Tárgyszavak: réz; felhasználás; feldolgozás; reciklálás; kísérletek.



Hasonló dokumentumok
Elektrokémia. A nemesfém elemek és egymással képzett vegyületeik

Laboratóriumi technikus laboratóriumi technikus Drog és toxikológiai

A kén tartalmú vegyületeket lúggal főzve szulfid ionok keletkeznek, amelyek az Pb(II) ionokkal a korábban tanultak szerint fekete csapadékot adnak.

Hővisszanyerés a sütödékben

1. táblázat. Szórt bevonatokhoz használható fémek és kerámiaanyagok jellemzői

Tárgyszavak: fénycső; higany; pirometallurgia; hidrometallurgia.

O k t a t á si Hivatal

Interkerám Kft Kecskemét, Parasztfőiskola 12. A recept szerint bemért nyersanyagok keverékét 1400 C-on, olvasztókemencében

Épületgépészeti csőanyagok kiválasztási szempontjai és szereléstechnikája. Épületgépészeti kivitelezési ismeretek szeptember 6.

Korrózióálló acélok zománcozása Barta Emil, Lampart Vegyipari Gépgyár Rt. 8. MZE konferencia, Szeged, 1996

A 2007/2008. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny második fordulójának feladatlapja. KÉMIÁBÓL I. kategóriában ÚTMUTATÓ

ÉSZAK-DUNÁNTÚLI KÖRNYEZETVÉDELMI, TERMÉSZETVÉDELMI ÉS VÍZÜGYI FELÜGYELŐSÉG Hatósági Engedélyezési Iroda - Környezetvédelmi Engedélyezési Osztály

KOMPOSZTÁLÁS, KÜLÖNÖS TEKINTETTEL A SZENNYVÍZISZAPRA

ZALAEGERSZEG VÁROS LEVEGİTERHELTSÉGI SZINTJÉNEK CSÖKKENTÉSÉT SZOLGÁLÓ. Szombathely, 2013.

2. A MIKROBÁK ÉS SZAPORÍTÁSUK

HULLADÉK ÉGETÉS X. Előadás anyag

1. Atomspektroszkópia

Az infravörös spektroszkópia analitikai alkalmazása

Korszerű szénerőművek helyzete a világban

SZAKÁLL SÁNDOR, ÁsVÁNY- És kőzettan ALAPJAI

1. feladat Összesen: 10 pont. 2. feladat Összesen: 6 pont. 3. feladat Összesen: 18 pont

KONDUKTOMETRIÁS MÉRÉSEK

Írta: Kovács Csaba december 11. csütörtök, 20:51 - Módosítás: február 14. vasárnap, 15:44

GÁZMINŐSÉGEK VIZSGÁLATA AZ EGYSÉGES EURÓPAI GÁZSZOLGÁLTATÁSI SZABVÁNY VONATKOZÁSÁBAN

Redoxi reakciók Elektrokémiai alapok Műszaki kémia, Anyagtan I előadás

Kémiai és fizikai kémiai ismeretek és számítások

MAGYAR RÉZPIACI KÖZPONT Budapest, Pf. 62 Telefon , Fax

100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%.

Új műszaki és nagy teljesítményű alapanyagok

A vas-oxidok redukciós folyamatainak termodinamikája

Tárgyszavak: munkanélküliség; árnyékgazdaság; feketemunka; adócsalás; járulék; foglalkoztatás; munkaerőpiac.

1. Melyik az az elem, amelynek csak egy természetes izotópja van? 2. Melyik vegyület molekulájában van az összes atom egy síkban?

Kapuvári szennyvíztelep intenzifikálása (példa egy rendszer minőségi és mennyiségi hatékonyságának növelésére kis ráfordítással)

A tűzoltás módjai. A nem tökéletes égéskor keletkező mérgező anyagok

ismerd meg! A galvánelemekrõl II. rész

Elektrokémia a kémiai rendszerek és az elektromos áram kölcsönhatása

KÉMIA 10. Osztály I. FORDULÓ

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

A kémiai egyensúlyi rendszerek

Többkomponensű rendszerek I.

1. feladat Összesen: 10 pont

Életünk az energia 2.

DUNAÚJVÁROSI FŐISKOLA ANYAGTUDOMÁNYI ÉS GÉPÉSZETI INTÉZET. Gyártástechnológia. Dr. Palotás Béla

Témavezető neve Földiné dr. Polyák lára.. A téma címe Komplex vízkezelés természetbarát anyagokkal A kutatás időtartama:

BUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM Anyagtudomány és Technológia Tanszék. Hőkezelés 2. (PhD) féléves házi feladat. Acélok cementálása. Thiele Ádám WTOSJ2

A tej tisztítása, a zsírtartalom beállítása, a tej előtárolása

Korrózió elleni védelem: TŰZIHORGANYZÁS

HASZNÁLATI UTASÍTÁS és jótállási jegy 2055 típusú légmosó készülékhez

Tárgyszavak: öntött poliamid; prototípus; kis sorozatok gyártása; NylonMold eljárás; Forma1 modell; K2004; vízmelegítő fűtőblokkja; új PA-típusok.

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Környezetbarát gumihulladék-feldolgozás Kaposváron

SALGÓTARJÁNI MADÁCH IMRE GIMNÁZIUM 3100 Salgótarján, Arany János út 12. Pedagógiai program. Kémia tantárgy kerettanterve

Mszaki zománc egy high-tech anyag Dipl. Ing. Daniel Renger, De Dietrich Process Sistems Mitteilungen,

Az ózonréteg sérülése

Tárgy: 14/514-12/2007. számú határozat javítása

Alsó-Tisza-vidéki Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyel ség

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1996

1 modul 2. lecke: Nikkel alapú szuperötvözetek

Kémiai reakciók Műszaki kémia, Anyagtan I. 11. előadás

A TEVÉKENYSÉG ÉS KAPCSOLÓDÓ LÉTESÍTMÉNYEK (Te) LAFARGE Magyarország Kft. királyegyházai cementgyárának egységes környezethasználati engedélye

Bepárlás. Vegyipari és biomérnöki műveletek segédanyag Simándi Béla, Székely Edit BME, Kémiai és Környezeti Folyamatmérnöki Tanszék

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

A korrózió elleni védekezés módszerei. Megfelelő szerkezeti anyag alkalmazása

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA. 1. ábra

Kezelési útmutató az üzemeltető számára Logano G221

B. feladat elvégzendő és nem elvégzendő kísérletei, kísérletleírásai. 1. Cink reakciói

KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

HD 150 HD 200 HD 300 HD 400 HD 500 HD 800 HD 1000 ÁLLÓ ELHELYEZÉSŰ, ZÁRTRENDSZERŰ, TÖBBCÉLÜ FELHASZNÁLÁSRA MELEGVÍZTÁROLÓK

KÉMIA TEMATIKUS ÉRTÉKELİ FELADATLAPOK. 9. osztály A változat

7. előadás

Javítókulcs (Kémia emelt szintű feladatsor)

MŰANYAGOK ALKALMAZÁSA

KÉMIA ÍRÁSBELI ÉRETTSÉGI- FELVÉTELI FELADATOK 1998

Tájékoztató. Értékelés. 100% = 100 pont A VIZSGAFELADAT MEGOLDÁSÁRA JAVASOLT %-OS EREDMÉNY: EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 40%.

Az új szja törvénnyel kapcsolatos béralkalmazkodási lépések a kisés közepes vállalkozások körében

XX. OXIGÉNTARTALMÚ SZERVES VEGYÜLETEK

A javításhoz kb. az érettségi feladatok javítása az útmutató irányelv. Részpontszámok adhatók. Más, de helyes gondolatmenetet is el kell fogadni!

NÖVÉNYI HATÓANYAGOK KINYERÉSE SZUPERKRITIKUS EXTRAKCIÓVAL

HASZNÁLATI UTASÍTÁS és jótállási jegy AOS 2071 típusú légtisztító-párásító készülékhez

KÖZÉP-DUNÁNTÚLI KÖRNYEZETVÉDELMI ÉS TERMÉSZETVÉDELMI FELÜGYELŐSÉG

FEJÉR MEGYE KÖZGYŐLÉSÉNEK JÚNIUS 28-I ÜLÉSÉRE

Kazánok. Hőigények csoportosítása és jellemzőik. Hőhordozó közegek, jellemzőik és főbb alkalmazási területeik

A vas- és acélhulladékok piacának alakulása

AZ ELEKTROKÉMIA VÁLOGATOTT ALKALMAZÁSI TERÜLETEI

Környezetvédelem (KM002_1)

MAGYAR ÉLELMISZERKÖNYV (Codex Alimentarius Hungaricus)

Biogáz Biometán vagy bioföldgáz: Bio-CNG

A NŐK GAZDASÁGI AKTIVITÁSA ÉS FOGLALKOZTATOTTSÁGA*

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Klasszikus analitikai módszerek:

Kémia emelt szintű érettségi írásbeli vizsga ELEMZÉS (BARANYA) ÉS AJÁNLÁS KÉSZÍTETTE: NAGY MÁRIA

Aminosavak, peptidek, fehérjék

BIOMASSZA ANYAGISMERET

Alsó-Tisza-vidéki Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyel ség

Adatgyőjtés, mérési alapok, a környezetgazdálkodás fontosabb mőszerei

FONTOS BIZTONSÁGI ELŐÍRÁSOK VESZÉLY: FIGYELEM:

II. 2.) A szállítható nem veszélyes hulladékok megnevezése, EWC kódja és mennyisége:

6. A TALAJ KÉMIAI TULAJDONSÁGAI. Dr. Varga Csaba

Különböző fényforrások (UV,VIS, IR) működési alapjai, legújabb fejlesztések

2.3. A rendez pályaudvarok és rendez állomások vonat-összeállítási tervének kidolgozása A vonatközlekedési terv modellje

Átírás:

NEMVASFÉMEK, NEMES- ÉS RITKAFÉMEK HULLADÉKAI 3.3 A réz újrahasznosítása Tárgyszavak: réz; felhasználás; feldolgozás; reciklálás; kísérletek. A réz története A réz egy ma alig ismert korszak, a kőkorszak után közvetlenül következő rézkorszak nevét adta. A rézből szerszámokat, fegyvereket készítettek. A bronzkor is közvetlen összefüggésben áll a rézzel: a bronz ugyanis nem más, mint réz és ón ötvözete. Másik ötvözete a réznek a sárgaréz, amely réz és cink vegyülete. Rézből, nikkelből és cinkből áll az újezüst (alpakka). A régi egyiptomiak voltak az elsők, akik a rezet más fémekkel keverték. Ebből az időből és régióból származik a világ legrégibb rézcsöve is, korát kb. 4700 évre becsülik. Tiszta réz fém elsősorban az USA-ban a Felső-tavaknál, az Uralban és Új-Mexikóban fordul elő. A legnagyobb rézbányák Észak-Amerika tóvidékén, az USA déli részén, Ausztráliában, Kínában, Zambiában és Afrika déli részén, Dél-Amerika nyugati partvidékén, főleg Chilében és Peruban, valamint Mexikóban, Kazahsztánban és Üzbegisztánban találhatók. Európában a réz előfordulása Lengyelországra korlátozódik. Németországban csak csekély mennyiségben található, a lelőhelyek kimerültek, vagy bányászatuk már nem gazdaságos. A réz jelentősége A réz hasznosságának felfedezésével egyidőben újrafeldolgozása is megkezdődött. Az ércből újra és újra nehéz munkával történő szennyezett réz kinyerése helyett az emberek az egyszerűbb utat választották: a rézből készült szerszámokat vagy más tárgyakat újra megolvasztották, és új eszközökké, edényekké vagy ékszerekké dolgozták fel. Akkor is és most is a rezet formálhatósága, nyújthatósága, tartóssága és ellenállóképessége miatt becsülik. A vörösen csillogó anyagnak emellett a mai modern kor számára igen fontos tulajdonsága is van: a kétségtelenül jóval drágább ezüst után a legjobb hőés áramvezető. A napkollektorokban az abszorbeáló felületek 90%-ban 0,2

mm vastag rézlemezből állnak, amelyet legtöbbször krómmal vagy titánoxiddal vonnak be. A réz részaránya 100% lehet a fűtési rendszer kiegészítésére és vízmelegítésre szolgáló napelem csatlakozóvezetékeiben, szivattyúiban, vezérlőkábeleiben, záróberendezéseiben és hőcserélőiben. Termikus vezetőképessége alapján a réz a fűtőberendezésekben és klímatechnikában is jelentős alkotóelem. A hightechnek szüksége van a rézre Réz nélkül az autóvezetőnek újra kerékpárra kellene ülnie. Egy középkategóriájú kocsi elektronikájához, illetve elektronikusan üzemelő berendezéseihez mintegy 1 km-nyi rézkábelt használnak fel. A nagy, közép- és kisfeszültségű hálózatokban, elektromos motorokban, generátorokban, transzformátorokban és számítógépekben a réz gondoskodik a gyors vezetésről. Minél kisebbek lesznek a mai készülékek, annál fontosabb a réz: a félvezető chip egyre vékonyabb és szűkebb huzaljában a réz biztosítja a gyors jelátvitelt. Így tehát a rádió, televízió is rézfelvevők. Mindezek alapján megállapítható: a réz figyelemreméltó karriert futott be, felhasználási palettája a szerszámkészítésre használt fémdarabtól a magas szintű technika alapanyagáig terjed. Az elektronikai ipar mellett a réz legfőbb felhasználója kereken 40%-kal az építőipar. A német építtetők több mint fele rézcsöveket és összekötőket épít be az ivóvíz-szerelvényekbe. Az építtetők több mint kétharmada a fűtésszerelékeknél is rezet használ fel. Az ok: a rézcsövek nem törékenyek, higiénikusak (mivel gátolják a baktériumok növekedését), tűz esetén nem fejlesztenek mérgező gázokat, önmaguk nem égnek. A réznél is érvényes az a mottó, hogy minél öregebb, annál nagyszerűbb. A rézen idővel védőréteg képződik: ez a zöldes bevonat a nedves levegőn képződő bázikus réz-karbonát a templomtetőkről ismert ún. patina amely megóvja a fémet a korróziós károktól. A rézhulladék keresett anyag Amilyen sok a réz felhasználási lehetősége, olyan sokféle a rézhulladék keletkezésének forrása. A hulladék a rézelőállítás értékes nyersanyaga. 2001- ben Németországban rézkoncentrátumból mintegy 316 E t finomított rezet, fémhulladékból és más réztartalmú reciklált anyagból kb. 380 E t rezet állítottak elő. A rézhulladékot három csoportba osztják: az új fémhulladékhoz számítanak a nagyobb szennyezettség nélküli termelési hulladékok, pl. az érmék sajtolásánál, forgácsolásnál keletkező rézhulladékok. A régi hulladékok közé sorolják a nagy réztartalmú termékeket, pl. a kábelt, autóhűtőt, csöveket és lemezeket. A maradékokhoz és köztestermékekhez tartoznak pl. a réztartalmú fémforgácsok, reszelékek, filterporok és galvániszapok.

A félkészáru üzemekben és öntödékben közvetlenül beolvasztott új fémhulladékokkal ellentétben a régi hulladékokat, köztes termékeket és maradékokat az újrahasznosításhoz feldarabolással, aprítással, vagy a porszerű anyagokat összepréseléssel (pelletizálás, brikettálás) elő kell készíteni. A rézkábelt például először elválasztják a műanyag burkolattól. A kábeleket darabolókban aprítják, ezután a műanyagot és rezet mechanikusan választják el egymástól. A forgácsokat, filterporokat, hulladék fémeket, ötvözési hulladékokat vagy finom eloszlású szekunder anyagokat rézkohókban úgynevezett pirometallurgiai kohósítással rézanóddá dolgozzák fel. Az eltérő réztartalmú anyagok különböző technológiai folyamatokon mennek keresztül, a rezet elválasztják a kísérő fémektől (ón, ólom, cink, vas, nikkel). Ez történik az elektronikai hulladékok feldolgozásánál keletkező nemesfémek esetében is. A hagyományos recikláló kohó aknás kemencékből, konverterekből és anódkemencékből áll. Az anyag réztartalma határozza meg, hogy a feldolgozáskor hány technológiai folyamaton kell átmennie. Minél nagyobb a réztartalom, annál kevesebb lépésre van szükség. Komplex feldolgozás A réztartalmú porokat és salakokat az aknás kemencében koksszal és vastartalmú anyagokkal együtt beolvasztják. A keletkező feketeréz 80% rezet tartalmaz. A cink, ón és ólom a folyamat alatt elpárolog, a szűrőberendezésben oxidformában marad vissza. A keletkezett cink-oxiddal vagy ón cinktartalmú keverékoxiddal ónötvözetet nyernek. Az aknás kemence salakját építőanyagként pl. útépítésre használják. A feketerezet ezután az értékes ötvözethulladékkal együtt finomítják. A kísérőelemeket itt is oxidokká alakítják, és fémet, nyersanyagot nyernek belőle. A konverter salakot aknás kemencében használják fel. A konverterben kapott fém réztartalma 96%. Az anódkemencében ezt tovább tisztítják és koncentrálják. Ennek a lépésnek és ezzel a nyerskohósításnak a végén a keletkezett anódlemez réztartalma már 99%. A villamosipar termékei számára azonban ez a tisztaság még nem elég, emiatt még elektrolízisben hidrometallurgiai feldolgozásra is sor kerül. Az anódlemezeket olyan 20%-os kénsavoldatba függesztik, amelyben már függ egy nemesacél lemez. A réz ezután ehhez a lemezhez vándorol. Kb. egy hét múlva a réteg olyan vastag, hogy a nemesacéltól elválasztható. A végtermék így egy 50 kgos katódlemez 99,99% rézzel. A Londoni Fémbörzén (LME) csak ezt a minőséget regisztrálják, ezt lehet megfelelően eladni, kereskedni vele. 1 kg réz ára 2001-ben 1,578 USD volt, 1996 97-ben ez az ár még jóval magasabb, 2,300 USD volt.

Az elektrolízis során az anódrézben lévő kísérőelemek: arany, ezüst, platina feldúsulnak, nemesfémnyerés céljára nyersanyagot szolgáltatnak. A nikkel az elektrolitban oldatba megy, nikkel-szulfát keletkezik. A Deutsche Kupferinstitut felmérte, hogy valamennyi, valamikor kitermelt réz jó 80%-a az újrahasznosításnak köszönhetően ma még használatban van. Mindenki táskájában van réz Ehhez a 80%-hoz tartozhat saját pénztárcánk tartalma az euró is. A réz mindig is alkotóeleme volt a pénzérméknek, volt a DEM-ben is, pl. az 50 pfenniges és az 1 márkás pénzérme is 75%-ban rézből állt. A következő két évben mintegy 30 Mrd érmét össztömegben 100 E tonnát újrahasznosítanak, összességében az euró használati területén több mint 100 Mrd érmét újrafeldolgoznak. A régi pfennig és márka érméket tiszta rézzé dolgozzák fel, így nyersanyagot nyernek az euró előállításához. A 10, 20 és 50 centes darabok majdnem 90% rezet tartalmaznak. A 17 Mrd érme beolvasztására és átalakítására Hamburgban a Norddeutsche Affinerie (NA) kapott megbízást. Innovatív reciklálási eljárás Az NA leányvállalata, a Kayser AG kohászati üzem Lünenben az elmúlt év februárja óta a réz újrahasznosításának még inkább környezetkímélő, energiatakarékosabb és gazdaságosabb eljárását jelentő új rendszert próbál ki, ez a Kayser Recycling System (KRS). A rendszer összefogja az aknás kemencében végbemenő folyamatot és a gépegységben történő átalakítást. Felülről egy 15 m hosszú merülőlándzsát vezetnek a kemencébe, amely energiát szállít, a levegőt és oxigént vezeti be. Itt oxidálják az ónt és ólmot, a kapcsolódó ónkeverék kemencében ón ólom ötvözetté dolgozzák fel. A KRS folyamat után 95%-os nyers réz keletkezik, amelyet anódkemencében tisztítanak tovább. Réz és cink kinyerése oldataikból A fémek újrahasznosításánál szerepet kap a fémeknek, így pl. a réznek és cinknek oldataikból való kinyerése. A réz- és cinktartalmú anyagok kilúgozásakor keletkező nagy cinktartalmú oldatokból csak korlátozott lehetőség van a réz elektrolitikus leválasztására. A réztelenítő elektrolízishez kapcsolódó cinknyerő elektrolízisnél a maradék réz eltávolítása az anódnál képződő kénsav miatt addig nem végezhető el, míg az oldatot a megfelelő ph-értékre nem semlegesítik. A jelenlegi technikai színvonal két lehetőséget kínál: az egyik szerint a savat mészkővel semle-

gesítik, a másik megoldás a bepárlás. Az irodalomból és üzemeltetési tapasztalatokból ismertek mindkét eljárás hátrányai. A következőkben olyan technológiai lehetőség kerül bemutatásra, amely költségkímélő, gyors, kevésbé energiaigényes és hulladék nélküli eljárás. Az eljárás elvi alapja, hogy amennyiben egy só két egymással keveredő oldószerben különbözőképpen oldódik, a megfelelő sókristályok kiválását az oldhatóságot csökkentő oldószer hozzáadásával elősegítik. Például használt pácléből aceton hozzáadására a vas-szulfát 95%-a kikristályosodik. Sok szervetlen só különböző alkoholokban való oldhatatlanságát több kutató vizsgálta. Ginnings és Chen vizsgálták a KCl és (NH 4 ) 2 SO 4 vizes izopropanol-oldatokból történő kikristályosodását. A CuCl 2 etanol víz keverékben való oldódását Seidell vizsgálta. Thompson és Mostad az NH 4 NO 3 és KNO 3 propanololdatokból való kristályosodásáról közölt eredményeket. Egy közlemény szerint fonodai kádakból metanol-hozzáadással vízmentes glaubersót választottak ki. A cink-szulfát semleges és kénsavas cinkoldatból etanol hozzáadásával előidézett kristályosodását behatóan először Yazawa és Eguchi vizsgálta. Eguchi, Okada és Yazawa munkája tartalmazta először azt a javaslatot, hogy a hidrometallurgiai cinkelőállításhoz energiatakarékos eljárásként a kisózásnak ezt a módját alkalmazzák. Az alkoholok hatása a kristályosodás mértékére metanol etanol propanol sorrendben nő. A felhasználandó alkohol fajtáját meghatározó legfontosabb kritériumok azonban a forráspont és az oxidálhatóság. Az alkoholok forráspontja a fent említett sorrendben nő (CH 3 OH: 64,5 ºC, C 2 H 5 OH: 78,39 ºC, C 3 H 7 OH: 97,0 ºC), ugyanilyen sorrendben nő a desztillációnál az energetikai és a berendezéssel kapcsolatos ráfordítás. Ha a kezelendő oldatok akár kis mennyiségben is kénsavat tartalmaznak, a csökkenő molekulatömeggel növekvő oxidálhatóság miatt a metanol felhasználása nem jön szóba. Az etanol kénsav víz oldattal való érintkezésénél viszont nem jön létre kémiai reakció, amíg a vizes fázis kénsavkoncentrációja nem lépi túl a 343 g H 2 SO 4 /l koncentrációt. Telített oldatok esetén a fém-szulfátok etanol hozzáadásával kiváltott kristályosodásának reakciómechanizmusáról az erre vonatkozó irodalomban nincsenek információk. Általánosságban azonban elfogadható, hogy az ionok szolvátburkát vízzel elegyedő szerves oldószerek fellazítják, illetve leszakítják. Az ezen a területen meglévő teoretikus ismerethiány miatt az oldhatósági egyensúlyról adatszerzés szinte kizárólag az érintett anyagrendszerekre vonatkozó kísérleti vizsgálatokkal történik. Az együtt kicsapódott szulfátkristályokból a réz és cink szelektív kinyerésére a vizsgálatot végzők újszerű eljárást javasolnak. A fontosabb részfolyamatokat a szulfátsók termikus bomlása, a keletkezett oxidkeverék szelektív redukciója és a részben redukált anyag szelektív kioldása jelentik. Már régóta számos kinetikai és termodinamikai adat áll rendelkezésre a szulfátok stabili-

tási határairól, a különböző oxidok redukciójáról, a réz- és cink-oxid kilúgozási tulajdonságairól. A hulladékmentes réz- és cinkkinyerési technológia egyes részfolyamatainak sorrend szerinti összeállítása azonban csak e munka kereteiben történt meg. Kísérletek A kitűzött célok és mérési módszerek szerint az alábbi kristályosodási kísérleteket végezték: cink-szulfát és réz-szulfát etanoltartalmú oldatokban való oldhatósági határainak meghatározása, kénsavas és kénsavmentes oldatokból történő fém-szulfát-kivonás meghatározása. Előzetesen három különböző koncentrációjú (0 2,0 M) kénsavoldattal cinkés réz-szulfát oldatokat (Mercktől, legtisztább, deionizált víz) készítettek elő, és ezekhez meghatározott arányban 99%-os etanolt adtak. A kristályosítási hőmérsékletet állandóan 10 C-on, 15 C-on, illetve 20 C-on tartották. A kristályosodás elindulásának elősegítésére minden esetben kénsavoldatot adtak az etanolhoz. A nagy alkoholfölösleg miatt kezdetben képződő finomkristályok ha az adott körülmények között a telítettségi határt nem érték el a hozzáadás befejezése után ismét feloldódtak. A keverék előállítása után a reakcióedényeket kézzel összerázták, és a termodinamikai egyensúly beállásához 72 órát állandó hőmérsékleten tartották. A kapott oldhatósági értékek az eredeti szulfátoldatoknak azt a fémkoncentrációját mutatták, amelynél etanol hozzáadása után még éppen megfigyelhető volt a kristályosodás vagy a maradandó zavarosság. A megfelelő értékek meghatározásához egyre kisebb koncentrációkülönbségű oldatokat készítettek. A 0,5 g Zn/ l és a 0,25 g Zn/ l oldatok közti kristályosodási különbségek így pl. optikailag jól érzékelhetők voltak. A szulfátoldat kiindulási koncentrációja és a sókihozatal közti összefüggés vizsgálata érdekében egy másik módszerrel mérték a 60 100 g Zn/ l és a 0,2-40 g Cu/ l koncentrációjú oldatok kristályosodási jellemzőit. A kristályosodás egy duplafalú 2 literes üvegreaktorban ment végbe. Ezt a módszert alkalmazták a sárgarézhulladék kilúgozásánál és a szintetikus oldatoknál is. Az üvegreaktort termosztáttal (Haake D 8) temperálták. A szűrés speciális készítésű, vákuumcsatlakozású berendezésben történt. A szilárd anyag képződés és a meghatározhatatlan térfogatcsökkenés miatt a kiindulási anyagok és a sótalanított oldatok koncentrációja között nem állt fenn megfogható kapcsolat. Ezért a finomítvánnyal nem végeztek további analitikai méréseket. A rátapadó nedvesség miatt a kikristályosodott anyag bemérése is megbízhatatlannak bizonyult. Csak a kristályok feloldásával és a kapott oldatok atomabszorpciós spektrométerrel történő elemzésével (ill. EDTA-val való titrálással) sikerült (3% eltéréssel) reprodukálható értékeket kapni.

A kapott szulfátkristályokat tokoskemencében gázelszívással 900 ºC-ra felmelegítették, és a szennyezett gázt két sorba kapcsolt gázmosó edényben jód-, ill. kálium-hidroxid-oldattal elnyelették. A kicsapódott szulfátok termikus tulajdonságainak meghatározására egy DTA/TGA-készülék szolgált (Rigaku Thermoflex, Typ HT). A redukciót csőkemencében (Heracus, ROF 50) CO, H 2, ill. C 3 H 8 (minden esetben 2,7 l gáz/h) hozzávezetése mellett 4 cm átmérőjű csőben végezték. A kioldási kísérleteket 1 l űrtartalmú duplafalú üvegszűrővel, N 2 gázáramban végezték. A kísérleteket sematikusan az 1. ábra mutatja. A rézport és a cink-szulfát oldatot AAS készülékkel elemezték. keverő termosztát keverő termosztát termikus bontás, és szelektív redukálás üvegfritt duplafalú üvegreaktor N 2 duplafalú üvegreaktor 1. ábra A kísérlet sematikus ábrázolása Kísérletek eredménye Cink- és réz-szulfát oldhatósági határai etanoltartalmú oldatokban Az etanoltartalmú oldatokban a cink-szulfát oldhatósága 12 20-szor nagyobb, mint a réz-szulfáté. A kénsavnak a réz-szulfát kristályosodására gyakorolt gátló hatása sokkal kifejezettebb, mint a cink-szulfát kristályosodása esetében. Kis mennyiségű etanol hozzáadásánál megfigyelték, hogy a cink-szulfát hosszú, egymástól távol álló, pálca alakú, átlátszó kristályokat képez. Ezzel szemben a réz-szulfát-oldatból rövid, prizma alakú, éles szegélyű kék kristályok váltak ki. Feleslegben lévő etanol esetében mindkét oldatból nagyon finom, szálszerű kristályokból álló pelyhes anyag képződött.

Izodimorf réz cink-szulfátok kristályosodása Bár az etanoltartalmú oldatban lévő réz-szulfát sokkal rosszabbul oldódik, mint a cink-szulfát, lehetségesnek tűnik, hogy ha nem cél a cink-szulfát nagyarányú kikristályosítása vagyis 45% (max.) alatti alkoholmennyiség hozzáadása esetén, megállítják az egyidejű réz-szulfát-kristályosodást. A sótalanítandó cink-szulfát-oldatok 200 ppm 40 g Cu/l-t tartalmaztak. Kénsavmentes oldatokból alig van lehetőség a réz-szulfát és cink-szulfát szelektív kristályosodásának elérésére. 100 g cink/l-es oldatban a réz maradéktalanul kristályos állapotba megy át. Alacsony rézkoncentrációnál kénsav jelenléte mellett sem akadályozható meg a réz-szulfát 100%-os együttkristályosodása. Feltűnő azonban, hogy növekvő kénsavkoncentrációnál a görbe nem minimum ponton, hanem minimum zónán halad át. A kristályosodási minimumzóna 49 g H 2 SO 4 /l-es oldatnál 5 g Cu/l-ig terjed, 98 g H 2 SO 4 /l-es oldatnál 7 g Cu/ l-ig. 7 g Cu/l-től emelkedik a görbe, és 15 g Cu/l-től az oldat egész réz-szulfát-tartalma a cink-szulfáttal együtt 100%-ban kikristályosodik. Eredmények értékelése A cink-szulfát és réz-szulfát etanol hozzáadása mellett kiváltott kristályosításnál ha a kiindulási oldat nem tartalmaz kénsavat nem mutat szelektivitást. Az oldat megfelelő Cu 2+ Zn 2+ arányainak beállásánál már Retgers három kristálytanilag különböző Cu Zn keverékkristályt figyelt meg. A kristály réztartalma a görbe leszálló ágán (a minimumtól balra) állandó marad, ami egyúttal azt jelenti, hogy a sótalanított oldatban a rézkoncentráció állandó marad. A kristályokban az állandó réztartalom, illetve Cu/Zn arány arra mutat rá, hogy 0 és 2,5% Cu-tartalom (kénsav nélkül), 0 és 1,5% Cu (49 g H 2 SO 4 /l oldat), illetve 0 és 1,2% Cu-tartalom között (98 g H 2 SO 4 /l oldat) a réz-szulfát izodimorf együttkristályosodása történik. A görbe másik ága (a minimumtól jobbra) megfelel az oldhatósági határ túllépésével adott feltételek között előidézett réz-szulfát kristályosodásnak. Az eredményeket tekintve a magas cinkkoncentrációjú kénsavtartalmú kiindulási oldatok alkalmasabbnak bizonyulnak az etanollal kiváltott kristályosodásra. 70 73% cink-szulfát-képződéssel szemben itt minimális (1,2 1,5%) réz-szulfát együttkristályosodás van, míg a kiindulási oldatban a réztartalom 4,0 6,5 g Cu/l-t érhet el. 100 g Zn/l, 30 g Cu/l és <10 g H 2 SO 4 /l oldatokban 35% etanol hozzáadása mellett a kristályosodás mértéke cink-szulfátra 95%, réz-szulfátra 100%. Így célszerűnek tűnik arra figyelni, hogy a sárgaréz reszelék kilúgozásánál lehetőleg semleges végoldatok keletkezzenek. A kicsapódott fém-szulfátok szűrése után olyan oldat marad vissza, amely tartalmazza a maradék fémionokat, etanolban és kénsavban feldúsul. A

sótalanított oldatból az etanol egyszerű desztillációval eltávolítható, sőt a kénsav jelenléte csaknem abszolút alkohol desztillációját teszi lehetővé. A szulfátoldatok alkohollal történő sótalanítása alternatívájának a vízbepárlással történő kristályosításhoz képest több előnye van: pl. 1 l 100 g Zn/l koncentrációjú ZnSO 4 oldat 20 ºC-on 80% fémhozammal kristályosítható, ha 587 g (37%) etanolt adnak hozzá. Mivel a cink-szulfát oldhatósága vízben 20 ºC-on megfelel 223 g Zn/ l koncentrációnak, kb. 910 g vizet kell elpárologtatni ahhoz, hogy ugyanolyan oldatból azonos mennyiségű kristályosodott anyagot nyerjenek. A bepárláshoz etanol esetében 6,2 kj/g Zn, víz esetén 25,7 kj/g Zn szükséges. Cink-szulfát- és kénsavtartalmú oldatokból a víz leválasztásához 180 ºC körüli hőmérsékletre van szükség (980 g H 2 SO 4 /l-nek 150 ºC-nál a gőznyomása csak 0,01 Pa). Etanol desztillációjánál ez 82 102 ºC között van. Mivel a savmentes szulfátoldatok sokkal kisebb alkoholmennyiség hozzáadásával kristályosíthatók, az energiaráfordítás is sokkal kisebb. Az egyetlen, bizonyos nehézséggel járó technológiai lépés a szulfátsók termikus bontása. 150 250 C között a szulfátok saját maradék kristályvizükben megolvadnak, és egy olyan pépes massza keletkezik, amely magasabb hőmérsékleten extrém kemény darabokká alakul át. A termikus bontási kísérleteket 10 cm átmérőjű, 11 cm hosszú forgócsöves kemencében végezték. Az újrahasznosítás jelentősége A fentiekben leírt fémkinyerési kísérletek arra irányultak, hogy az értékes fémet itt pl. a rezet különböző fémtartalmú anyagokból minél nagyobb arányban, ugyanakkor minél kisebb ráfordítással, hulladék keletkezése nélkül nyerjék ki. Jelenleg világszerte évente 15 M t rezet használnak fel, egyedül Németországban 1,7 M t-t. Itt 2000-ben 770 E t finomított rezet és rézöntési ötvözetet állítottak elő. A félkész termék és fémöntvény 2 M t körül volt. A gyártás és a réz első feldolgozásának forgalma 7,5 Mrd EUR-t tett ki, az ezen a területen foglalkoztatottak száma 20 E fő volt. A recikláló kohók üzemeltetőinek egyre több rézhulladékra van szükségük. 2010-ig a Kayser művek az autó- és elektronikai szektorban 25%, az energia területén 35%, a telekommunikációban 200%-os növekedéssel számol. Összességében Európában a rézszükséglet a 2002. évi 4 M t-ról 2012- ben 5,4 M t-ra emelkedhet, ami 35% növekedést jelent. A rézhulladék mennyisége azonban visszaesést mutat: Oroszországból 200 E t rézhulladékot szállítottak Németországba. Időközben azonban az ország a rézre vonatkozóan magas védővámot állapított meg, ezzel védi saját

piacát. A stagnáló konjunktúra is kihat a rézpiacra: az emberek kevesebb autót, számítógépet vásárolnak, megtartják a régi készülékeket. Az építőipar csaknem teljesen padlón van a régi épületek lebontása normál esetben fontos faktor a rézhulladék mennyisége szempontjából. Jó gazdasági helyzetben az építkezések és ezzel együtt a rézfeldolgozás is jobban mennek. A recikláló kohók jelenleg mind érzékelik ezeket a tényezőket, hatásuk megmutatkozik mind a rézhulladék beszerzésénél, mind az újrahasznosított réz mennyiségének csökkenésénél. A rézszükséglet ebben valamennyi szakértő egyetért hosszú távon tovább emelkedik, és ezzel a réz újrahasznosítása egyre nagyobb szerephez jut. Talán a zsebünkben is olyan pénzdarab csörög, amelyet szekunder rézből állítottak elő. Már százszor beolvaszthatták, és talán eredetileg egy kőkorszaki szerszám volt. (Dr. Csokonay Józsefné) Gürmen, S.; Timur, S.; Duman, I.: Gewinnung von Kupfer und Zink aus Fällprodukten. = Metall, 57. k. 1 2. sz. 2003. p. 40 44. Abgekupfert. = Recycling Magazin, 58. k. 3. sz. 2003. p. 8 11.