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        電鍍廠廢銀的綜合回收

        2021-04-06 10:55:22龔殿婷關(guān)云浩張宏軍
        電鍍與涂飾 2021年4期

        龔殿婷,關(guān)云浩,張宏軍

        (1.遼寧石油化工大學石油化工學院,遼寧 撫順 113001; 2.新東北電氣集團高壓開關(guān)有限公司,遼寧 沈陽 110027)

        銀屬于貴金屬,具有較好的延展性和優(yōu)良的導電性。生產(chǎn)中常被用來鍍覆在其他金屬的表面,以增強接觸面的導電能力或作為材料表面防腐保護和電磁屏蔽材料,并且鍍銀技術(shù)日益先進[1]。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,銀的工業(yè)應(yīng)用愈加廣泛,特別是制造業(yè)和電子業(yè)。例如,在高壓開關(guān)制造過程中,將銀鍍在零部件的導電接觸部位可以減小接觸電阻。年產(chǎn)值30 億的高壓開關(guān)廠,每年大約需要5 000 kg 白銀。據(jù)市場調(diào)查了解,目前白銀的最低價格在5 800 元/kg 左右。銀的回收能夠大大減少浪費,既保護了環(huán)境,也提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

        之前對于白銀的回收研究,主要關(guān)注于對某種廢料中銀的回收利用[2]。本文針對電鍍廠鍍銀工藝,擴大了銀回收的范圍,從生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)入手,對工藝過程中以及待鍍零部件上所產(chǎn)生的含銀廢物進行綜合回收,制定了相應(yīng)的銀回收方法。

        1 電鍍銀工藝中產(chǎn)生含銀廢物的分布

        在鍍銀工藝中,銀在電流的作用下從固體銀板進入溶液,再被轉(zhuǎn)移到待鍍零件上。如圖1 所示,銀主要分布在廢舊過濾芯、鍍銀廢水、掛具、廢舊可剝漆皮、打磨粉塵以及鍍銀零件上。在實際生產(chǎn)中,銀損耗率不可能為零,即銀板上的銀不可能100%地被轉(zhuǎn)移到待鍍零件上。除了各工序產(chǎn)生的含銀廢物外,待鍍零部件上還會有一部分銀損耗。損耗在零部件上的銀就是超出圖紙厚度要求而多出的鍍銀層。這部分銀不能從零件上回收,在以往廢銀回收中通常被忽略。而廢銀回收的最終目的是減少銀的損耗,降低成本。因此,降低零件上銀的損耗也相當于對銀進行了回收。

        造成銀損耗的各種原因匯于表1。

        圖1 銀在電鍍工序中的分布 Figure 1 Distribution of silver in electroplating process

        表1 銀損耗分布 Table 1 Distribution of silver loss

        2 廢料中銀的回收

        2.1 過濾機濾芯中廢銀的回收

        過濾機濾芯使用一段時間后需要更換。廢濾芯中含有鍍銀液、銀板和掛具上掉落的銀屑、灰塵等雜物。如果對廢濾芯進行沖洗,需要將沖洗后的濾液凈化處理后才能回用,并不經(jīng)濟。宜直接作為含銀固體廢物處理。比較簡便的工藝是將廢濾芯干燥,用灰化爐灰化后以硝酸浸泡,然后加入氯化鈉,生成氯化銀沉淀[3]。

        2.2 漂洗水中銀的回收

        對于漂洗水,在回收銀的同時,還可回收鍍液中的其他成分[4]。在生產(chǎn)中,無氰電鍍銀溶液的主要成分為硝酸銀、3,4-乙烯噻吩共聚物、光亮劑、穩(wěn)定劑、低區(qū)走位劑等[5]。電鍍液里銀的帶出量與鍍液的性質(zhì)、生產(chǎn)方式、電鍍件在鍍槽上空停留的時間、掛具的設(shè)計以及電鍍加工件大小、形狀等因素有著很大的關(guān)系,影響著鍍液中銀的回收量。一般來說,平板件帶出的鍍液量小,帶有內(nèi)腔(尤其是有盲孔)的鍍件帶出的鍍液則多。若多個鍍銀槽連用,采用多級回收槽逆流漂洗封閉回收,最后一級回收水中的含銀量會較低[6]。

        另外,生產(chǎn)的季節(jié)不同,銀回收的方式會發(fā)生改變。例如,夏季氣溫高,蒸發(fā)量大,可將回收水直接補充到鍍槽中。當回收水量大于鍍槽溶液的損失量時,可將回收水蒸發(fā)濃縮后再補充到鍍槽中。而冬季氣溫低,蒸發(fā)量小,回收水不能完全補充到鍍槽中,使用蒸發(fā)濃縮時需要處理的水量大,不經(jīng)濟。此時可以蒸發(fā)一部分回收水之后才用于補充鍍槽,其余回收水可采用電解法回收銀[7]。蒸發(fā)濃縮和電解法相互配合才能盡可能地降低能耗。

        2.3 掛具和不合格件上銀的回收

        掛具分為重復使用和一次性使用。重復使用的掛具用黃銅棒制作,多次鍍銀后表面結(jié)成一層銀殼,用機器或者大錘令外表面銀殼與黃銅棒分離,分離后的銀屑呈塊狀,含銀量在95%以上。這樣的掛具如果采用退銀方法,處理時間長,而且褪銀后的溶液還需用氯化鈉沉淀,并不經(jīng)濟。

        一次性使用的掛具主要是細鋁絲或者細銅絲,用于捆扎沒有工藝孔的零件。鍍銀后的鋁絲或者細銅絲不宜再次使用,原因是長度往往不適于下批零件,并且沒有經(jīng)過前處理清洗,表面銀層結(jié)合不牢,在彎曲過程中會產(chǎn)生銀屑,易污染槽液。將一次性使用的掛具和鍍銀后不合格零件置于混合褪銀液(濃硫酸與濃硝酸的體積比為19∶1)中。由于褪銀過程中其他金屬也進入溶液中,因此要再用氯化鈉沉淀含有雜質(zhì)的硝酸銀,生成氯化銀沉淀。需要注意的是,氯化鈉應(yīng)分多次加入,不可過量,避免氯化銀與多余的氯離子形成配合物而重新溶于溶液中[8]。

        2.4 廢可剝漆皮中銀的回收

        零件局部鍍銀時,整體涂覆后將需要鍍銀部位的漆層剝離,露出需要鍍銀的部位,鍍銀后再將其余的可剝漆剝?nèi)?。廢可剝漆皮中含有眾多的微小銀顆粒,這些顆粒形成于漆皮破損處、鍍層邊界或掛具導電部位,在剝漆時隨著漆層一起剝落。銀屑呈砂粒狀或鱗片狀,大小不一,有的直徑大于1 mm,有的僅在燈光反射下可見。廢可剝漆皮的含銀量并不高,平均約為0.2%[9]。如采用硝酸處理,溶液量大,濃度低??上扔没一癄t灰化,再用硝酸浸泡灰燼,最后加入氯化鈉沉銀[10]。

        2.5 打磨粉塵中銀的回收

        零件鍍銀后需要對銀層打磨清理。用尼龍輪或者布輪拋光處理會產(chǎn)生細小的銀粉塵,粉塵中含有銀、銅、鋁等金屬及拋光輪上的織物等細小顆粒物,其中銀含量約4%。粉塵通過吸塵設(shè)備吸到集塵袋中,但現(xiàn)有的打磨設(shè)備為上吸式,對微小粉塵的收集率較高,較大的金屬顆粒卻吸不上去,落在操作平臺上,并隨著零件移動而落到地面上。因此,將操作平臺改為凹槽,凹槽上放置網(wǎng)孔狀平板,較大的顆粒則可透過網(wǎng)孔落入凹槽內(nèi),再用吸塵器收集,便可提高收集率。每天用吸塵器收集落在打磨臺、設(shè)備、地面上的粉塵。集塵袋中的粉塵定期清理收集。采用氫氧化鈉溶解粉塵以除去鋁,過濾后將濾液丟棄,濾餅中的金屬主要是銀和銅,再用硝酸溶解、過濾,濾液用氯化鈉沉淀出氯化銀。也可通過浮選回收銀[11-12]。

        2.6 鍍件中鍍銀余量的控制

        在生產(chǎn)中受到鍍液成分、零件形狀、電流效率等因素的影響,實際銀用量大于理論值。取500 mm × 100 mm × 1 mm 的銅樣片,雙面整體鍍銀,鍍銀面積是10 dm2,假設(shè)銀層厚度要求為10 μm。稱量銅樣片鍍前、鍍后質(zhì)量,隨機取5 個點測量銀層厚度。由表2 可知,樣片2 的銀層較另外兩個厚。經(jīng)查看,第2 個掛具夾得緊,導電性好,電流大,故鍍銀層較厚。在生產(chǎn)中,按照單位面積調(diào)節(jié)電流,鍍層的厚度由時間控制。銀層實際厚度與理論值偏差越大,銀的損耗率越大。通常認為這部分多消耗的銀留在零件上,無法回收。在廢銀回收時往往忽略這部分銀,當作工藝損耗處理。

        表2 鍍銀樣片的銀層厚度和質(zhì)量 Table 2 Thickness and mass of silver coating on samples

        雖然無法避免電鍍件上銀的損耗,但是通過以下方法可以減少損耗量:

        (1) 降低鍍液中銀離子的濃度,從而減少廢水中銀的流失,也可以降低銀的沉積速率;

        (2) 降低電流密度;

        (3) 改善鍍液成分配比,提高鍍液的分散能力和覆蓋能力;

        (4) 控制電鍍時間。對零件種類、形狀進行細致分類,記錄每種零件在冬季、夏季的電鍍時間和平均厚度,積累數(shù)據(jù)。

        3 結(jié)語

        在分析鍍銀工藝流程的基礎(chǔ)上,確定了鍍銀廢料的形態(tài)和產(chǎn)生的原因。通過優(yōu)化鍍銀溶液配方、改變電流密度等方法,減少零件上鍍銀的多余損耗。采用各種回收方法,對鍍銀廢料應(yīng)收盡收。

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