鍍銀漂洗水回收工藝探究

張宏軍

（新東北電氣集團高壓開關有限公司，遼寧 沈陽 110027）

電鍍廠在生產中往往會產生大量的廢水，包括前處理過程中的高濃度酸堿廢液和電鍍過程中的低濃度漂洗廢水[1]。電鍍的種類繁多，成分復雜，廢水中含大量有機物與各種金屬鹽，如有毒有害的鎘、鉻、鉛，以及金、銀等貴金屬[2-3]。鍍種不同，廢水中的成分也不同。在高壓開關設備中，為了保證零部件的導電效果，減小接觸電阻，在零部件的電接觸面鍍一層銀。高壓開關鍍銀特點是大部分零部件局部鍍銀、零件體積較大、鍍銀銀層較厚。某高壓開關廠每年需要5 000 kg 銀用于零部件鍍銀。為了減少電鍍時間，大部分廠家采用中高濃度溶液，溶液中銀和氰化物質量濃度較高。

電鍍廠現有鍍銀廢水處理流程如圖1 所示，采用回收槽進行溶液的回收，同時二級漂洗槽漂洗。現有廢水處理流程中存在的問題有：鍍銀槽蒸發量小于回收槽中回收水量，回收槽中的回收水不能完全被利用；回收水槽中的銀質量濃度逐漸升高，導致洗水槽內廢水中含銀量也增高，低銀廢水未經提取便直接排放到污水中。其原因包括：一是在電鍍線設計時未考慮低濃度漂洗水的回收，二是回收漂洗水會增加漂洗槽數量，增加漂洗時間和電鍍線長度。

圖1 現有鍍銀廢水處理流程

鍍銀廢水，其處理方法很多，有金屬置換法、化學沉淀法、電沉積法、離子交換法、吸附法等方法回收金屬銀[4]。氰化鍍銀漂洗水中銀含量低，水量大，直接回收的經濟效益不高。這是低濃度廢水直接進入到污水處理系統中的原因。本文以鍍銀洗水回收為出發點，在電鍍線上，采用多級逆流漂洗，對回收水蒸發回用和電解提銀的相結合的工藝，處理鍍銀洗水，既減少水的用量，又回收溶液中銀和藥液。

1 水洗槽的數量

回收洗水中的溶液，首先應減少新鮮水的用量。因此，在設計時采用單獨的水槽，而不選用連在一起內部聯通的水槽，洗水槽中藥液保持濃度梯度。

鍍銀漂洗水中含有銀，活性炭吸附、離子交換法、電解沉積法，只能回收溶液中的金屬銀[5]。采用多級漂洗，洗水不排放。而將一級回收槽中的回收水蒸發濃縮，濃縮液補加到鍍銀槽中，即節省水又能夠回收藥液。

水洗槽數量通過公式（1）計算：

式中：C—漂洗水中藥液的質量濃度；

C0—鍍槽藥液的質量濃度；

a—水洗槽數量；

a!—a的階乘；

n—水洗次數；

V1—每洗一次帶出溶液的體積；

V—水洗槽中水的體積。

從公式中可以得出，在C0、V、V1一定時，C與a、n有關。

根據《電鍍污染物排放標準》（GB 21900—2008）的要求（表1）[6]，設定末端水槽的質量濃度極限。

表1 銀和氰化物排放標準

CN-100 g·L-1，Ag+50 g·L-1，每次帶出溶液V1=1 L，水洗槽中水體積V=1 500 L，每天按照鍍48 槽零部件，根據公式（2）和（3）計算結果，可以得到水洗槽數量、水洗次數、水槽內溶液質量濃度的關系，見表2。

帶入數據得公式（3）：

表2 水洗槽數量、水洗次數、水槽內溶液濃度的關系

末端漂洗水的質量濃度，應該低于某個質量濃度限值，以確保工件的漂洗質量。漂洗殘留的廢液質量濃度高時，零件表面鍍層發花，并留有水印，影響鍍層的外觀質量，甚至導致零件在存放過程中發生腐蝕現象。質量濃度低時，浪費水，同時增加蒸發處理負擔。在這里設計末端污水的質量濃度與廢水排放口的質量濃度相同，此時，末端漂洗水即使不進行處理也能達到直接排放的標準。

從表2 可以看出末尾水槽中溶液質量濃度達到設計標準時與每天所鍍零件槽數關系。水槽的數量越多，末端水槽需要換水的時間越長，鍍銀生產線也越長。當6 個水槽時，每天鍍48 槽零件，需要12 天，末端水槽溶液質量濃度才能達到設計標準，此時末端水槽CN-質量濃度0.5 mg·L-1，Ag+質量濃度 0.25 mg·L-1。第一個水槽Ag+質量濃度29.54 g·L-1，CN-質量濃度59.07 g·L-1，工件共帶出廢液587 L，此時只需將第一個水槽的回收水濃縮一半，補充到鍍槽中，達到水平衡。水槽數量也可以根據實際的產能增加。

2 水槽體積

由公式（1）得出（4）：

每天鍍槽數為48 個，計算結果見表3。

表3 水槽容積與達到設計質量濃度所需水洗天數的關系

末尾水槽內溶液的質量濃度達到設計質量濃度所經過的水洗天數與水槽的容積成正比。相同體積清洗水的槽數（級數）越多，漂洗水的利用率越高。雖然，大的洗水槽換水的時間更長，但會增加蒸發濃縮的水量。從表中3 得出，水槽應與鍍槽容積相同或稍小一些。

3 回收水的蒸發濃縮

水洗槽質量濃度達到設計質量濃度時，首先將水洗槽內的回收水由水泵抽入到預熱器預熱，預熱的回收水引入到蒸發器中，在蒸發器內蒸發、濃縮，蒸發后回收水最終的質量濃度以能夠補充到鍍槽中為宜，過量的蒸發需要消耗更多的能量，應盡量減少增發量，以降低能耗。

蒸發器可以選擇單級蒸發器和多級蒸發器，單級蒸發器蒸發每噸水需要消耗一噸新鮮的蒸汽，多級蒸發器五效蒸發每噸水消耗大約0.3～0.4 t 新鮮蒸汽[7]。電鍍回收水的蒸發濃縮選用多級蒸發器，蒸發器的級數應根據實際生產情況選用設備，蒸發級數越多設備越復雜。多級蒸發器只是提高了能量的利用效率，并不能減少能量的使用，越復雜的蒸發器設備投資越高[8]。

蒸發過程中，打開過濾機，將蒸發液中的灰塵、雜質過濾掉。蒸發的冷凝水是純水，可以用于配電鍍藥槽或清洗零件使用。

4 電解法回收銀

電解法是利用電化學原理回收金屬，一般應用在質量濃度較高的電鍍廢水中[9]。當生產任務增加，回收水的處理天數變短，水量增大時，需要將回收水蒸發至更高的質量濃度，才能與鍍槽損失的溶液體積達到平衡。此時，蒸發濃縮需要的能量增大，成本增加，可以直接將回收水電解提銀[10]。濃縮水量與電解提銀水量的比例，可根據實際能耗成本投入與產出進行調節，尋找平衡點。

回收水中溶液的成分與電鍍槽相同，只是質量濃度比較低，電解法在處理含銀廢液的時候不需要額外的加入其他藥劑，完全可以與電鍍槽共用一臺整流電源，電解回收銀的原理與電鍍銀的原理相同，操作簡單。當然，也可以使用專業的電解回收機。由于溶液質量濃度發生變化，電解回收的銀與電鍍零件上的銀外觀不同，呈現粗糙、結合力差的特點。電解回收銀后，水中有電解陰極板上掉落的銀顆粒，需要過濾處理。

5 電鍍線設備排布

圖2 為電鍍線排布。

圖2 電鍍線排布

鍍銀后的零件采用多級水洗槽漂洗，各水槽內部不連通，當最末端水槽6 中漂洗水質量濃度達到一定時，將最前端的洗水槽1 的漂洗水蒸發后補充到鍍槽中。按圖2 中的順序依次6→5→4→3→2→1的抽取下一級的漂洗水到上一級水洗槽中，最末端的水槽補充新水。

6 結論

1）增加電鍍銀洗水槽的數量，洗水槽的數量大于6 級時，可更利于降低漂洗水中廢液的濃度梯度。

2）水洗槽的容積應小于鍍槽的容積，可減少需要蒸發水的體積。

3）蒸發應選擇多效蒸發器，但蒸發器的級數越高設備越貴，應根據實際生產情況進行選擇。

4）回收水量增大，采用蒸發濃縮成本上升時，對多余的回收水采用電解法回收銀。