curs recuperarea si valorificarea materialelor

7/23/2019 CURS Recuperarea si valorificarea materialelor

1/13

1

Recuperarea i valorificarea materialelorAnul I ERSIEP

An universitar 2014-2015, semestrul II

CURSUL 9

Titular curs: Prof. univ.dr.ing. Mariana-Florentina TEFNESCU

2.5 Activiti industriale generatoare de emisii poluante

Principalele activiti generatoare de emisii poluante cu impact semnificativ asupracondiiile de mediu sunt:

producia de energie pe baz de combustibili fosili (crbune, pcur) emisiicaracteristice: SO2, NOx, CO, dioxidul de carbon (CO2), compui organici volatili(COV), CH4, N2O, NH3, particule (PM fum, praf, funingine, pulberi n suspensierezultate de la instalaiile mari de ardere) i metale grele (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se,Zn); industria extractiv minieremisii caracteristice: PM, metale grele, COV, emisiide poluani n atmosfer; emisii de poluani n ape de suprafa i subterane; poluareasolului prin afectarea calitii i schimbarea categoriei de folosin, afectarea vegetaiei i

poluare fonic; activiti de construcii emisii caracteristice: deeurile rezultate din demolri,

pulberi n suspensie, poluare fonic datorat utilajelor de compactare a solului i realizare

a fundaiei, precum i datorit utilajelor grele de transport, afectarea vegetaiei prinnerealizarea iniial odat cu organizarea antierului a arterelor de acces pentruutilaje; metalurgia feroas i neferoas emisii caracteristice: SO2, CO, As, PM (cenuavolant i prafuri de cazane), metale grele (Cd, Cr, Pb, Hg), dioxine, pulberi, apele uzaterezultate din procesul tehnologic; deeurile solide rezultate din procesul tehnologic(zgur, nisip de la formele de turnare); industria construciilor navale (inclusiv reparare de nave) i vapoare emisiicaracteristice: COV, evacuri ape uzate, emisii provenite de la operaiile mecanice desablare, sudare, vopsire, finisare nave, deeuri metalice i nemetalice revalorificabilerezultate n urma proceselor tehnologice;

industria chimicemisii caracteristice: H2S, SO2, COV, PM, NOx i CO; activitatea de exploatare i prelucrare a lemnului (cherestea, mobil, parchet,plci aglomerate din lemn)emisii caracteristice: emisii de pulberi n atmosfer (COV,SO2, NOx , PM); poluarea solului prin afectarea calitii i schimbarea categoriei defolosin; poluare fonic; industria agro-alimentar (fabrica de bere i spirt, precum i fabricarea pinii)emisii caracteristice: emisii de noxe n atmosfer (COV: etanol, acetaldehida, esteri,acizi); emisii de substane care depreciaz stratul de ozon (ODS-uri) de la instalaiilefrigorifice; evacuare de ape uzate tehnologice cu ncrcare organic mare; producerea dedeeuri solide specifice acestor tipuri de activitate;

industria materialelor de construcii (ciment, var, crmizi i blocuri ceramice,crmizi refractare, prefabricate din beton) emisii caracteristice: n aer (SO2, CO2,


2/13

2

PM, COV, Cd, Pb, NOx); poluarea solului prin afectarea calitii, afectarea vegetaiei;poluare fonic prin crearea de disconfort n zonele locuite; generarea de deeuri; prelucrarea pieilor i confecionarea blnurilor emisii caracteristice: COV,evacuarea de ape uzate tehnologice n reeaua de canalizare sau n apele de suprafa fabricarea articolelor tehnice din cauciuc i materiale plastice emisii

caracteristice: PM, COV, sulf, clor; construcii de maini, utilaj minier emisii caracteristice: PM, COV, CO2, CO;deeurile metalice rezultate din producia de serie; poluani specifici rezultai n urmaactivitii de acoperiri galvanice sau turntorie; fabricarea sticleiemisii caracteristice: PM; traficul feroviar, rutier i navalemisii caracteristice: SO2, NOx , CO, CO2, COV,

N2O, PM i Pb; activitatea de transport, stocare i distribuie gaze, combustibili i carburani emisii caracteristice: COV; depozitarea deeurilor industriale (halde industriale), att ca urmare a activitii

curente, ct i ca efecte remanente (reziduuri rmase dup ncetarea activitii)emisii caracteristice: PM, metale grele, COV; depozitarea deeurilor menajere emisii caracteristice: NOx , CO, CO2, COV,CH4, NH3; incinerarea deeuriloremisii caracteristice: PM, Pb, Hg.

2.8 Recuperarea i valorificarea deeurilor de cupru i aliaje decupru

Etichetele utilizate pentru precolectarea deeurilor sunt redate n figura 1:

Fig.1

2.8.1 Domenii de generare i recuperare a deeurilor din Cu i aliaje

Folosirea tot mai larg a cuprului i aliajelor din cupru pe de o parte iar pe de altparte scderea resurselor de minereu de cupru pe plan mondial a determinat atenia iimportana care se acord colectrii i recuperrii deeurilor refolosibile din cupru.

Cuprul a fost folosit de multe secole pentru c are o conductivitate termic si electricfoarte mare si este relativ rezistent la coroziune. Cuprul folosit poate fi reciclat fara pierdereacalitatii. Cuprul este folosit in diferite sectoare cum ar fi ingineria electrica, automobile,constructii, instalatii, masini, constructii navale, avioane si instrumente de precizie. Cuprul este aliat frecvent cu Zn, Sn, Ni, Al si alte metale pentru a realiza o gama desortimente de alama si bronz.

Producia de Cu se bazeaz pe catozii de Cupru ca litate A, respectiv cu 99,95%

Cu. Productia anuala de catozi de cupru a fost in 2014 de 959000 t din surse primare si896000 t din surse secundare.
http://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Reciclare_hartie.gifhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Reciclare_metal.gifhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fi%C8%99ier:Reciclare_plastic.gif


3/13

3

Cu se obine prin piroliz n urma:- procesrii minereurilor i concentratelor sulfuroase, n care mineralul principal este

calcopirita,- procesrii minereurilor i concentratelor oxidice, n care mineralele preponderente

sunt malachitul i azuritul i

-

prin procesarea deeurilor metalice (n special conductori, bobinaje din motoare, etc.).Producia mondial de cupru se obine n proporie de 6070 % din prelucrareamateriilor prime miniere (cupru primar) i, restul de 3040 %, din procesarea deeurilormetalice (cupru secundar). Din totalul produciei de cupru primar, cca 90 % se obine dinminereuri i concentrate sulfuroase i cca 10 % din minereuri i concentrate oxidice.

Cuprul rafinat se produce din materii primare si secundare de un numar relativ mic defabrici care produc Cu catodic. Acesta este topit, aliat si mai departe prelucrat sub form devergea, profile, sarma, tabla, banda, tevi etc. Acesta etapa poate fi integrata cu rafinarea, darin mod frecvent este realizata separat.

Reciclarea constituie un component important al livrarilor de materii prime catrefabrici pentru Cu rafinat.

Cuprul este refolosibil 100% fr pierderea proprietilor, iar procesul de refolosirereprezint o economie de energie de 85% fa de producia din minereu de cupru, astfel Cuinflueneazdezvoltarea sustenabil a omenirii.

China ocupa pozitia de lider mondial la reciclarea principalelor metale neferoase, inciuda faptului ca zona a cunoscut o dezvoltare economica rapida doar in ultimii ani. In 2008,China a fost primul stat din lume la consumul de Cu reciclat, folosind aproape doua milioanede tone, adica 30% din consumul anual de cupru al tarii.

n lume se recicleaz 95% din deeurile post-consum din Cu i aliaje i 100% dindeeurile din instalaiile de prelucrarea a Cu.

Deseurile post-consum (n special, de la calculatoare si panourile de comanda) devinsursele secundare cele mai obisnuite chiar daca continutul de cupru este mic. Deseurile sunttratate atat de industria pt deseuri cat si de unele fabrici. Activitatea de rafinare a Cu din UE a

putut sa se dezvolte prin asigurarea materiilor prime pe piata internationala folosindu-se dedeseuri de cupru sau alama si de deseuri post-consum generate de consumatori si prelucratori.

Cu poate fi recuperat din cea mai mare parte a aplicatiilor sale si returnat in procesulde productie fara pierderea calitatii la reciclare. Avand un acces foarte limitat la sursele

primare de cupru de pe pietele interne, industria UE in mod traditional a dat multa atentie asanumitelor mine de suprafata bazandu-se in mare masura pe alimentarea cu deseuri ptreducerea deficitului diferentei comerciale mari de materii prime pt Cu.

In UE producatorii de cupru din minereu au o productie mai mare de trei ori decat ceaa fabricilor de rafinare. Se foloseste piata internationala pentru asigurarea volumelor de

livrari adecvate pt cupru si alama, impreuna cu materialele de aliere (mai ales Zn, Pb si Ni).Aceast domeniu al industriei este un exportator net de cca. 500 000 t/an.Deeurile din Cu, ca i celelalte deeuri neferoase, se clasific pe categorii, grupei

sortimente.Pe categoriise clasific n funcie de compoziia chimic. Aceast categorie este

reprezentat prin simbolurile metalelor sau a aliajelor de la care provin deeurile.Pegrupese clasific n funcie de form i dimensiune i se noteaz cu urmtoarele

simboluri :- grupa Bdeeuri din buci;- grupa Sachii provenita n urma strunjirilor;- grupa Oxoxizi, cenui, zguri, slamuri;

- grupa Ccabluri i conducte cu izolaii- grupa Dalte deeuri de metale neferoase.


4/13

4

Pesortimentedeeurile se clasific n funcie de caracteristici care se stabilesc princifre arabe.

n funcie de grup, sortiment i caracteristici, dar i de cantitatea de impuriti admisprecum i de provenien, deeuriledin Cu se clasific astfel:

- categoria Cu

- categoria CuZn(alame)- categoria Cu-Sa(bronz cu staniu)- categoria CuAl(bronz cu aluminium)- categoria CuPb(bronz cu blumb)- categoria CuniZn.

2.8.2 Aspecte de mediu rezultate la prelucrarea Cu i aliajelor

Cu din minereu (sursa primar). Din punct de vedere istoric principala problema demediu asociata producerii cuprului din surse primare esteemisia de dioxid de sulf in aer inurma calcinrii si topirii amestecurilor de sulfuri. Aceasta problema a fost efectivrezolvata de fabricile producatoare din UE care in present realizeaza in medie 98,9% fixareasulfului si produc acid sulfuric si dioxid de sulf lichid.

Cu din surse secundare. Principalele probleme de mediu asociate producerii cuprusecundar se refera la gazele i praful emise de la diferite cuptoare in functiune. Princurarea n filter textile a acestorgaze se pot reduce emisiile de praf si compusi metalici, deex. plumb.

Emisiile accidentale si emisiile necaptate sunt i acestea o problem care devineimportanta atat pt productia de metal primar cat si secundar. Proiectarea atenta a instalatiei sifunctionarea procesului conduce la captarea gazelor de proces.n cazul producerii srmei deCu, s-a realizat, n timp, un control foarte bun al emisiilor din aer si al de versrilor in apa.

Controlul emisiilor de monoxid de la cuptoare n special de la cele care funcioneaz nconditii de reducere se realizeaza prin optimizarea arzatorului.

2.8.3 Aspecte legate de ACV a produselor din Cu i aliaje

Cuprul este un material durabil care continu s funcioneze pe parcursul ciclului devia al unui produs, fr pierderea semnificativ a performanelor. Este foarte puin probabilca motivul pentru care o aparatur ajunge la sfritul ciclului util de via s fie cuprul.

Industria cuprului este n fruntea industriilor care s-au angajat n a reduce impactuloperaiunilor sale asupra mediului. Astzi, o treime din consumul de energie din procesul defabricaie al cuprului din Europa este folosit pentru a lua msuri de protejare a mediului.

Spre deosebire de alte materiale, cuprul poate fi colectat, retopit i refolosit pn lainfinit, fr pierderea proprietilor. Cuprul reciclat deine aceleai caracteristici ca i cuprulrezultat din minerit.

2.8.4 Procedee moderne de recuperare a cuprului i aliajelor din cupru din deeuri

Procedeele de recuperare/separare Cu din diferite deeuri pot fi grupate astfel: procedee electrochimice ; procedee fizice(mcinare,separare n cmp electrostatic, separare n cmp magnetic) ; procedee biologice ; procedee chimice (precipitare,separare cu solveni selectivi,complexare) procedee combinate (schimb ionic-depunere electrochimic).


5/13

5

1 Procedee electrochimice

Procesele electrochimice n general sunt din n ce n ce mai mult folosite pt ca previnpoluarea mediului dar i pentru (electro)sinteze nepoluante, monitorizarea eficieneiproceselor i poluanilor, ndeprtarea contaminanilor, recircularea fluxurilor tehnologice,sterilizarea apei, conversia curat a energiei, stocarea i utilizarea eficient a energiei

electrice.n timpul procesului de dizolvare chimic deeurile sunt dizolvate n acid sulfuric cucontrolul diferiilor factori (concentraia acidului, temperatura, durata tratamentului). Soluiarezultat n urma acestui proces este tratat succesiv prin extracie electrochimic pentrurecuperarea cuprului. La terminarea procesului 95-98 % din coninutul iniial de cupru serecupereaz la catod.

Principalele procede electrochimice de recuperare a cuprului din apele reziduale sunturmtoarele:

electrodepunerea catodic ; electrodializa ; electrodializa reactiv ;

schimbul ionic electrochimic ; electrocuagularea ; electroflotarea.

Descrierea fiecrui procedeu este redat n tabelul 1.Tabel 1. Procedee electrochimice de recuperare a cuprului din ape reziduale

Procedeul Descrierea procedeului

Electrodepunerea

catodic

Recuperarea cuprului prin aceast metod se poate efectua nfuncie de concentraia ionilor metalici din efluient ndomeniul g/cm 3 cnd se folosesc n general catozi

bidimensionali iar la sute de ppm se apeleaz la catozivolumici.

Electrodializa

Procese prin care membrane ncrcate electric sunt utilizatepentru a separa ionii,fora motrice a procesului fiind odiferen de potenia.

Electrodializa reactiv

Procesul care folosete reacia Fe2+ Fe3+ + e careacie anodic. Pentru recuperarea cuprului reacia catodiceste electrodepunerea cuprului iar reacia anodic oxidarea

Fe2+ la Fe3+.

Schimbulionic electrochimic

Este o metod avansat n care schimbul de ioni sunt

prezeni n spaiul dintre electrozi iar viteza schimbului ioniceste controlat de nivelul de polarizare al electrozilor.

ElectrocuagulareaConst n generarea pe cale electrochimic a ionilor necesaricuagulrii unor impuriti prezente n ap rezidual.

ElectroflotareaProcesul de flotare la suprafaa unei soluii , din volumulacesteia,prin intermediul unor bule de oxigen sauhidrogen(generate prin electroliza apei) care se fixeaz de

particulele de poluant.

2 Procedee fizice

Pentru separarea deeurilor de cupru din amestecuri, cea mai utilizat metod desortare este cea manual.Operaii precum dezansamblarea manual implic costuri ridicate


6/13

6

care afecteaz eficiena economic general a valorificrii deeurilor. De regul, pentrurandamente superioare de separare se aplic tehnologii mai complexe care constau nsuccesiunea mai multor operaii. De exemplu, pentru deeurile de calitate inferioar,tehnologiile curente de separare au patru etape succesive:

mrunirea cu ajutorul toctoarelor a deeurilor;

separarea magnetic a componenilor feroi din amestecurile mrunite. Dac procesulde separare nu este suficient de performant, n fraciile feroase rmn cantiti importante decupru (aproximativ 3%) care pot s afecteze utilizarea lor ulterioar la elaborarea oelurilor(prezena cuprului este nedorit n oeluri).

separarea prilor organice prin ardere (combustie) sau piroliz, cnd se reduce cuprulsub 0,6%. Combustia este discutabil deoarece sunt necesare temperaturi ridicate (peste 10000 C) pentru a putea preveni formarea dioxinelor (chiar i aa, produsele de ardere necesittratament suplimentar). Piroliza are loc la temperaturi sczute, iar produsele pirolizei, caresunt bogate n CO, pot fi utilizate drept combustibil auxiliar (n afara cazurilor n care coninhalogenuri care sunt greu de eliminat i care provin din materialele plastice clorurate, precumPVC).

separarea reziduurilor solide prin flotaie sau alte tehnici de separare gravimetric nmedii umede.

Prin aplicarea acestor metode de separare, se obin materiale cu coninut de pn la30% Cu, care pot fi valorificate n continuare prin introducere n ncrcturile de laelaborarea cuprului primar.

Pentru mrunire se pot utiliza: mori rapide cu ciocane, mori rapide sau lente de tiere,mori cu bile sau tamburi rotativi.

Recuperarea cuprului din plcile de circuite imprimate

Deeurile din echipamente electrice i electronice (DEEE) reprezint echipamentele

deeurilor care funcioneaz pe baz de curent electric sau cmpuri electromagnetice iechipamente de generare,transport i de msurare a acestor cureni i cmpuri,destinate utilizriila o tensiune mai mic sau egal cu 1000 V n curent alternativ io tensiune de 1500 V ncurent continuu.

Din acesat categorie fac parte frigiderele, televizoarele,calculatoarele,inclusiv tastaturai mouse-ul.

Prelucrarea plcilor de circuite imprimate se compune din dou procedee : un procedeu de prelucrare fizic n urma cruia rezult concentrate polimetalice cuconinuturi ridicate de metale diferite ; un procedeu de electroextracie prin care se urmrete recuperarea cuprului din concentratele

polimetalice rezultate n urma procesrii fizice.

Procedeul de prelucrare fizic se compune din urmtoarele operaii :- mrunire ;- clasare ;- concentrare hidrogravitaional ;- separare magnetic ;- separare electric.

Etapa de mrunire a plcilor se realizeaz n dou trepte: n prima etap, particulelesunt mrunite la dimensiunea de 10 mm iar n a doua etap de la dimensiunea de 10 mm la 2mm.Mcinarea se realizeaz n scopul eliberrii particulelor metalice ce suntintim asociate cu

particulele nemetalice atat in cadrul componentelor electronice ct in cazulplciidebazcarenu este altceva decat o placu din fibr de sticl peste care este lipit o folie de cupru.

Mrunirean cea de a doua treaptse impune a fi fcutla o dimensiune de maxim 2mm cndare loc obuneliberare a particulelor metalice de cele nemetalice.


7/13

7

Componentele electronice nu prsesc echipamentul de mcinare (moara cu cuitetietoare)dect atunci cnd dimensiunea lor este mai mica de 2 mm. Acest lucru se realizeaz

prin montarea n partea de jos a morii a unei site cu dimensiunea ochiurilor de 2 mm.Dup operaia de mcinare, componentele metalice eliberate se separ de cele

nemetalice pe baza diferenei de densitate, prin procedee hidrogravitaionale cu ajutorul

meselor de concentrare de tip Gemeni. n urma operaiei de concentrare pe mese se obineun concentrat polimetalic care dupa filtrare si uscare se purific prin operaia de separareelectric cu ajutorul separatoarelor electrice cu efect corona pe baza diferen ei deconductibilitate.

Fig.2.Prelucrarea fizic a plcilor de circuite imprimate

Concentrare pemas tip

Gemeni

Steril

Concentratpolimetalic de

masCompoziie mixt

Mcinare ntreaptaII la 2 mm

Separaremagneticn

cmp slab

Mcinare ntreapta I la 10

mm

Plci de bazdecupate

Produs magneticferos


8/13

8

3 Procedee biologice

Progresul tiinific i tehnologic permite azi s fie posibil valorificarea unorsubstane minerale utile din minereuri srace, folosind procedee chimice, fizice imicrobiologice. n acest sens, s-a conturat i s-a dezvoltat metoda solubilizrii bacteriene,un procedeu biotehnologic de valorificare a acestor resurse.

ncepnd cu mijlocul anilor `80 s-a impus o nou tehnologie, cunoscut n modobinuit ca proces de extracie electrolitic a metalelor cu solvent de tip leie (prescurtatSX/EW Process) care a fost adoptat internaional. Noua tehnologie utilizeaz acid de topire

pentru a produce cupru din minereuri oxidate sau deeuri miniere. Astzi, pe plan mondial,aproximativ 20% din cuprul total produs se realizeaz prin acest procedeu. Un avantaj al

procesului este reprezentat de costul sczut al investiie prin comparaie cu procesul detopire, precum i de capacitatea sa de a fi avantajos i la scar mic.

n zilele noastre, biosolubilizarea ocup un loc din ce n ce mai important printretehnologiile disponibile. Biosolubilizarea este o tehnic potrivit, prin simplitatea

procedeului i costurilor sczute de capital, de investiie i exploatare. Pus n eviden iniial n legtur cu concentraia mrit a uraniului n apele de min,

biosolubilizarea s-a dovedit a fi cauza acestui dezechilibru, iar microorganismele erauacelea care o realizau. Biosolubilizarea este legat n primul rnd de dezvoltarea bacteriilorde tipul Thiobacillus, care cresc la pH=2, n condiii de concentraii mari de metal nsoluiii la temperaturi pn la 35 o C, dar lista bacteriilor chemolitotrofe s-a mbogit pe

parcursul cercetrii fenomenului, (tabelul 2).

Tabel 2. Bacterii utilizate la concentrarea sau recuperarea unor metale

BacteriaMetalelenlturate

Metod

Thiobacillus, Sulfolobus Fe, S OxidareSphaerotilus, Leptothrix,

Hyphomicrobrium, GallionellaFe, Mn Oxidare

Spirogyra, Oscillatoria,

Rhizoclonium, CharaMo, Se, U, Ra Oxidare

Desulfovibrio species Hg, Pb ReducereScenedesmus, Synechococcus,

Oscillatoria, Chlamydomonas,

Euglena

NiSchimb de ioni lasuprafa

Saccharomyces cerevisiae,

Rhizopus arrhizusU, Cs, Ra

Schimb de ioni lasuprafa

Penicillium digitatum U Surface ion exchangeUstilago sphaerogena Fe Chelatizare la suprafa

Aspergillus niger Al Chelatizare la suprafa

Cynanidium caldarium Fe, Cu, Ni, Al, Cr Precipitare la suprafa

Staphylococcus aureus,

Escherichia coli

Cd,Zn, arsenat,arsenit,antimoniu

Flux chemoosmotic


9/13

9

Pseudomonas aeruginosa U, Cs, Ra Legturi intracelulare

Synechococcus Ni, Cu, Cd Legturi intracelulare

Clostridium cochlearium Hg Biometilare

Dezvoltarea viitoare a biosolubilizrii implic rezolvarea a dou tipuri de probleme: a) de ordin ingineresc, privind elaborarea de procese i aparate pentru aplicarea pe

scar industrial a procedeelor bacteriene;b) de ordin biologic, avnd ca obiectiv optimizarea biochimiei microorganismelor

folosite.Aspectele economice ale valorificrii minereurilor prin biosolubilizare sunt

favorabile, ele fiind confirmate de rezultatele practice. Aprofundarea studiului acestui

procedeu a artat c biosolubilizarea poate deveni i n multe cazuri constituie deja,unul din cele mai ieftine procedee de recuperare a metalelor din materii prime

minerale.Aspectul economic al procedeului este favorizat n primul rnd de faptul c met alele

se recupereaz din materialefr valoare scoase din balanele economice, fr cheltuieli deexploatare minier.

Produsul finit obinut n urma aplicrii procedeului l constituie un material bogat,apt de prelucrare prin procedee convenionale (cementare, concentrare chimic, precipitare,electroliz). Recircularea soluiilor-mam la un nou ciclu, pe lng faptul c reduceapreciabil consumul de reactivi, contribuie laprotecia mediului.

Procedeul d dovad de mare flexibilitate, putnd fi adaptat uor, n funcie denatura materiei prime. Succesele realizate n cercetarea biosolubilizrii bacteriene aucondus la aplicarea procedeului la noi instalaii i la diversificarea lui, n funcie de

particularitile fiecrui zcmnt. Cercetrile de solubilizare bacterian s-au extins iasupra altor deeuri industriale de tipul catalizatorilor uzai provenii di n industriachimic sau petrochimic, a apelor menajere, nmoluri, etc, cu coninut de metalegrele, ndeosebi cupru, att pentru a reintroduce metalul n circuitul economic, dar ide a proteja mediul nconjurtor mpotriva polurii cu metale grele. BacteriaThiobacillus ferrooxidanss-a dovedit a fi capabil s dizolve cuprul i din astfel de deeuricu vitez sporit, comparabil doar cu dizolvarea sa de ctre reactivi chimici.

O schem a fluxului tehnologic pentru solubilizarea bacterian a cuprului dintr-undeeu este prezentat n figura 3.


10/13

10

Fig. 3 Schema fluxului tehnologic pentru solubilizarea bacterian a cuprului din deeuri

Culturile de Thiobacillus ferrooxidanspermit extracia metalului fr interferenemajore asupra mediului. Se ntrevd astfel i alte domenii de aplicabilitate care se refer la

posibiliti de decontaminare a solurilor de metalele grele, dar i a nmolurilor industrialece conin aceste metale.

Astfel, pentru experimentri, s-a procedat la realizarea unei instalaii de laboratormenit s furnizeze date prin care s se demonstreze nivelul pn la care tehnologia

biosolubilizrii este viabil (fig.4).

Instalaia a constat dintr-un stelaj de 20 de cuve de polietilen cu fund perforatdispuse suprapus, avnd dimensiunile 480x250x80 mm, n care s-a aezat deeul deprelucrat, evitnd praful, pentru a asigura o bun circulaie a soluiei i a aerul ui. Stropireacuvelor s-a realizat cu soluie 5% H 2 SO 4 n mod intermitent, la un debit de 5l/h/m

2 .

Soluiei de H 2 SO 4 i s-au inoculat bacterii de atac de tip Thiobacillus ferrooxidanscultivate pe un mediu nutritiv i s-a agitat pneumatic cu aer ntr-un vas de pompare.

n primele 21 de zile soluia s-a recirculat direct, dup care a fost trecut mai ntipeste pan de fier n vederea cementrii cuprului, i apoi reciclat.

Concentraia bacteriilor a oscilat n timp ntre 102-106 bacterii/ml, n funcie detemperatura de lucru. Concentraia cuprului n soluia de solubilizare a variat ntre 0,2-1,0 g/l,

pH-ul de lucru fiind 2,7. Concentraia cuprului n cementul cuprifer a atins maximul de 83%,


11/13

11

la un consum de fier de 1,5-1,8 kg/kg Cu, iar consumul de H 2 SO 4 a fost de 3,9 kg/kg Cu.Randamentul de extracie a cuprului prin cementare a fost de 95%.

Fig. 4 Schema tehnologic a instalaiei micropilot de solubilizare biologic a cuprului1vas de preparare cu bacterii de atac Thiobacillus ferrooxidans; 2rezervor H 2 SO 4 5%;3

stropitor; 4 stelaje din cuve de polietilen cu deeuri (catalizatori uzai); 5 cuvcolectoare soluie; 6 cuv decantare cu pan de fier; 7 pomp recirculare


12/13

12

4 Procedee chimice (electrodepunerea i electroextracia)La temperatura camerei, cuprul nu se combin cu oxigenul din aer (formeaza ins

ncet, cu dioxidul de carbon i apa din atmosfer, un carbonat bazic verzui). ncalzit in aersau oxigen, se oxideaz dnd CuO sau la temperatura mai inalt, Cu2O. Cuprul se combin,chiar la rece, cu clorul (umed) i cu ceilali halogeni; de asemenea are o mare afinitate pentru

sulf si seleniu. Nu se combin direct cu azotul, hidrogenul i carbonul: formeaz ins indirectcombinaii cu aceste elemente.Abordarea recuperrii cuprului din apele reziduale prin electrodepunere catodic este

diferit n funcie de concentraia ionilor de cupru din efluent.n literatur sunt analizatedistinct urmtoarele cazuri :

cnd concentraia ionilor de Cu 2 este n domeniul g/L se folosesc n general catozibidimensionali, caz n care concentraia poate fi redus cu un ordin de mrime. Ulteriorefluentul rezultat poate fi supus fie recirculrii n proces,fie unei noi etape de purificarechimic sau electrochimic ;

cnd concentraia ionilor de Cu 2 este de sute de ppm sau mai mic se apeleaz laelectrozi volumici. Dup recuperarea metalului,pe aceti electrozi,efluentul ce rezult poatefi recirculat sau deversat n emisar.

Caracteristica comun a acestor procedee este concurena exercitat asupra reacieicatodica dorite de ctre reacia de descrcare a hidrogenului.Aceasta din urm se va desfuracu o vitez cu att mai mare cu ct concentraia speciei este mic-situaie specific depolurii.

Pentru a asigura reuita procesului de ndeprtare electrochimic a cuprului din apele

reziduale, prin depunere catodic, este necesar s se asigure urmtoarele condiii : o distribuie de potenial ct mai uniform pe suprafaa catodului pentru a realiza un

randament de curent ridicat sau o selectivitate ridicat, mai ales dac se trateaz o soluie ceconine, alturi de ionii de cupru, mai muli ioni metalici ce pot fi electrodepui ;

o tensiune la borne suficient de mic pentru a minimiza consumul de energie;

o suprafa electrodic mare pe unitatea de volum de reactor electrochimic pentru aasigura o folosire intensiv acurentului n raport cu un spaiu ocupat de reactorulelectrocimic;

untransport de mas intensificat; o distribuie de curent ct mai uniform n i pe electrod pentru a realiza o exploatare

maxim a suprafeei active a electrodului i a obine un produs cu proprieti ct maiuniforme;

alegereaadecvat a suportului catodic,fie din cupru fie din alt material i a formei fizicede prezentare a depozitului catodic(depozit uniform i aderent sau depunere de pulberemetalic).

Metoda de recuperare prin electroextraciese utilizeaz fie pentru recuperarea cuprului

din apele de min fie pentru recuperarea cuprului din soluii sintetice. n ambele cazuri seutilizeaz reactor electrochimic(RE).


13/13

13

Fig.5 Reactor electrochimic pentru electroliz1 - RE necompartimentat; 2 - pompperistaltic ; 3 - vas tampon; 4 -potentiostat; 5 - diafragma;6 -anod; 7 - catod; 8 -preaplin; 9 electrod de referin pentru electrod de lucru; 10 electrod de referin

pentru contraelectrod; 11 - calculator.

Rezultatele cercetrilor privind electroextracia cuprului din soluii diluate conduc laurmtoarele concluzii: pentru efectuarea experimentelor la parametri optimi,concentraia nalt de cupru scade sub0,1 ppm,ncadrndu-se astfel n limitele de concentraie maxim admis (CMA) pentru ionide metale grele(IMG) ; pe baza construciei reactorului electrochimic,a modului de operare i n urma rezultatelorobinute n experimentele efectuate,s-a ajuns la concluzia c reactorul electrochimicutilizat,este un reactor electrochimic cu amestecare perfect (REAP)cu recirculare.

n ultimul Raport naional privind starea mediului pentru anul 2013, la Capitolul 6Managementul deeurilor, se spune c n cursul anului 2011, cantitatea de deeuri generatede industria extractiv, energetic i prelucrtoare a fostde cca. 213 milioane tone, din care,cea mai mare parte (peste 90%) sunt deeuri rezultate din activitile de extracie (minerit).

Nu este nicio referire la un tip anume de metal.

curs recuperarea si valorificarea materialelor

Documents