Floculanți hidroxiclorurați de aluminiu din reciclarea cuprului din deșeurile din

Floculant de oxiclorură de aluminiu din reciclarea cuprului a deșeurilor de la producția de circuite imprimate

Universitatea minieră din Sankt Petersburg, Catedra de tehnologii chimice și procesarea surselor de energie, V.O. 21-Ya Liniya 2, 199106 Sankt Petersburg, Rusia

TU Bergakademie Freiberg, Institutul de Chimie Tehnică, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Germania

Corespondenţă: Martin Bertau ([email protected]), Institutul de Chimie Tehnică, TU Bergakademie Freiberg, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Germania. Căutați mai multe lucrări ale acestui autor

Universitatea minieră din Sankt Petersburg, Catedra de tehnologii chimice și prelucrarea transportatorilor de energie, V.O. 21-Ya Liniya 2, 199106 Sankt Petersburg, Rusia

TU Bergakademie Freiberg, Institutul de Chimie Tehnică, Leipziger Strasse 29, 09599 Freiberg, Germania

Universitatea minieră din Sankt Petersburg, catedra de tehnologii chimice și procesarea surselor de energie, V.O. 21-Ya Liniya 2, 199106 Sankt Petersburg, Rusia

Abstract

În producția de plăci cu circuite imprimate utilizând procesul de imprimare, se produc cantități considerabile de soluții de gravare care conțin cupru. Recuperarea cuprului din băile de gravat amoniacal are loc prin cimentare cu resturi de aluminiu cu viteze de ieșire ≥ 99% Cu. În locul depozitului de deșeuri obișnuit până acum, soluția rezultată care conține aluminiu este prelucrată într-un coagulant pentru tratarea sterilului minier și a apelor uzate. Floculantul produs a fost caracterizat în detaliu și eficacitatea sa ca coagulant pentru sisteme fin dispersate a fost examinată și confirmată în testul Jar.

Abstract

Producerea de plăci cu circuite imprimate utilizând procesul de imprimare produce cantități considerabile de soluții de gravare care conțin cupru. Cuprul este recuperat din băile de gravare amoniacale prin cimentare cu deșeuri de aluminiu la rate de randament ≥ 99% Cu. În loc de deșeuri obișnuite, soluția care conține aluminiu este prelucrată într-un coagulant care poate fi utilizat la tratarea sterilului minier și a apelor uzate. Oxiclorura de aluminiu produsă în acest mod a fost caracterizată în detaliu și eficacitatea sa ca floculant pentru un sistem fin dispersat (suspensie de caolin) a fost investigată și confirmată într-un test de borcan.

1. Introducere

Conceptul de chimie a materialelor reciclabile are în vedere (re) integrarea materiilor prime în ciclul materialelor, indiferent de originea lor, fără a le recicla neapărat. Denumirea actuală ca „Second Life” nu merge suficient de departe, deoarece prevede de obicei pierderea produsului sau a proprietății reciclabile după încheierea celei de-a doua faze de utilizare. Este totuși mai productiv să vorbim despre transciclare. Acest termen descrie faptul că un material valoros poate intra în diferite cicluri de materie primă înainte de a deveni inutilizabil sau, în mod ideal, poate fi de fapt reciclat.

Recuperarea aluminiului prezentată aici este un exemplu în acest sens. După utilizarea sa ca agent de cimentare, aluminiul primar este transformat într-un floculant și utilizat în procese complet străine. Prin urmare, poate fi utilizat și pentru tratarea nămolului care conține aluminiu, care la rândul său este materie primă pentru producția de aluminiu. Aceasta închide ciclul - prin ocoliri. Dacă este utilizat ca floculant în tratarea apelor uzate, această opțiune nu există, în acest caz utilizarea ulterioară este redusă la familia Second Life.

2 Material și metode

2.1 Material

Granulatele de aluminiu, hidroxidul de sodiu și acidul clorhidric au fost obținute de la Riedel - de Haën AG, Th.Geyer GmbH & Co. KG și abcr GmbH, Germania, în calitate analitică pură. O soluție sintetică de gravat cu amoniac de cupru (soluție [Cu (NH3) 4] Cl2; 60-80% în greutate Cu), așa cum se obține în producția de plăci cu circuite imprimate, a fost produsă în conformitate cu specificațiile JSC Severny Reyd, Rusia și a fost utilizată după diluarea la un Cu Conținut de 21% în greutate, ca soluție de pornire pentru procesul de reprocesare. Coagulantul Aqua-Aurat 30 disponibil comercial (clorură de polialuminiu) a fost obținut de la JSC Aurat, Rusia. Caolinul măcinat fin a fost achiziționat de la Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Germania. Nămolul digerat a fost furnizat de stația centrală de tratare a apelor uzate din Heinersdorf, Germania.

2.2 Metode

2.2.1 Producția floculantului

Coagulantul utilizat a fost fabricat dintr-o soluție de gravare care conține cupru din industria plăcilor de circuite prin neutralizare, cimentare, filtrare, hidroliză și uscare. În acest scop, prima soluție de gravare de 200 ml (21 g L -1 Cu) a fost neutralizată cu 15 ml HCl 12 M și apoi cuprul conținut a fost cimentat cu 2,36 g granulat de aluminiu. După un timp de reacție de 45 de minute, nămolul de cupru a fost separat de supernatantul care conține aluminiu prin filtrare. Hidroliza speciilor de clorură de aluminiu a fost apoi inițiată prin îndepărtarea termică a excesului de apă. În cele din urmă, produsul brut obținut a fost mărunțit într-o moară cu bile planetare PM 100 (Retsch GmbH) pentru a obține forma disponibilă comercial.

2.2.2 Caracterizarea substanțelor utilizate

2.2.3 Testare borcan (teste de floculare)

2.2.4 Investigarea cineticii de floculare

Imaginile microscopice și mărimea particulelor în timpul testelor de floculare au fost înregistrate cu sondele FBRM G400 și PVM V819 de la Mettler Toledo Inc., SUA. 200 mL suspensie de caolin (2 g L -1) au fost transferate într-un pahar și agitate cu un agitator magnetic la 1000 rpm. Vârfurile sondelor au fost poziționate la jumătatea suspensiei. După 10 minute, particulele de caolin au fost dispersate fin. Înregistrarea valorilor măsurate a fost apoi începută (la fiecare 2 s) și pH-ul a fost ajustat la 8 cu soluție de hidroxid de sodiu 2,5 M. Testul de floculare a fost început prin adăugarea floculantului. Înregistrarea valorilor măsurate a fost încheiată după un timp de testare de 30 de minute.

3. Rezultate

Deșeurile de amoniac de cupru de la producerea plăcilor de circuite și așchii de aluminiu au fost utilizate ca materie primă pentru obținerea floculantului. Datorită conținutului ridicat de [Cu (NH3) 4] Cl2 al soluției de gravare folosite cu 60-80% în greutate Cu, recuperarea cuprului are sens economic. Deoarece extracția electrochimică directă nu este posibilă datorită conținutului de clorură, a fost dezvoltat un proces prin care soluția de gravare și reziduurile de ciment pot fi transformate în produse comercializabile.