IT9048571A1 - Procedimento per produrre solfato di rame da un liquido di scarto contenente rame. - Google Patents

Procedimento per produrre solfato di rame da un liquido di scarto contenente rame. Download PDF

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Description

DESCRIZIONE
a corredo di una domanda di brevetto d'invenzione dal titolo:
"Procedimento per produrre solfato di rame da un liquido di scarto contenente rame"
FONDAMENTO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per produrre solfato di rame da liquido contenente rame di scarto, come per esempio liquido di rifiuto formato nella produzione di schede di circuito stampato, o formato nel lavaggio di hardware. Più particolarmente, la presente invenzione si riferisce ad un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di scarto contenente rame che comprende condizioni e stadi controllati in maniera impegnativa in modo tale da ridurre il contenuto di rame dal liquido di rifiuto contenente rame e da aumetare la resa del solfato di rame.
Sino ad ora, il procedimento per trattare liquido di rifiuto contenente rame (vedi la figura 4) comprendeva lo stadio di mescolare e neutra1izzare liquido acido e basico contenente rame in un serbatoio. Dopo la neutralizzazione , il liquido risultante viene filtrato. Il filtrato viene direttamente espulso nell'ambiente, e il residuo viene raccolto manualmente in un secondo serbatoio. Una quantità di acido solforico al 50% viene aggiunta al secondo serbatoio per l' ulteriore neutralizzazione del residuo. Quindi, il liquido risultante viene disidratato con centrifugazione. La parte liquida viene espulsa direttamente nell'ambiente, il prodotto residuo (solfato di rame) viene raccolto e esposto alla luce del sole a scopo di essiccazione.
Il procedimento accennato sopra per il trattamento di liquido di rifiuto contenente rame è indesiderabile in quanto esso causa inquinamento dell'acqua a causa del suo elevato contenuto di rame nel liquido di rifiuto contenente rame di post-trattamento. Inoltre, la resa e la purezza del solfato di rame risultante sono piuttosto basse.
Quanto segue descrive e riassume gli inconvenienti del procedimento convenzionale:
a) la miscelazione diretta del liquido acido e basico contenente rame di alta concentrazione contribuisce ad una vigorosa reazione e pertanto ha un istantaneo innalzamento della temperatura, ciò che dà come risultato una granulometria indesiderabilmente piccola del solfato di rame solido. Pertanto, quando il liquido risultante viene filtrato e quando il filtrato viene espulso direttamente nell'ambiente, il solfato di rame solido sottodimensionato può non essere in grado di essere allontanato e rimosso per filtrazione dalla corrente di rifiuto in condizioni di filtrazione normali, dando come risultato un alto contenuto di rame nella corrente di scarico. Inoltre, la perdita di solfato di rame solido durante la filtrazione rappresenta una resa più bassa nel solfato di rame prodotto. Inoltre, la neutralizzazione istantanea del liquido acido e basico contenente rame facilmente produce gas acidi i quali, se vengono espulsi nell'atmosfera, provocano inquinamento atmosferico.
b) Poiché il valore pH della miscela di reazione del liquido acido e basico contenente rame non è stato controllato in modo appropriato, la concentrazione dello ione rame (Cu2+) del filtrato ottenuto dalla neutralizzazione è sempre nell'intervallo compreso tra 300 e 10.000 parti per milione. Questa concentrazione è abbastanza oltre il limite superiore della tolleranza standard.
c) dopo la prima neutralizzazione, il residuo viene raccolto manualmente in un altro serbatoio. Quando il residuo viene estratto manualmente dal serbatoio, il filtrato rimanente può contaminare il residuo solido, lasciando impurezze nel prodotto cristallino finale. Queste impurezze presentano effetto contrario sulla qualità e sulla purezza del prodotto finale.
d) Poiché acido solforico al 50% viene aggiunto in modo continuo al secondo serbatoio per la seconda neutralizzazione del residuo, il sistema deve essere disidratato in modo continuo allo scopo di impedire l'incremento continuo nel volume totale dell'intero sistema. Come è stato accennato in precedenza, la porzione di liquido che deve essere rimossa dal sistema viene espulsa direttamente nell1ambiente, e raggiunta continua dell'acido solforico al 50% rappresenta una contaminazione continua dell'ambiente. Inoltre, questo a causato un effetto contrario sulla resa del solfato di rame prodotto, cioè, rendendo la resa inferiore al 50%.
e) Durante il procedimento della seconda neutralizzazione e della cristallizzazione, l'acido solforico viene aggiunto direttamente al residuo, la soluzione risultante venendo lasciata riposare per una notte per formare il solfato di rame cristallino.In questa maniera, la dimensione cristallina del solfato di rame, non è uniforme, e di fatto, l'intervallo della dimensione cristallina è abbastanza ampio. Questo è uno degli aspetti più indesiderabile nella cristallizzazione. Inoltre, il solfato di rame cristallino viene facilmente contaminato con idrossido di rame e/o ossido di rame in queste condizioni. Pertanto, il procedimento convenzionale produce soltanto prodotti purezza e qualità basse. Inoltre, a causa del fatto che la cristallizzazione prende un tempo più lungo per il completamento, il serbatoio per la realizzazione della cristallizzazione è inevitabilmente più grande per contenere la soluzione per 16-24 ore. Pertanto, la velocità di produzione del procedimento convenzionale è considerata bassa.
f) al completamento della seconda neutralizzazione, il liquido risultante viene disidratato per centrifugazione e la parte liquida viene espulsa direttamente nell'ambiente. Questo causa non soltanto inquinamento dell'acqua, ma anche basse resa e purezza del solfato di rame risultante.
g) Infine, quando il prodotto residuo (solfato di rame) è stato raccolto, esso viene esposto alla luce del sole allo scopo di essiccarlo in maniera convenzionale. In questa maniera, il cristallo sopradimensionato di solfato di rame non può essere essiccato quando sono stati essiccati cristalli di solfato di rame sottodimensionati e di dimensione media. Inoltre, il prodotto può essere contaminato da sporcizia quando esposto alla luce del sole. lo spazio per realizza re l’operazione di esposizione rappresenta un altro problema pratico.
RIASSUNTO DELL'INVENZIONE
E' pertanto uno scopo principale della presente invenzione quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, Il quale procedimento mitiga e/o ovvia agli inconvenienti accennati sopra del procedimento convenzionale. Un altro scopo della presente invenzio ne è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale liquido acido e basico contenente rame viene diluito prima della miscelazione alio scopo di impedire una vigorosa reazione e un istantaneo innalzamento della temperatura. Di conseguenza, il solfato di rame solido cosi formato avrà una granulometria maggiore. Pertanto, quando il liquido risultante viene filtrato, solfato di rame solido verrà allontanato e rimosso per filtrazione dalla corrente di rifiuto in normali condizioni di filtrazione. Il procedimento presente impedisce la perdita di solfato di rame solido durante la filtrazione e pertanto ci si può aspettare una resa piu alta del prodotto di sofalto di rame.
Uno scopo ulteriore della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale il valore di pH della miscela di reazione del liquido acido e basico contenente rame è controllato in maniera appropriata, e la concentrazione degli ioni rame (Cu2+) del filtrato ottenuto dalla neutralizzazione che deve essere espulso nell'ambiente viene controllata appropriatamente in modo che stia nell'intervallo compreso tra 0,1 e 30 parti per milione usando una torre a resina di scambio ionico, per raggiungere le esigenze della tolleranza standard.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale il residuo ottenuto dalla prima neutralizzazione viene lavato con acqua dionizzata per impedire che il residuo solido venga contaminato dal filtrato ri-
manente che comprende impurezze che hanno un effetto contrario sulla qualità e sulla purezza del prodotto finale.
Uno scopo ulteriore della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale la soluzione madre e l'aggiunta di acido solforico formano un sistema chiuso per impedire l'incremento del volume totale dell'intero sistema e per ridurre la quantità di liquido espulsa nell1ambiente. Inoltre, il presente procedimento può migliorare la resa del prodotto di solato di rame.
Un altro scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale la temperatura della soluzione risultante è controllata in maniera appropriata durante lo stadio della secondo neutralizzazione e della cristallizzazione, in modo tale che la dimensione cristallina del solfato di rame sia uniforme, e che il tempo per il completamento della cristallizzazione prenda 40 minuti o meno.
Uno scopo ulteriore della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale il liquido di solfato di rame formato nella seconda neutralizzazione sia usato come,soluzione madre nello stadio di cristallizzazione in un progetto di sistema chiuso, in modo tale che la parte liquida non debba essere espulsa nell'ambiente, per superare il problema dell'inquinamento dell'acqua, nonché per aumentare la resa e la purezza del solfato di rame cristal lino.
Ancora un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di fornire un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame, nel quale il solfato di rame cristallino, una volta raccolto, viene filtrato con staccio e disidratato usando un dispositivo di disidratazione, in modo tale che il prodotto non possa venire contaminato dalla sporeizia.
Ulteriori caratteristiche e scopi che risulteranno evidenti dalla descrizione particolareggiata della forma di realizzazione preferita, con riferimento appropriato ai disegni allegati, vengono ottenute mediante un procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame comprendente gli stadi di:
a) diluizione di liquido acido contenente rame; b) miscelazione e neutralizzazione del liquido acido diluito contenente rame con una quantità predeterminata di liquido basico contenente rame in modo tale che la temperatura della soluzione risultante sia nell'intervallo tra 50°C e 80°C e che il valore di pH della soluzione risultante sia nell'intervllo tra 5 e 9 e che la concentrazione degli ioni rame sia nell'intervallo tra 0,1 e 30 parti per miglione; c) filtrazione del liquido risultante mediante filtrazione centrifuga nel filtrato e nel residuo;
d) sottoposizione del filtrato ad una torre a resina di scambio ionico che riduca la concentrazione degli ioni rame al disotto di 0,3 parti per miglione per la espulsione nell'ambiente;
e) trattamento del residuo con acqua deionizzata ed espulsione dell'acqua deionizzata usata avente un valore di pH di 7-8 e una concentrazione degli ioni rame al disotto di 0,1 parti per miglioni nello ambiente;
f) ulteriore neutralizzazione e cristallizzazione del residuo mediante trattamento del residuo con una quantità di soluzione di solfato di rame preriscaldata satura e con una quantità di soluzione di acido solforico avente proporzioni differenti di contenuto di acido solforico, con l'aggiunta di acqua ghiacciata per raffreddare la soluzione risultante alla temperatura ambiente;
g) filtrazione della soluzione risultante insieme al solfato di rame cristallino formato nello stadio f) usando un filtro a vaglio vibrante;
h) combinazione del filtrato (soluzione satura del solfato di rame) con la soluzione di solfato di rame satura per l'uso nel riciclo*,
1) trattamento periodico di una certa quantità della soluzione di solfato di rame satura con una soluzione di idrossido di sodio al 10-45% per formare precipitato di idrossido di rame e filtrazione della soluzione risultante mediante filtrazione centrifuga e trattamento del filtrato cosi ottenuto mediante resina di scambio ionico prima della espulsione nell'ambiente, in modo tale che la soluzione di solfato di rame venga trattata in un sistema chiuso, e
j) sottoposizione del solfato di rame cristallino in un dispositivo di disidratazione per formare un prodotto di solfato di rame grezzo.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
La figura 1 è un diagramma di flusso del procedimento secondo la presente ivenzione;
la figura 2 è una vista schematica dell'apparecchiatura usata nel procedimento secondo la presente invenzione;
la figura 3 è un diagramma di flusso che mostra in maniera schematica il funzionamento della torre di scambio ionico secondo la presente invenzione, e
la figura 4 è un diagramma di flusso che mostra il procedimento convenzionale per produrre solfato di rame dai liquido di rifiuto contenente rame.
DESCRIZIONE PARTICOlAREGGIATA DEllA FORMA DI REAlIZ-ZAZIONE PREFERITA
Con riferimento alla figura 1 un diagramma di flusso mostra un procedimento per produrre solfato di rame da un liquido di rifiuto contenente rame, secondo la presente invenzione, il quale procedimento comprende principalmente gli stadi di recupero di liquido acido e basico contenente rame, e la neutralizzazione del liquido per formare solfato di rame cristallino, in cui il rapporto tra i liquidi acido e basico contenenti rame, la temperatura, il valore di pH e la concentrazione degli ioni rame nella soluzione risultante sono controllati in maniera tale che il solfato di rame solido venga ottenuto con alte resa e purezza e che abbia maggiore granulometria, e, allo stesso tempo, che il filtrato contenga ioni rame in concentrazione al disotto di 0,3 parti per mig1ione prima di essere espulso nell'ambiente.
Quando segue illustra il modo migliore per la produzione di solfato di rame da liquido di scarto contenente rame, il quale procedimento comprende gli stadi di:
a) diluizione di liquido acido contenente rame mediante aggiunta dì acqua a 40-70°C, il rapporto tra il liquido acido contenente rame e l'acqua essendo nell'intervallo tra 1:4 e 1:15;
b) miscelazione e neutralizzazione del liquido acido diluito contenente rame con una quantità predeterminata di liquido basico contenente rame in modo tale che la temperatura della soluzione risultante sia nell'intervallo tra 50°C e 80°C, il valore di pH della soluzione risultante sia nell'intervallo tra 5 e 9, e la concentrazione degli ioni rame sia nell'intervallo tra 0,1 e 30 parti per miglIone; in cui la soluzione viene agitata ad una velocità di agitazione di 600-1200 giri per minuto per 20-40 minuti;
c) filtrazione del liquido risultante mediante filtrazione centrifuga con una velocità di 1800 giri per minuto nel filtrato e nel residuo;
d) sottoposizione del filtrato ad una torre a resina di scambio ionico che riduca la concentrazione degli ioni rame al disotto di 0,3 parti per miglione nella espulsione nell'ambiente;
e) trattamento del residuo con acqua deionizzata per allontanare per lavaggio qualsiasi impurezza, ione o sale, ed espellere l'acqua deionizzata usata avente valore di pH di 7-8 e una concentrazione di ioni rame al disotto di 0,1 parti per miglione nello ambiente;
f) ulteriore neutralizzazione e cristallizzazlone del residuo di solfato di rame in solfato di rame cristallino mediante trattamento del residuo con una certa quantità di soluzione satura di solfato di rame riscaldata a 55-70°C per rendere veloce la rapidità di reazione, e con una certa quantità di soluzione di acido solforico con un contenuto di acido solforico tra il 98% e il 33% (sulla base della quantità totale della soluzione risultante), con l'aggiunta di acqua ghiacciata entro 20 minuti per raffreddare la soluzione risultante alla temperatura ambiente; in cui la soluzione viene agitata ad una rapidità di soluzione di 300 giri per minuto mentre si viene aggiungendo la soluzione di acido solforico e in cui la soluzione viene agitata ad una rapidità di agitazione di 30-60 giri per minuto mentre si viene aggiungendo acqua ghiacciata;
g) filtrazione della soluzione risultante insieme al solfato di rame cristallino formato nello stadio f) usando un filtro a vaglio vibrante, nel filtrato (soluzione satura di solfato di rame) e solfato di rame cristallino;
h) combinazione del filtrato (soluzione satura di solfato di rame) con la soluzione satura di solfato di rame alimentata per l'uso di riciclo come soluzione madre;
i) trattamento periodico di una certa quantità della soluzione satura di solfato di rame con una soluzione di idrossido di sodio (NaOH) al 10-45% per formare precipitato di idrossido di rame (Cu(OH)2) in modo che il volume della soluzione madre possa essere mantenuta non maggiore di una certa quantità, e che il valore di pH della soluzione possa essere mantenuto a 8-9; e filtrazione della soluzione risultante mediante filtrazione centrifuga e trattamento del filtrato cosi ottenuto mediante resina di scambio ionico prima della espulsione nell'ambiente. In modo tale che la soluzione di solfato di rame venga trattata in un sistema chiuso, e
j) sottoposizione del solfato di rame cristallino in un dispositivo di disidratazione per formare un prodotto di solfato di rame grezzo con una resa maggiore di 99,5% e una purezza maggiore del 99,8% con una granulometria entro l'intervallo tra 0,3 e 0,8 mm.
Con riferimento successivamente alla figura 2, si può vedere una vista schematica dell'apparecchiatura usata nel procedimento secondo la presente invenzione, che comprende un serbatoio per contenere liquido acido contenente rame 1, un serbatoio per contenere liquido basico contenente rame 2, un serbatoio per la diluizione 3, una pompa anti-corrosione 4, un serbatoio per la neutralizzazione 5, una pompa a membrana 6, un separatore centrifugo 7, un convogliatore a spirale 8, un serbatoio per la cristallizzazione 9, una pompa anti-corrosione 10, un serbatoio per contenere soluzione satura di solfato di rame 11, un filtro a vaglio vibrante 12, una pompa anti-corrosione 13, un serbatoio per contenere acido solforico 14, un serbatoio per contenere prodotto grezzo 15, un dispositivo di disidratazione 16, un serbatoio per contenere prodotto grezzo 17, un serbatoio per la sedimentazione 18, una macchina per ghiaccio 19.
Con riferimento alla figura 3, si può vedere schematicamente un filtro 21 e una torre a resina di scambio ionico 20. Il filtrato dal separatore centrifugo 7 (vedi la figura 1) è fatto in modo da passare attraverso il filtro 21 prima di entrare nella torre a resina di scambio ionico 20. Soluzione satura di cloruro di sodio viene alimentata nella torre a resina di scambio ionico 20. Poiché gli ioni rame nel filtrato sono scambiabili con gli ioni sodio della soluzione di cloruro di sodio, la quantità e la concentrazione degli ioni rame sono sostanzialmente ridotte prima di passare attraverso la torre a resina di scambio ionico 20. Il filtrato, dopo tale trattamento, può essere espulso nell'ambiente senza causare alcun inquinamento dell'acqua.
Le due tavole seguenti confrontano le condizioni nel procedimento convenzionale e nel presente procedimento:
TABELLA 1
Le condizioni di trattamento nel primo serbatoio di neutralizzazione usate nel procedimento convenzionale e nel procedimento presente.
TABELLA 2
Le condizioni di trattamento nei secondo serbatoio di neutralizzazione usate nel procedimento convenzionale e nel presente procedimento.
Benché la presente invenzione sia stata spiegata in relazione alla sua forma di realizzazione preferita, deve essere compreso che varie modificazioni di essa saranno ovvi a coloro i quali sono esperti nella tecnica alla lettura della presente descrizione. Pertanto deve essere compreso che l'invenzione descrit ta nella presente domanda è destinata a coprire tutte tali modificazioni in quanto ricadenti nell'ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI Procedimento per produrre solfato di rame da liquido di rifiuto contenente rame comprendente gli stadi di: a) diluizione di liquido acido contenente rame; b) miscelazione e neutralizzazione del liquido acido diluito contenente rame con una quantità predeterminata di liquido basico contenente rame in modo tale che la temperatura della soluzione risultante stia nell'intervallo tra 50°C e 80°C e che il valore di pH della soluzione risultante sia nell'intervallo tra 5 e 9 e che la concentrazione degli ioni rame sia nell'intervallo tra 0,1 e 30 parti per milione; c) filtrazione del liquido risultante per filtrazione centrifuga nel filtrato e nel residuo; d) sottoposizione del filtrato ad una torre a resina di scambio ionico che riduca la concentrazione degli ioni rame al disotto di 0,3 parti per milione per la espulsione nell'ambiente; e) trattamento del resìduo con acqua deionizzata ed espulsione dell'acqua deionizzata usata avente un valore di pH di 7-8 e una concentrazione di ioni rame al disotto di 0,1 parti per milione nell'ambiente ; f) ulteriore neutralizzazione e cristallizzazione del residuo mediante trattamento del residuo con una certa quantità di soluzione preriscaldata satura di, solfato di rame e una quantità di soluzione di acido solforico avente proporzioni differenti di contenuto dell'acido solforico, con aggiunta di acqua ghiacciata per raffreddare la soluzione risultante alla temperatura ambiente; g) filtrazione della soluzione risultante insieme al solfato di rame cristallino formato nello stadio f) usando un filtro a vaglio vibrante; h) combinazione del filtrato (soluzione satura di solfato di rame) con la soluzione satura di solfato di rame per l'uso di riciclo; i) trattamento periodico di una certa quantità della soluzione satura di solfato di rame con una soluzione di idrossido di sodio al 10-45% per formare precipitato di idrossido di rame e filtrazione della soluzione risultante mediante filtrazione centrifuga e trattamento del filtrato cosi ottenuto mediante resina di scambio ionico prima della espulsione nell'ambiente, in modo tale che la soluzione di solfato di rame venga trattata in un sistema chiuso, e j) sottoposizione del solfato di rame cristallino in un dispositivo di disidratazione per formare un prodotto di solfato di rame grezzo.
  2. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui la diluizione di liquido acido con tenente rame è completata mediante aggiunta di acqua a 40-70°C, e in cui il rapporto tra il liquido acido cotenente rame e l'acqua è nell'intervallo tra 1:4 e 1:15.
  3. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui la soluzione viene agitata ad una velocità di agitazione di 600-1200 giri per minuto per 20-40 minuti.
  4. 4. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il liquido risultante viene filtrato per filtrazione centrifuga con una velocità di 1800 giri per minuto.
  5. 5. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il residuo viene trattato con una certa quantità di soluzione satura di solfato di rame prerisca 1data a 55-70°C.
  6. 6. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 4, in cui la soluzione di acido solforico ha un contenuto di acido solforico tra il 98% e il 33% sulla base della quantità totale della soluzione risultante.
  7. 7. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui la soluzione viene agitata ad una velocità di agitazione di 300 giri per minuto mentre si aggiunge la soluzione di acido solforico, e in cui la soluzione viene agitata ad una velocità di agitazione di 30-60 giri per minuto mentre si aggiunge acqua gelata.
  8. 8. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il filtrato {soluzione satura di solfato di rame) viene combinato con la soluzione satura di solfato di rame alimentata per l'uso di riciclo come soluzione madre.
  9. 9. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui una certa quantità della soluzione satura di solfato di rame viene periodicamente trattato con una soluzione di idrossido di sodio al 10-45% per formare precipitato di idrossido di rame in modo tale che il volume della soluzione madre venga mantenuto non maggiore di una certa quantità, e che il valore di pH della soluzione sia mantenuto a 8-9.
  10. 10. Procedimento come rivendicato nella rivendicazione 1, in cui il filtrato passa attraverso un filtro prima di entrare nella torre a resina di scambio ionico.
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