Recupero e/o riciclo di metalli dalle acque reflue
Migliori tecniche disponibili (BAT)
Le BAT consistono nel recuperare e/o riciclare metalli dalle acque reflue.
Breve descrizione tecnica
Riferito a sistemi di recupero all'interno degli impianti, non per processi esterni.
I metalli possono essere recuperati tramite elettrolisi. Il sistema è ampiamente usato per il recupero di metalli preziosi, ma può anche essere utilizzato per altri metalli come il nichel e il cromo da soluzioni di diluizione. Celle di elettrolisi adatte sono commercializzate in diverse dimensioni e possono funzionare fino a contenuti di metallo inferiori a 100 mg/l.
Possono essere adotatti in combinazione con altre tecniche per raggiungere livelli di bassa emissione per l'acqua, o riciclo delle acque di risciacquo, ecc.
Benefici ambientali conseguibili
Recupero di metalli per il riutilizzo.
Riduzione di metalli in soluzione e conseguente diminuzione nelle concentrazioni degli effluenti.
Nella separazione elettrolitica di soluzioni metalliche contenenti cianuro, la distruzione anodica ossidativa del cianuro si verifica in parallelo all'estrazione del metallo.
Effetti collaterali
Consumo di energia
Dati operativi
Il recupero elettrolitico di metalli preziosi implica che il reattore elettrolitico sia in grado di ridurre la concentrazione di metallo a livelli molto bassi (1 ppm o meno). L'efficienza a questo livello è molto bassa. In ogni caso, un semplice catodo piatto sarebbe sufficiente in teoria, ma quando sono necessarie alte efficienze (sia per metalli preziosi che di transizione) è richiesto un catodo dal design sofisticato (cella a tubo rotante, catodo in fibra di grafite) o a letto fluidizzato per sopperire al deterioramento della superficie del catodo. In tutti i casi (compresa l'ossidazione anodica) l'anodo deve essere del tipo 'insolubile'.
I catodi sono solitamente fogli, lamine o particelle generalmente dello stesso metallo da recuperare, talvolta anche in acciaio inossidabile o altri metalli, che consentono una separazione meccanica del deposito dal catodo o la sua rimozione per dissoluzione anodica. Ferro, acciaio inossidabile, carbonio poroso, particelle di grafite, perline di vetro o plastica metallizzata e tessuti metallizzati sono tutti esempi di materiali comunemente usati. La scelta del materiale del catodo è in gran parte determinata dalla natura del trattamento, che segue la deposizione dei metalli. In ogni caso, la massimizzazione dell' area di superficie del catodo e il processo di diffusione sono i mezzi più importanti per migliorare l'efficienza del reattore elettrolitico.
Il materiale anodico include: grafite, piombo, leghe di piombo con antimonio, argento o stagno, acciaio inox, ghisa, ferrosilicio e i metalli come titanio, tantalio, tungsteno, niobio rivestiti con metalli nobili (platino iridio) o con ossidi di metallo nobile (iridio, rutenio ossidi).
La selezione del materiale anodico è di solito un compromesso basato su:
- comportamento alla sovratensione per la reazione particolare su un determinato materiale
- corrosione dell'anodo, proprietà meccaniche e forma in cui il materiale è disponibile;
- prezzo
Le condizioni di funzionamento variano in funzione del metallo da recuperare; per l'oro le condizioni raccomandate sono: pH minimo di 10, tensione della cella 8 V, intensità di corrente 20 A/dm2, temperatura > 60 ° C e una distanza anodo-catodo da 8 a 16 cm.
Ulteriori vantaggi del recupero elettrolitico rispetto al metodo di scambio ionico sono:
- non produce alcun aumento della concentrazione di sale disciolto
- la presenza di altri metalli in concentrazioni simili non influisce sul tasso di rimozione delle specie desiderate
- può anche ossidare specie indesiderate, come il cianuro
Metalli nobili, a causa del loro carattere elettropositivo, sono più facilmente depositabili rispetto a quelli non-nobili.
Per il recupero elettrolitico dei metalli sono particolarmente adatti i seguenti flussi in ingresso:
- risciacqui da trattamenti galvanici dei metalli;
- risciacquo (drag-out) e soluzioni esauste di processo da metallizzazione chimica escluse soluzioni contenenti fosfato
- soluzioni rigenerate di acido solforico da scambiatori cationici provenienti dal trattamento delle acque di risciacquo: questi contengono metalli non ferrosi.
La purezza dei metalli generati può consentire un uso diretto in-house come materiale per l'anodo, o un riutilizzo nel mercato dei rottami metallici.
Applicabilità
Oro e argento sono stati recuperati elettroliticamente per oltre 50 anni.
Il recupero elettrolitico ha più ampia applicabilità per i metalli preziosi ma può essere utilizzato anche per metalli di transizione.
Le celle a letto fluido aumentano l'efficienza del processo.
Fattori economici
Conveniente per i metalli preziosi.
Può essere conveniente per metalli di transizione, ad esempio, dove riduce i costi di trattamento di acque reflue (costi di investimento e operativi).
L'elettrolisi in-house presenta costi di investimento e di personale (sia di tempo che di competenze) così come un dispendio notevole di energia a causa del rendimento elettrico basso (kg/ampere ora). Questo può essere compensato, nelle soluzioni contenenti cianuro, dalla contemporanea distruzione del cianuro.
Per le celle a letto fluidizzato: anche se la tecnica può essere utilizzata sulla maggior parte dei metalli, considerazioni economiche limitano l'applicazione ai metalli preziosi o facilmente riutilizzabili. Tali impianti possono recuperare da 1 a 150 kg a settimana di metallo puro dalla soluzione. Le soluzioni possono essere anche molto diluite, in genere contenenti 100 – 500 parti per milione (0,1 – 0,5 gm/l).
Esempi applicativi
Impianti per il trattamento superficiale dei metalli come ad es.
- Recupero dell'argento dai rifiuti delle soluzioni fotografiche
- Recupero rame da circuiti prestampati
Migliori pratiche
- elettrodeposizione di nichel
La tecnica dell'elettrodialisi permette di mantenere una concentrazione sufficientemente bassa di nichel nell'acqua di lavaggio.
Il concentrato risultante può servire per integrare i bagni di placcatura.
Il grado di recupero di questo metodo supera il 90%.
Consumo di energia è 3,1 kWh/kg Ni
Esempio di impianto: Asahi Glass – Giappone
- elettrodeposizione di rame
A seguito di elettrodialisi si produce acqua dissalata (che può essere riutilizzata per il lavaggio) e un concentrato di cianuro di rame per la placcatura.
La concentrazione di rame nell'acqua di risciacquo è meno di 1 g Cu/dm3.
Il concentrato ha una concentrazione di 65 g Cu/dm3.
Consumo di energia è di 1-2 kWh/kg Cu 94% per il recupero di rame dall'acqua di risciacquo.
Esempio di applicazione: impianto frazionato Technical France.
Profitto netto da placcatura di 1.500 Euro per il recupero di 292 kg Cu.
- cromatura galvanica
Come risultato dell'elettrodialisi si ottiene acqua (che può essere riutilizzata per l'irrigazione) e acido cromico privato del 60-90% dei metalli pesanti.
Il consumo di energia è di 12-15 kWh/kg CrO3.
Dopo il trattamento a osmosi inversa si ottiene acqua con un'elevata purezza (ritenzione del 95% di cromo)
Esempio di impianto: installazione di frazionario tecnico in Germania.