PROCEDIMIENTO PARA EL FUNCIONAMIENTO CON ESCASA CANTIDAD DE AGUAS RESIDUALES DE UN BAÑO ALCALINO DE CINC-NÍQUEL.

Procedimiento para el funcionamiento con escasa cantidad de aguas residuales de un baño galvánico alcalino para depositar revestimientos de cinc-níquel sobre una pieza de trabajo,

en el cual - el baño (1) presenta un ánodo (2) y un cátodo (3) - el anolito (5) está separado del catolito alcalino (6) por una membrana intercambiadora de iones (4) y - el catolito alcalino (6) presenta iones de cinc, iones de níquel y agentes complejantes, caracterizado porque - se depura el catolito (6) de los agentes complejantes que se enriquecen a causa del funcionamiento del baño, conduciendo a un evaporador las cantidades de catolito (7) a depurar y concentrándolas, hasta que el electrólito (7) forma una fase orgánica (9a, 13a, 13b), - se libera de sulfatos el electrólito (7, 9b), precipitando aquéllos

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento con escasa cantidad de aguas residuales de un baño alcalino de cinc-níquel, así como a un sistema de mantenimiento del baño.

Frente a los ácidos, los baños alcalinos de cinc-níquel tienen la ventaja de que los contenidos de níquel en las capas de aleación permanecen esencialmente constantes incluso en el caso de bajas densidades de corriente, lo que constituye una especial ventaja para aplicaciones en tambor. Además, los electrolitos alcalinos de cinc-níquel presentan una mejor distribución de metal. Por estas ventajas, los electrolitos alcalinos de cinc-níquel son amplia y preferiblemente utilizados. Los electrolitos alcalinos de cinc-níquel deben contener agentes complejantes tales como, por ejemplo, aminas alifáticas, que mantienen en disolución los iones de níquel. Si no se emplease ningún agente complejante, el níquel precipitaría como hidróxido de níquel. Por tanto, los agentes complejantes son absolutamente necesarios. Sin embargo, los baños alcalinos de cinc-níquel conocidos en el estado de la técnica presentan algunos inconvenientes a causa de dicha necesidad.

Al cabo de algunas semanas de funcionamiento del baño, se puede detectar cianuro en el electrólito alcalino, aunque el electrólito sea en sí carente de cianuro. La formación de cianuro es atribuible a la degradación oxidativa del agente complejante en el ánodo. Los productos que se originan por esta causa reducen el rendimiento de corriente y con ello la productividad del baño, y dificultan el tratamiento de las aguas residuales. Además del cianuro, como productos de degradación del agente complejante se originan también oxalato y carbonato. En la Figura 1 se muestra un esquema sinóptico. La acumulación de cianuro requiere la renovación regular del baño y un tratamiento especial de las aguas residuales, que repercuten considerablemente en los costes de funcionamiento del baño. Esto es así, tanto más cuanto que las aguas residuales presentan además una concentración muy elevada de sustancias orgánicas y la depuración del cianuro se ve dificultada al tener un valor de demanda química de oxígeno (DBO) de aproximadamente 15.000 a 20.000 mg/l. Por ello, el respeto de los valores para aguas de vertido establecidos por el legislador es posible sólo mediante la adición de cantidades considerables de productos químicos.

Por todo ello, los electrólitos conocidos en el estado de la técnica tienen una escasa duración, lo que acarrea la formación de espesores de capa irregulares. Por tanto, se debe renovar regularmente el electrólito y desecharlo (unos 1000 L/semana). Un inconveniente adicional de estos baños, en lo referente a su economía, reside también en el apreciable incremento de volumen que se produce durante el funcionamiento del baño. El incremento de volumen está causado por la necesaria adición dosificada de disolución de alcalina, disolución de complejo de níquel y abrillantador. En la Figura 2 se muestra un esquema sinóptico. Hasta ahora, el incremento de volumen ha sido percibido como inconveniente sólo de manera limitada, ya que gracias a dicho incremento el cianuro inevitablemente originado en el baño se diluye.

Los problemas han sido resueltos ya de manera ventajosa, en lo que se refiere a los productos de degradación, por una membrana intercambiadora de iones. El principio está descrito en el documento DE 198 34 353. La membrana impide la descomposición oxidativa de las aminas, con lo cual no son detectables los productos de degradación, tales como en especial cianuro y oxalato, incluso durante un funcionamiento prolongado del baño.

Por tanto, la tecnología de membrana ha mejorado significativamente los baños alcalinos de cinc-níquel anteriormente conocidos. Sin embargo, continúa existiendo el problema del incremento de volumen del baño. Esto constituye un problema porque dicho incremento eleva considerablemente las cantidades de aguas residuales que deben ser desechadas. Además, incluso con el empleo de la membrana inevitablemente se van enriqueciendo los agentes complejantes, ya que el níquel se aporta al baño en combinación con agentes complejantes, y el níquel pero no el agente complejante - es consumido continuamente en la deposición de la capa. Una concentración demasiado elevada de agente complejante tiene efectos perjudiciales sobre la calidad de las capas, ya que aquél se reúne en los cátodos y allí puede separase como aceite. A causa de esta separación como aceite se forma una película sobre la superficie del cátodo, que impide la posterior deposición de metal, y por tanto empeora considerablemente la calidad del revestimiento depositado. Este se vuelve áspero y sin brillo. Este efecto aparece en especial en el caso de elevadas densidades de corriente. Por ello, para poder depositar los revestimientos desde el baño con calidad constante, incluso a lo largo de períodos de tiempo prolongados, se hace necesario eliminar las sustancias orgánicas del baño. Estas sustancias aumentan también la carga de las aguas residuales. Durante el funcionamiento del baño se eleva además la concentración de sulfatos, ya que el níquel es aportado usualmente en forma de sulfato de níquel. Las disoluciones de níquel contienen aproximadamente 85 g/l de níquel y el sulfato correspondiente. Usualmente se añaden al electrólito unos 10 - 15 L de disolución de níquel por cada 10.000 Ah, de manera que la concentración en el baño crece enormemente. Los sulfatos pueden precipitar como sales y de este modo afectar perjudicialmente a la composición del baño y por ende a la calidad de las capas. Además, disminuyen la solubilidad del agente complejante y por tanto favorecen la perniciosa separación del mismo como aceite en la película catódica. En consecuencia, tales sustancias deben considerarse como productos de desecho, que perturban el funcionamiento del baño y hacen que el electrólito deba ser continuamente renovado, lo cual resulta perjudicial para los costes. No existe ninguna solución satisfactoria para la eliminación de los productos de desecho.

Por tanto, la presente invención tiene como objeto poner a disposición un procedimiento y un sistema para el funcionamiento de un baño alcalino de cinc-níquel, con el cual se puedan ahorrar cantidades de aguas residuales y mediante el cual se puedan eliminar sustancias enriquecidas que entorpecen el funcionamiento del baño.

Este objeto se consigue mediante el procedimiento de acuerdo con la invención. El baño alcalino que debe ser hecho funcionar, desde el cual se depositan galvánicamente los revestimientos de cinc-níquel, presenta la configuración típica, con un ánodo y un cátodo. Presenta además una membrana intercambiadora de iones que separa el anolito del catolito alcalino. El catolito alcalino, que corresponde al electrólito de cinc-níquel propiamente dicho, presenta la química habitual, es decir, entre otros, iones de cinc, iones de níquel y agente complejante, con el fin de mantener en solución especialmente los iones de níquel en el medio alcalino.

La depuración del electrólito se lleva a cabo, de acuerdo con la invención, conduciendo a un evaporador el catolito (electrólito de cinc-níquel) a purificar, y concentrándolo allí. Sorprendentemente, se ha puesto de manifiesto que de esta manera no sólo se concentra el electrólito, sino que también desciende la solubilidad de los agentes complejantes. En cuanto el electrólito ha sido suficientemente concentrado, las aminas en exceso ya no son solubles. En este punto se forma una fase sobre el electrólito, en la cual sobrenadan las sustancias orgánicas. Esta fase orgánica puede separarse fácilmente del electrólito. De acuerdo con la invención, se libera el electrólito de sulfatos en exceso, precipitándolos y desechándolos.

El electrólito liberado de acuerdo con la invención de sustancias orgánicas en exceso y sales, y por tanto regenerado, puede ser reutilizado y devuelto al catolito. Esto tiene la ventaja de que el procedimiento permite la ejecución en circuito y ahorra cantidades de aguas residuales y de electrólito. Tal ejecución en circuito no es posible con los electrólitos conocidos en el estado de la técnica. El mantenimiento del baño de acuerdo con la invención tiene como consecuencia que permanecen constantes a lo largo de un período prolongado los altos rendimientos de corriente (en torno al 70%) posibles. De este modo disminuyen los tiempos de exposición necesarios y, en consecuencia, aumenta considerablemente la capacidad de revestimiento. La evaporación y precipitación de los productos de desecho constituye, además, un ahorro de energía... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el funcionamiento con escasa cantidad de aguas residuales de un baño galvánico alcalino para depositar revestimientos de cinc-níquel sobre una pieza de trabajo, en el cual

- el baño (1) presenta un ánodo (2) y un cátodo (3)

- el anolito (5) está separado del catolito alcalino (6) por una membrana intercambiadora de iones (4) y

- el catolito alcalino (6) presenta iones de cinc, iones de níquel y agentes complejantes,

caracterizado porque

- se depura el catolito (6) de los agentes complejantes que se enriquecen a causa del funcionamiento del baño, conduciendo a un evaporador las cantidades de catolito (7) a depurar y concentrándolas, hasta que el electrólito

(7) forma una fase orgánica (9a, 13a, 13b),

- se libera de sulfatos el electrólito (7, 9b), precipitando aquéllos.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se conduce el electrólito (7, 9b) a un cristalizador (10) en el cual se enfría por debajo de 10°C, preferiblemente 5°C, para precipitar los sulfatos.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque los sulfatos del electrólito (7, 9b) se precipitan en un evaporador.

4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el electrólito depurado (11, 13c) se devuelve al catolito (6) del baño (1).

5. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la fase orgánica (9a) separada se devuelve a los componentes de níquel del baño.

6. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el destilado producido por el proceso de evaporación se añade al agua de aclarado.

7. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se somete el anolito (5) a una reposición de líquido, siendo realizada esta reposición de manera cíclica.

8. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque al menos partes del catolito (6) se tratan una vez por semana.

9. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los sulfatos se precipitan mediante un agente precipitante.

10. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se conduce el agua de aclarado (12) al evaporador (8) y se concentra.

11. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque se conducen las cantidades de catolito a depurar (7) a un evaporador (8) y son concentradas, hasta que los agentes complejantes forman una fase orgánica y los sulfatos precipitan en forma de sal con el contraión de la disolución de álcali, formando la fase orgánica con las sales de sulfato capas (13a, 13b) que son separadas del electrólito (13c) pobre en sulfato y en sustancias orgánicas, siendo devuelto el electrólito depurado (13c) al catolito (6).

12. Sistema de mantenimiento de un baño galvánico alcalino (1), en el cual

- el baño (1) presenta un ánodo (2) y un cátodo (3)

- el anolito (5) está separado del catolito alcalino (6) por una membrana intercambiadora de iones (4) y

- el catolito alcalino (6) presenta iones de cinc, iones de níquel y agentes complejantes,

caracterizado porque

- el sistema presenta un evaporador (8) en el cual las cantidades de catolito (7) a depurar son concentradas, hasta que el electrólito (7) forma una fase orgánica (9a), que puede ser separada del electrólito restante (9b),

- el sistema presenta una unidad de precipitación (10) en la cual se libera de sulfatos el electrólito (7, 9b), precipitando aquéllos en forma de sal.

13. Sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque la unidad de precipitación es un cristalizador (10) que presenta una unidad enfriadora.

14. Sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque la unidad de precipitación es un evaporador.