Способ утилизации отработанного медно-аммиачного раствора

Изобретение относится к утилизации отработанных медно-аммиачных растворов травления печатных плат. Способ включает обработку отработанного концентрированного медно-аммиачного раствора раствором соляной или серной кислоты до рН 5,5-6,5 для отделения ионов меди в виде осадка гидроксида меди. Затем осуществляют выделение иона аммония путем введения в фильтрат после отделения осадка гидроксида меди раствора гидроксида натрия до рН 8,5-9,5, гидрофосфата натрия и хлорида или сульфата магния для образования малорастворимого соединения магнийаммонийфосфата. При этом обработку исходного раствора проводят при температуре 10-25°С. Способ позволяет относительно небольшим количеством реагентов при их однократном введении вернуть в производство медь и получить конечный продукт – удобрение, содержащее аммонийный азот. 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к способам комплексной реагентной переработки отработанного раствора, содержащего аммиак и аммиачные комплексы меди, путем последовательного удаления ионов меди и аммония в виде нерастворимых соединений. Оно может быть использовано для утилизации отработанных медно-аммиачных растворов травления печатных плат и раствора производства дивинила.

Распространенным способом переработки отработанных медно-аммиачных растворов с целью извлечения меди является электрохимическое выделение последней на катоде [1].

Недостатком этого способа является неполное извлечение меди из раствора; способ сложен - требует специального аппаратурного оформления, в том числе и охлаждения электродов. Способ недостаточно надежен и требует применения специальных мер безопасности. Этот метод имеет ряд ограничений, связанных со значительным выделением хлора на нерастворимом аноде, значительным расходом электроэнергии, что обусловлено низким катодным выходом по току. Последнее связано с химическим растворением меди выделившейся на катоде по реакции

Сu+Сu2+=2Сu+.

Этим методом не предусмотрена утилизация аммиака.

Известен способ [2], относящийся к очистке отработанных щелочных растворов меднения, содержащих трилон Б или сегнетову соль в качестве лиганда, который включает восстановление катионов меди (II) и выделение из кислого раствора этилендиаминтетрауксусной кислоты или гидротартрата калия соответственно. Катионы меди (II) восстанавливают добавлением в щелочной раствор моносахарида при нагревании с образованием осадка оксида меди (I), а после выделения этилендиаминтетрауксусной кислоты или гидротартрата калия восстанавливают остаточные количества меди (II) цементацией на железе в кислой среде. Образовавшиеся оксид меди (I), этилендиаминтетрауксусную кислоту или гидротартрат калия регенерируют. Способ позволяет выделить из отработанных растворов комплексоны и катионы меди для их использования в процессах приготовления гальванических растворов и очистить сточные воды.

Недостатком данного способа является применение достаточно дорогостоящего моносахарида, а также окончательное удаление меди путем цементации на железных отходах, что приводит к ее безвозвратным потерям.

Известен способ переработки медно-аммиачных растворов, включающий обработку раствора соляной кислотой, осаждение меди в виде осадка - малорастворимого соединения [3]. Осадок обрабатывают раствором сегнетовой соли и едким натром. Недостатком данного способа является достаточно медленная скорость фильтрования осадка и сложный его состав, что затрудняет его утилизацию, в частности, выделение из него меди в чистом виде. Способ не позволяет утилизировать аммиак, который присутствует в растворе.

Известен способ переработки медно-аммиачных растворов, включающий обработку растворов реагентом (полиэтиленоксидом), нагревание растворов, отдувку аммиака, выделение (фильтрацию) образующегося осадка гидроксида меди [4]. Недостатком этого способа является недостаточная полнота выделения меди из раствора, трудность фильтрации осадка гидроксида меди, а также необходимость использования специальных реактивов - полиэтиленоксида, что усложняет способ, а отдувка аммиака приводит к загрязнению окружающей среды.

Известен способ [5] утилизации медно-аммиачных растворов, включающий обработку растворов щелочью для выделения меди в виде осадка при рН 8-8,2. В обрабатываемый раствор может вводиться порошок оксида меди для ускорения образования осадка. После чего растворы нагревают до 75-90°С путем барботирования через растворы водяного пара или горячего воздуха и продолжают обработку щелочью до рН 12,5-13,5 при перемешивании. Недостатком этого способа является дополнительный расход электроэнергии на нагрев раствора, а барботирование раствора горячим воздухом или паром приводит к загрязнению окружающей среды аммиаком.

Известен способ утилизации медно-аммиачного раствора [6], заключающийся в разбавлении его водой до содержания меди не более 3 мас. %. При этом получают фунгицид для профилактики и лечения листовых болезней растений и внекорневой подкормки обрабатываемых культур. Недостатком этого способа является загрязнение медью и аммиаком окружающей среды и при этом происходят безвозвратные потери меди.

Удаление аммиака из отработанного раствора после удаления ионов меди из раствора предполагается осуществлять путем отдувки его воздухом из раствора при рН более 11 и последующем поглощении водой [7]. Использование данного способа приводит к необходимости изготовления достаточно дорогостоящего оборудования. При этом не исключается возможность попадания аммиака в атмосферу не только рабочей зоны, но и близкорасположенных районов с жилой застройкой.

Из известных наиболее близким по технической сущности является способ [8] регенерационной очистки медно-аммиачных травильных растворов, включающий нейтрализацию обрабатываемого раствора соляной кислотой или кислым раствором меднения, осаждение меди в виде малорастворимого соединения и отделение осадка от раствора. Осадок малорастворимого соединения меди регенерируют путем растворения в соляной кислоте с получением концентрата хлорида меди. Из раствора после отделения осадка меди удаляют воду и в присутствии органического растворителя выделяют хлорид аммония, который может быть использован для приготовления гальванических растворов меднения. Органический растворитель регенерируют перегонкой, а остаточную медь из раствора удаляют при подкислении цементацией железом.

Недостатком этого способа является неполное извлечение меди из раствора, а удаление меди путем цементации на железных отходах приводит к ее потери; способ сложен - требует специального аппаратурного оформления (перегонной установки). Способ недостаточно надежен и требует применения специальных мер безопасности, что обусловлено применением органического растворителя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка эффективного, экологически безопасного и экономически дешевого способа утилизации отработанного раствора, содержащего аммиачные комплексы меди и аммиак, с получением конечных продуктов, которые могут быть использованы на других производствах или представлять собой конечный товарный продукт.

Это достигается тем, что в данном способе утилизация отработанного раствора, содержащего ионы меди и аммония, проводится в две стадии. На первой стадии после разбавления раствора водой (это делается для дальнейшего быстрого фильтрования осадка) до концентрации ионов меди 5-10 г/л выделение меди из раствора осуществляется путем перевода его в малорастворимое соединение - гидроксид меди.

На второй стадии осуществляется выделение из раствора иона аммония путем перевода его в осадок в виде малорастворимого соединения магнийаммонийфосфата [9], который образуется при добавлении фосфата натрия и хлорида или сульфата магния.

Способ осуществляется следующим образом. Вначале готовят водные растворы соляной (10%) или серной кислоты (5%), фосфата натрия двузамещенного с концентрацией 5-10% и хлорида или сульфата магния с концентрацией 5-10%.

Затем в разбавленный раствор содержащий ионы меди и аммония вводят растворы соляной или серной кислоты до рН 5,5-6,5. При этом происходит выпадение осадка гидроксида меди (II), а раствор над осадком становиться практически бесцветным и прозрачным. Образование осадка происходит в течение 12-24 часов. Затем раствор над осадком сливают в сборник-накопитель для дальнейшей обработки, а осадок фильтруют через «хлориновую ткань» или на специализированных фильтровальных установках и сушат. Высушенный осадок сдается на склад в полиэтиленовых мешках для дальнейшего использования на заводах по получению меди.

На второй стадии в фильтрат после отделения осадка гидроксида меди вводят растворы фосфата натрия двузамещенного и хлорида или сульфата магния при рН, равном 8,5-9,5 (поддерживают путем введения раствора гидроксида натрия). При этом в течение 12-24 часов происходит выделение из раствора иона аммония путем перевода его в осадок в виде малорастворимого соединения магнийаммонийфосфат, который образуется при добавлении солей в указанной последовательности. Полноту извлечения иона аммония из раствора проверяют путем добавления раствора соли гидрофосфата натрия и хлорида магния к небольшому объему профильтрованного раствора. При отсутствии осадка добавление указанных выше растворов прекращают.

Затем раствор над осадком сливают в канализацию на очистные сооружения предприятия, а оставшийся осадок отделяется от раствора путем фильтрования.

Содержание ионов меди в фильтрате после фильтрования не превышает 0,05 мг/л, а азота аммонийного 1 мг/л. Обработку раствора проводят при температуре 10-25°С.

Осадок магнийаммонийфосфата может быть использован как удобрение [10].

В таблице 1 приведены показатели качества специально приготовленных и отработанных медно-аммиачных растворов, полученных с Пензенского ОАО НЛП «Рубин» и обработанных по предлагаемому способу.

Как видно из таблицы, в приготовленных растворах и растворах, взятых с ОАО НПП «Рубин», до утилизации концентрация ионов меди 5-10 г/л и азота аммонийного 50-120 г/л, а после проведения процесса утилизации по предлагаемому способу 0,035-0,05 мг/л и 0,8-1,0 мг/л соответственно.

Таким образом, представленные данные свидетельствуют о достаточно высокой эффективности предлагаемого способа утилизации отработанного концентрированного медно-аммиачного раствора. Предлагаемый способ является относительно простым и доступным.

Литература

1. Авт. св. №1407994, кл. С23G 1/36, 1986.

2. Патент РФ №2343225, кл. C23F 1/46 C23G 1/36.

3. Авт. св. №1303631, кл. С23G 1/36, 1986.

4. Авт. св. №1481209, кл. С02F 1/62, 1987.

5. Патент РФ 2016103 кл. С22В 3/44 С22В 15.

6. Патент РФ №2131860, кл. C05G 3/02 с A01N 59/20.

7. Пестриков С.В., Зельдова А.И. Утилизация отработанных медно-аммиачных растворов травления печатных плат. - Уфа: ГУП РБ «Уфимский полиграфкомбинат», 2009. - 100 с.

8. Патент РФ №2334023, кл. С22В C23G С25В

9. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Качественный анализ. Изд. М.: Химия, 1965 г. Т.1. - 472 с.

10. Химия. Большой энциклопедический словарь/ Гл. ред. И.Л. Кнунянц. - 2-е изд. - М: Большая Российская энциклопедия, 1998. - 792 с.

Способ утилизации отработанного концентрированного медно-аммиачного раствора, включающий его обработку при температуре 10-25°C раствором соляной или серной кислоты до pH 5,5-6,5 и отделение ионов меди в виде осадка гидроксида меди от раствора, отличающийся тем, что после отделения осадка гидроксида меди в раствор добавляют гидроксид натрия до pH 8,5-9,5, гидрофосфат натрия и хлорид или сульфат магния и обеспечивают образование малорастворимого соединения магнийаммонийфосфата.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к гальванотехнике. Способ включает электрохимическую обработку регенерируемого медно-аммиачного травильного раствора в трехкамерном электролизере с двумя катодными камерами и двумя катионообменными мембранами, причем сначала регенерируемый раствор подвергают электрохимической обработке в первой катодной камере при плотности тока 4–6 А/дм2, затем во второй катодной камере при плотности тока 2–3 А/дм2, а после – в анодной камере при плотности тока 0,5–1,0 А/дм2.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для концентрирования и отделения хлоридов металлов в/из содержащего хлорид железа (III) раствора соляной кислоты хлорид железа (III) превращают путем гидролиза в гематит и осаждают его из указанного раствора.

Изобретение относится к области кислотного травления поверхности металлического титана и его сплавов и может быть использовано при регенерации и обезвреживании отработанных кислотных травильных растворов (ОКТР) титанового производства.

Изобретение может быть использовано при очистке сточных вод металлургических предприятий. Для очистки солянокислых растворов от ионов меди используют реагент, представляющий собой механически активированную смесь порошков железа и серы, взятую при следующем соотношении компонентов, масс.%: железо 95,0 - 99,5; сера 0,5 - 5,0.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для переработки отходов растворов хлорида железа, содержащего хлорид железа(II), хлорид железа(III) или возможные смеси этих веществ и необязательно свободную хлористоводородную кислоту указанные отходы концентрируют при пониженном давлении до получения концентрированной жидкости, с общей концентрацией хлорида железа, по меньшей мере, 30 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 40 мас.%.

Изобретение относится к установкам для регенерации соляной кислоты из отработанного травильного раствора, образующегося при очистке поверхности стального проката, работающим в замкнутом цикле, путем термического разложения раствора и последующей абсорбции образующегося при этом хлороводорода водой.

Изобретение относится к гальваническому производству, а именно к способу восстановления работоспособности кислых растворов и электролитов, содержащих сильные окислители.

Изобретение относится к травлению горячекатаных полос из кремниевой стали и фильтрации травильных растворов, предназначенных для непрерывного травления этих полос при непрерывной очистке травильного раствора от образованного в нем кремнезема.

Изобретение относится к утилизации отработанных кислых (солянокислых и сернокислых) травильных растворов сталепрокатных заводов и может быть применено в металлургической промышленности, промышленной экологии, а также в процессах водоочистки с использованием коагулянтов.
Изобретение относится к химической и электрохимической очистке металлических поверхностей от трудноудаляемых масляных загрязнений, например от прокатных смазок, с помощью моющих растворов, содержащих каустическую соду, фосфаты и поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к способу переработки никельсодержащих растворов. Способ включает последовательную постадийную обработку продуктивного раствора нейтрализующим реагентом для осаждения металлов путем регулирования водородного показателя раствора.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. При переработке исходного титансодержащего минерального сырья его увлажняют и смешивают с гидродифторидом аммония в стехиометрическом соотношении.

Изобретение может быть использовано для получения оксида цинка из цинксодержащих оксидных материалов. Способ включает выщелачивание цинксодержащего оксидного материала 8-10%-ным водным раствором аммиака при температуре 17-25°С, Т:Ж = 1:9 - 1:10 в течение 20-60 минут.

Изобретение относится к гидрометаллургии. Установка содержит сборник уранового регенерата, каскад реакторов осаждения уранового концентрата для получения осадка уранового концентрата, коллектор с трубопроводами раздачи нейтрализующего реагента в реакторы осаждения уранового концентрата, фильтр-пресс для обезвоживания осадка уранового концентрата, соединенную с каскадом реакторов осаждения емкость для частичного возврата осадка, полученного в каскаде реакторов осаждения, и смеситель для уранового регенерата и осадка, соединенный со сборником уранового регенерата и с емкостью для частичного возврата осадка.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для концентрирования и отделения хлоридов металлов в/из содержащего хлорид железа (III) раствора соляной кислоты хлорид железа (III) превращают путем гидролиза в гематит и осаждают его из указанного раствора.
Изобретение относится к области комплексной переработки апатита и других фосфатсодержащих руд с извлечением и получением концентрата редкоземельных металлов и радионуклидов и может быть использовано при переработке минерального сырья в химической промышленности.

Изобретение относится к отчистке растворов цианирования, полученных при гидрометаллургической переработке концентратов, содержащих благородные и цветные металлы, от цианистых комплексов цветных металлов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для производства урановых концентратов в технологии природного урана и оборотного ядерного топлива.

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки растворов, содержащих цветные металлы, осаждением гидратов цветных металлов с помощью магнийсодержащего осадителя.

Изобретение относится к способу извлечения платиновых элементов, содержащихся в кислом водном растворе, содержащем и другие химические элементы, помимо указанного платинового элемента.
Изобретение относится к способу получения пергидро(1,3,5-дитиазин)-5-ил-метана, являющегося сорбентом при извлечении благородных металлов из растворов. Способ включает взаимодействие формальдегида, сульфида натрия и аминосоединения.

Изобретение относится к утилизации отработанных медно-аммиачных растворов травления печатных плат. Способ включает обработку отработанного концентрированного медно-аммиачного раствора раствором соляной или серной кислоты до рН 5,5-6,5 для отделения ионов меди в виде осадка гидроксида меди. Затем осуществляют выделение иона аммония путем введения в фильтрат после отделения осадка гидроксида меди раствора гидроксида натрия до рН 8,5-9,5, гидрофосфата натрия и хлорида или сульфата магния для образования малорастворимого соединения магнийаммонийфосфата. При этом обработку исходного раствора проводят при температуре 10-25°С. Способ позволяет относительно небольшим количеством реагентов при их однократном введении вернуть в производство медь и получить конечный продукт – удобрение, содержащее аммонийный азот. 1 табл.

Наверх