанесения покрытий. Экономия составляет сумму расходов промывной воды после обезжиривания и декапирования для нанесения гальванических покрытий – 700 л/м² и после травления и осветления при анодировании алюминия – 1500 л/м².

Рис.3. Схема многократного использования промывной воды: Т₁,Т₂ – ванны подготовительных операций, Т₃ – ванна основной технологической операции

Многократное использование промывной воды по приведенной схеме позволяет снизить расход воды по отдельным линиям покрытия в 2-4 раза в зависимости от количества и типа последовательно соединенных ванн промывки. Внедрение повторного использования воды требует лишь незначительных работ по изменению обвязки трубопроводов на ваннах промывки.

Как при изменении последовательности промывок, так и при многократном использовании воды происходит смешение компонентов нескольких технологических ванн в одной промывной воде. В некоторых случаях это может привести к ухудшению качества обработки деталей. Например, осуществление дополнительной промывки деталей с цинковым покрытием в промывной ванне после декапирования может привести к растравливанию цинкового покрытия, при объединении промывочных ванн после кислого декапирования и щелочного обезжиривания, содержащего силикаты, на поверхности деталей может образовываться пленка нерастворимой кремниевой кислоты, которая будет препятствовать дальнейшему нанесению покрытия. Кроме того, недопустимо повторное использование промывной воды после обработки деталей в цианистых электролитах для промывки после обработки в кислых растворах, а также необходимо учитывать раздельную обработку хромсодержащих стоков на очистных сооружениях.

Глава 2. ВАКУУМНЫЕ ВЫПАРИВАТЕЛИ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВА

Современные гальванические производства предъявляют новые требования к системам очистки их стоков.

Во-первых, усилились требования к чистоте сбрасываемых вод. Во-вторых, возросшая стоимость утилизации отходов, электроэнергии и производственных площадей выдвигает законное требование к повышению их экономической эффективности. Поэтому, наряду с традиционными методами, последние десятилетия за рубежом широкое распространение получили системы локальной очистки стоков и восстановления электролитов на основе вакуумного выпаривания.

Для оптимального выбора систем очистки стоков гальванического производства разработчикам важно знать преимущества использования вакуумных выпаривателей и уметь оценить экономическую эффективность их применения.

На рисунке представлена стандартная схема подключения вакуумного выпаривателя.

Для большинства растворов участвующих в гальванических процессах, получаемый при выпаривании стоков дистиллят не только удовлетворяет ПДК, но и чище водопроводной воды, что позволяет использовать его повторно в ваннах промывки и приготовлении электролитов. Таким образом, использование вакуумных выпаривателей позволяет получать системы с замкнутым водооборотом, когда до 95% воды возвращается в технологический процесс. Таким образом, значительно снижается плата за водопотребление и водоподготовку. Важно отметить, что при этом для очистки воды не требуется дополнительных реагентов ни для водоподготовки, ни для очистки.

Глава 3. ШЛАМЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ: СХЕМА ПЕРЕРАБОТКИ

Для обезвреживания сточных вод гальванических производств в основном применяются реагентные методы, переводящие токсичные вещества в малорастворимые соединения. Широкая область пригодности и относительно простая технология обработки сточных вод обусловили наибольшее распространение модификаций реагентного метода в практике гальванического производства. Вместе с тем, реагентному методу очистки сточных вод присущи недостатки, которые ограничивают его технологические возможности, и в первую очередь, образование значительных количеств шламов, переработка которых связана с большими энергозатратами. Применение реагентного метода в промышленности привело к накоплению значительных количеств твердых отходов в виде смесей гидроокисей и гидрокарбонатов цветных металлов (только на предприятиях Киева накоплено более 1тыс.тонн), для хранения которых необходимо тратить значительные средства. Это вызвало необходимость разработки методов переработки шламов с целью их утилизации.

Например, на заводе по переработке отходов Tredi (Франция) введена в эксплуатацию установка по осаждению смеси железа, никеля и цинка содой [1]. Осадок прокаливали при 900оС в нейтральной безкислородной атмосфере и получали порошок феррита, который может быть использован при производстве специального кабеля, микроволновых печей, коррозионно-устойчивых красок и др. Как правило, осадки содержат от 50 до 80% воды, а поэтому их высушивание связано с большими энергозатратами. Значительное содержание воды делает невыгодным транспортирование таких шламов на заводы по переработке руд цветных металлов.

Поскольку на существующих производствах очистка сточных вод производится на общезаводских станциях нейтрализации, где происходит смешение всех технологических стоков, то в состав осадка входит смесь гидроксидов и гидрокарбонатов цинка, меди, никеля, хрома и железа в зависимости от состава накопленных покрытий. Поэтому переработка их на металлы является достаточно сложной задачей. Существует целый ряд производств, на которых отходы представляют собой нерастворимые в воде соединения металла, например цинка (на производствах химволокна) или меди (на производствах радиоэлектронной аппаратуры). Для экспериментального исследования возможности переработки шламов на металл в данной работе были выбраны шламы Киевского радиозавода. В производстве печатных плат промывные растворы, которые содержат медь, образуются после операций химического и электролитического меднения, подтравления и травления. Осаждение меди вели путем прибавления извести, которая содержит примеси известняка. Поэтому осадок после отстаивания и обезвоживания до содержания воды 50% представляет собой смесь оксида меди, гидрокарбоната меди и карбоната кальция.

Глава 4. ИЗВЛЕЧЕНИЕ НИКЕЛЯ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ ПРОЦЕССОВ В ГАЛЬВАНОСТЕГИИ

4.1 Никель из промывных вод гальваностегии

В существующих способах обработки сточных вод процесса никелирования сточные воды пропускают через катионообменную смолу для адсорбации ионов никеля, а после насыщения катионита адсорбированные ионы никеля элюируют, пропуская минеральные кислоты, в частности серную кислоту; при этом происходит регенерация катионита и получается раствор никелевой соли. В результате присутствия избытка серной кислоты получаемые растворы никелевой соли не могут быть непосредственно использованы в качестве никелировальных растворов, а должны быть пропущены через анионообменную смолу для удаления избытка кислоты.

Однако при удалении из раствора избытка кислоты на анионите концентрация никеля в растворе снижается ~ на 20 % и к раствору приходится добавлять соединения никеля. Кроме того, значительное количество никеля содержится в промывной воде и его необходимо удалять, пропуская раствор через катионит. В результате этого возрастает нагрузка на катионит, а количество щелочи для регенерации анионита в несколько раз превышает теоретическое, что приводит к повышенному загрязнению окружающей среды.

Указанные недостатки позволяют устранить процесс, разработанный Т. Хаияши. Согласно этому процессу, сточные воды процесса никелирования, образующиеся при промывке изделий, осаждают водным раствором щелочи с образованием гидроксидов примесей металлов, присутствующих в растворе помимо никеля. Полученный фильтрат пропускают через ионообменную смолу, получая водный раствор никелевых солей, содержащий избыток свободной серной кислоты. Часть этого раствора обрабатывают щелочью для осаждения гидроксида никеля, который отделяют от раствора путем фильтрования или центрифугирования.

Полученный гидроксид никеля затем добавляют к оставшейся части водного раствора никелевой соли для нейтрализации ее остаточной серной кислотой с образованием сульфата никеля. При этом образуется высококонцентрированный раствор сульфата никеля и происходит удаление серной кислоты из раствора. Схема процесса представлена на рис. 1.

Изделия, никелированные в ванне 1, сначала промывают в промывной ванне 2, а затем во второй ванне 3. Вода для промывки сначала подается в ванну 3 и после увеличения в ней концентрации солей никеля поступает в первую промывную ванну 1, где в ней дополнительно растворяются соли никеля; после этого ее направляют в резервуар 4. Как правило, промывные воды в резервуаре 4 имеют величину рН = 3,5-4,5.

Рис. 1. Схема циклической ионообменной обработки сточных вод процесса никелирования

Промывные воды из резервуара 4 направляют в резервуар 5, куда из резервуара 17 подается водный раствор гидроксида натрия для установления рН раствора ~7,5. В этих условиях происходит осаждение ионов металлов, присутствующих в растворе кроме никеля, таких как железо, медь и др., в виде гидроксидов. Получаемую смесь фильтруют на фильтре 22 и фильтрат направляют в резервуар 7.