Способ регенерации промывных растворов для медных осадков

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®rz

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

К A ВТОРСКОМУ С8ИДЕТЕПЬСТВУ

W, кВт v/

12 (21) 3800687/23-26 (22) 24.08.84 (46) 30.05.86. Бюл. № 20 (72) А. А. Карменов, М. Ш. Шарипов, Д. Н. Абишев, Е. Е. Ергожин, У. А. Турумбетов, С. Т. Шалбаева, К. С. Тынышбаев, А. Т. Тайжанов и В. М. Голиков (53) 621.357.1 (088.8) (56) Борбат В. Ф., Юшков И. Г. Электролитическое рафинирование никельсодержащей меди. М.: Металлургия, 1975, с. 69—

77.

Любман Н. Я. и др. Очистка медьсодержащих растворов методом электродиализа. — Цветная металлургия, 1972, № 4, с. 27 — 28. (54) (57) 1. СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ПРОМЫВНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ МЕДНЫХ

ОСАДКОВ электродиализом с подачей pere„„SU„„1233896 А1 (5ц 4 B 01 D 13/02, С 025 В I/00 //

С 25 С 1 12 нерационного раствора в тракты концентрата и диализата электродиализатора, отличающий ся тем, что, с целью обеспечения возможности регенерации промывных растворов, содержащих органические ПАВ, электролиз ведут до концентрации меди в растворе в тракте диализата 0,40 — -0,45 кг/м, а раствор из тракта концентрата подают на обработку в катодную камеру диафрагменного электролизера с анионитовой мембраной, электролиз ведут до рН 10 12 и полученный раствор смешивают с раствором из тракта диализата.

2. Способ по í. 1, отличающппгя тем, что, с целью обеспечения минимального расхода электроэнергии, регенерационный раст- а

С> вор подают в тракты диализата и концентрата в объемном соотношении 14- — 18 1.

1233896

Электродиализ, i = 80 А/м

Опыт, Яо

Продолжительность

Q»

А.ч

Объемы, мл

Продолжительность

Wiggy,В, /мз

Д:К опыта, ч опыта, ч

5,0 0,64 1820 180 10:1 3,0 2,03 6,5

5,3 0,67 1865 135 14:1 3,7 2,03 6,5

5,5 0,70

1880 !20 16:1 4 5 2,03 6,5

4 5 6 0,72 1895 105 18: i 4,8 2,03 6 5

5 5,8 0,75 1905 95 20:1 5,8 2,03 6,5

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к области электролитического производства металлической меди (компактной и порошковой).

Целью изобретения является обеспечение возможности регенерации промывных растворов, содержащих органические ПАВ.

Сущность способа заключается в следующем.

При подаче промывной воды в многокамерный электродиализатор из растворов в тракте диализата в раствор тракта концентрата через мембраны переносятся все ионные компоненты (Cu, Н+, М+, Na+ и

5044 ), тогда как алкиларилсульфоновая (или нафтеновая) кислота (HR) остается в исходном растворе. В камере концентрата накапливаются и концентрируются сульфаты меди, никеля, натрия, а также серная кислота. Концентрация их зависит от соотношения Д:К. Содержание NaR здесь не изменяетсяя. 20

Полученный в тракте диализата раствор очищен от ионов, но алкил-арилсульфоновая (или нафтеновая) кислота, накапливающаяся там, не обладает моющей активностью.

Для восстановления моющей активности необходимо добавить в него едкий натр, который и получается при переработке (концентрата) смеси сульфатов меди, никеля, натрия и серной кислоты в двухкамерном электролизере. При подаче этого раствора в качестве католита на катоде осаждается металлическая медь в виде порошка, при зо рН 3 — 4 начинается осаждение и металлического никеля также в виде порошка.

Через анионитовую мембрану извлекаются сульфат-ионы, из-за чего в катодной камере остается щелочной раствор, содержащий алкиларилсульфонат или нафтенат.

Добавление этого раствора в диализат восстанавливает моющую активность раствора.

Введением расчетного количества щелочи можно восстановить его моющую активность, т. е. превратить содержащуюся там кислоту в соль, но в этом случае теряется часть органических ПАВ, содержащаяся в концентрате, а это (учитывая то, что растворы в тракты диализата и концентрата подаются в соотношениях Д:К= (14 — 8):1 составляет 5,6 — 7,1% от общего количества моющих ПАВ. Введение щелочи не обеспечивает достигаемых результатов — - полной регенерации промывных растворов, содержащих органические ПАВ.

Эффективность любого электрохимического процесса определяется расходом электроэнергии. В предлагаемом способе она состоит из суммы ее расходов: на электродиализ и двухкамерный электролиз.

На чертеже показана зависимость расхода электроэнергии на переработку 1 м промывного раствора, где 1 — расход электроэнергии на электродиализ, 2 — на электролиз, 3 — - суммарный расход, в зависимости от соотношения Д:К.

Из этих данных следует, что наименьший суммарный расход электроэнергии наблюдается при Д:К= (14 — 18):1, что и позволило выбрать именно этот интервал соотношения я Д: К.

Значения рН 10 — 12 соответствуют растворам ФаОН с концентрациями 0,5 — 2,5 кг/м соответственно. Добавление их восстанавливает моющую активность раствора (диализата), превратив алкиларилсульфоновую кислоту в алкиларилсульфонат натрия

НаОН+ HR NaR+ Н О

При соотношении Д:К=14:1 необходимо доводить рН до 10, а при Д:К=18:1 до 12.

В анолите, куда подается раствор, содержащий 3 — -5 кг/м серной кислоты, по мере опыта накапливается серная кислота, которая по достижении ее концентрации 50—

1233896

4 зд + Получено, г

1 зл-з

Объемы, мл рН метал- металлиличес- ческаго " зл-з, 1,1 кВт. ч/мЗ кВт. ч/мЗ катоКатолит Анолит кой меди лита после опыта никеля

180

250

9,5 9,0 12,0 2,90

100 6,4 10, 1 2. 95

11,0 5,4 9,8 2,91

12,0 5,2 10,0 2,90

12 5 5 0 10 8 2 88

1,37 i 35

250

1,38

250

120

1,38

105

250

1,37

250

1,37

60 кг/мз, пригодна для добавления в электролит в процессе рафинирования меди.

Экспериментальная установка состояла из 20-камерного электродиализатора с графитовыми электродами и с чередующимися анионитовыми и катионитовыми мембранами и пяти двухкамерных электролизеров и со свинцовыми анодами и медными катодами, камеры которых разделены анионитовой мембраной. Использовались катионитовая мембрана марки МК вЂ” 40 л и анионитовая марки МА-41 л. Рабочая площадь каждого электрода и мембраны в мембранных аппаратах по 16 см .

В таблице приведены результаты опытов по электродиализу и электролизу.

В опытах 1 — 5 для регенерации взяты растворы после промывки катодов, содержащие, кг/мз: медь 1,9; никель 0,9; серная кислота 1,5; натрий 1,3 и алкиларилсульфоновый анион Я ) 0,8. На каждый опыт взяли по 2 л раствора. Эти растворы делили в определенных соотношениях (см. таблицу) на 2 части и подавали в соответствующие тракты электродиализатора, где они рециркулировали до достижения концентрации меди в диализате 0,40 — 0,45 кг/м .

Концентрат, полученный электродиализом, направляется в катодные камеры двухкамерных электролизеров. После окончания электролиза этот раствор смешивали с диализатом и эта смесь использовалась для промывки медных катодов.

В опытах 6 и 7 для регенерации взяты растворы, содержащие, кг/м, медь 1,7; натрий 2,4; серная кислота 2,5 и нафтенат аниона 1,5. Опыты проводили в том же порядке, как с предыдущим раствором.

Условия проведения опытов и их результаты сведены в таблицу. Кроме этого, в каждом опыте получены по 250 мл раствора, содержащего 56,2 — 60,0 кг/м серной кислоты.

Злектролиз i = 400 A/м

Промывка медных осадков этими растворамм и показал а следующее.

Растворы, полученные в опытах 2 4 и

5, 6 обеспечивают качественную промывку и стабилизацию медных осадков.

Раствор, полученный в опыте I, не пригоден для промывки медных катодов, так как из-за нехватки щелочи в неМ содержится некоторое количество нерастворенного ПАВ.

Раствор опыта 5 при промывке на катодах дает зеленый налет, что связано с избытком щелочи, из-за чего пленка электролита дает гидроокиси металлов.

Таким образом, переработка промывоч15 ных растворов, содержащих органические

ПАВ, предлагаемым способом позволяет полностью устранить попадание промывочных растворов, содержащих вредные для окружающей среды органические вещества, в стоки.

Кроме того, благодаря обеспечению возврата моющих веществ в цикл промывки практически полностью исключается расход органических ПАВ. Соотношение Д:К= (14—

18):1 обеспечивает минимальный суммарный расход электроэнергии на процесс регенерации этих растворов.

Соблюдение рН концентрата в области

10 — 12 при смешивании его с диализатом обеспечивает качественную промывку катодов без образования налета гидроксидо или пленки нерастворившихся ПАВ на поверхности товарного продукта — металлической меди. Применение способа llo3k30ëHет сделать технологию промывки м2Tаллическпх медных осадков полностью безотходной, а также получить из растворов после промывки медных катодов процесса электрорафинировация меди металлический никель, который известными способами не извлекался.

1233896

Объемы, мл

Д К Д:К ность ность

6 5,6 0,72 1895 105 18:1 4,8 2,03 6,5

7 5,3

0,67 1865 135 14:1 3,8 2,03 6,5

Опыт, У

Продолжительопыта, ч

Электродиализ, i 80 А/м

4»

Я»

А ч

< а в кВт/м

Продолжительопыта, ч а, А ч

1233896

Продолжение таблицы

Электролиз 1 400 А/и

РН к

Католит Анолит л л о

Получено, г

Объемы, мл металлического никеля ел-p > кВт °

Вт. ч/мз

/м атоита осле лыта

105

250 12,0 5,2 10,0 2,50

250 10 0 6 2 10 0 2 53

135

Составитель О. Зобнин

Редактор А. Гулько Техред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 2676/4 Ти рамс 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4