Способ переработки раствора электролитического рафинирования меди

 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использова- ;но в медеэлектролитнрм производстве при переработке никельсодержащих ра.створов электролитического рафинирования меди. Цель изобретения - повышение извлечения и качества товарной катодной меди. Исходный раствор предварительно упаривают до плотности , определяемой выражениями 0,97 f F t,02f, f 1,525-4,4 ЧО-s Ci - 1,9 -lO - Ci - 8,710- С3+ +9,0 1-е 2 +1,8 1-Сз-1,6- - 2 Cj, где С,, - концентрация меди в исходном растворе, г/л: С - концентрагщя никеля в исходном растворе , Г/Л-, С - концентрация серной кислоты в исходном растворе, г/л. Далее проводят кристаллизацию упаренного раствора, при этом получают медный купорос и маточный раствор. Маточный раствор направляют на получение никелевого купороса, а медный купорос направля ют на элекТроэкстракг даю, получая при зтом товарные катоды . 1 табл. $ (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 25 С 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4275258/23-02 (22) 25.05.87 (46) 30. 12.88. Бюп. У 48 (71) Норильский горно-металлургический комбинат им. А.П.Завенягина (72) Е.И.Яшкин, IO.E;Êóäðÿmoâ, А.В.Бугаева, А,Е.Лебедев, О.В.Муравьев, Б.Г.Гулевич; Н.А.Ладин и С.Ф.Ершов (53) 669.334(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 880984, кл. С 01 G 3/10, 1980.

Баймаков Ю.В. и Курин А.И. Электролиз в гидрометаллургии. М.: Металлургия, 1977, с. 67-68. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ РАСТВОРА

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ (57) Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использова;но в медеэлектролитном производстве при переработке никельсодержащих ра„„SU„„1447932 А1 с тв ор он эл ектр олитич ес к or о р афинир ования меди. Цель изобретения — повышение извлечения и качества товарной катодной меди. Исходный раствор предварительно упаривают до плотности, определяемой выражениями

0,97 6 р 4 1,02p, p= 1,525-4,4 "

0 s С, - 1 9104С,2-8 7 10-4C+

+9,0 10 С С g +1,8.10 -С „С -1,6- 10 С С, где С,, - концентрация меди в исходном растворе, r/л: С концентрация никеля в исходном растворе, г/л; С - концентрация серной кислоты в исходном растворе, г/л. Далее проводят кристаллизацию упаренного раствора, при этом получают медный купорос и маточный раствор °

Маточный раствор направляют на получение никелевого купороса, а медный купорос направля от на электроэкстр4к» цию, получая при этом товарные катоды. 1 табл.

1447932

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при переработке отработанного никель- содержащего раствора электролитичес1 кого рафинирования меди.

Цель изобретения — повышение извлечения и качества товарной катодной меди.

Изобретение иллюстрируется следую-10 щими примерами.

Исходный раствор электролита, содержащий 35-60 г/л меди, 10-30 г/л никеля и 100-200 г/л серной кислоты, упаривают до плотности, определяемой по приведенным выражениям. Упаренный раствор охлаждают в кристаллиэаторах до 5-12 С. Пульпу из кристаллизаторов .отфильтровывают с полу1 чением медного купороса и маточного раствора. При этом извлечение меди в медный купорос составляет 60-803, а извлечение никеля не превышает

95 от количества, выводимого с исходным раствором из процесса электро- 25 рафинирования меди. Упаривание раствора до большего, чем 1,02у, значения плотности нецелесообразно, так как при этом значительно возрастает переход никеля в получаемый купорос. 30

Маточный раствор после кристаллизации медного купороса направляют в ванны с нерастворимымн анодами для электроэкстракции меди до остаточной конЦентрации не более 2 г/л. Обезмеженный раствор упаривают и последующей кристаллизацией выделяют нйкеле-, вый купорос. Образующийся концентрированный по серной кислоте раствор возвращают в технологию электрорафинирования меди .

Полученный после унаривания исходного раствора и его кристаллизации медный купорос растворяют в горячей вцде. Образующийся раствор сульфата 45 меди попадает в сборник системы циркуляции электролита отдельных наин электроэкстракцни, работающих с получением высококачественных медных катодов. Высокое качество катодов достигается за счет поддержания состава электролита в ваннах в пределах

30-60 г/л меди, до 14 г/л никеля, 100-200 г/л серной кислоты. Концентрация меди. поддерживается в укаэанных пределах за счет непрерывной подпитки раствором сульфата меди, образующе.гося после растворения медного купороса, а концентрация никеля — за счет вывода незначительной части раство= ра со слива ванн электроэкстракции из системы циркуляции и возвращения его в технологию электрорафинирования меди. Количество никеля, возвращаемого при этом в технологию электрорафинирования меди, равно количеству никепя„ извлекаемого в медный купо-рос. В связи с этим нецелесообразно . упаривание исходного раствора до большего, чем 1,02р, значения плотности, так как это приводит к необходимости соответствующего увеличения объема выводимого на переработку исходного раствора.

Была проведена серия лабораторных опытов с планированием эксперимента.

Был изучен диапазон изменения концентраций компонентов 30-60 г/л меди, 10-30 г/л никеля, 100-200 г/л серной кислоты. Обработка результатов проведенной серии опытов позволила установить эмпирические зависимости, связывающие состав исходно го раствора, плотность упаренного ,раствора,.количество и состав получаемого медного купороса, на основании которых были получены математические .выражения.

Результаты лабораторных опытов были подтверждены опытно-промышленны-. ми испытаниями способа. Испытания проводили на промышленном оборудовании. Исходный раствор упаривали до определенного значения плотности в вакуум — вынарных аппаратах периодического действия с рабочим объемом

5 м . Температура раствора при упа- I ривании 70-80 С, давление О, 1-0,2 атм.

Упаренный раствор сливали в кристал- лизатары с механическим перемешиванием (рабочий объем 3 и }. В кристаллнзаторах раствор охлаждали до о

5-12 С, в результате чего происходило выделение медного купороса. Фильтрование пульпы. производили на нутчфильтрах. Маточный раствор после кристаллизации медного купороса направляли на электрохимическое обезмеживание, в ванны со свинцовыми анодами. Раствор, содержащий не более

2 г/л меди, упаривали до плотности

1,485-1,500 г/см, охлаждали в кристаллизаторах до 5-12 С и фильтровао ли на н утч-фильтрах с получением никелевого купороса. Маточный раствор возвращали в технологию электро рафинирования меди. з 14479

Медный купорос растворяли в горячей воде (t = 60-70 С) в баках с механическим перемешиванием с получением раствора сульфата меди, кото5 рый подавали в циркуляционный сборник ванн электроэкстракцни. Использовали два типа ванн: ящичного типа с прямой циркуляцией электролита, работающие при плотности тока 200210 А/м, и блок-ванны переточного типа, работающие при плотности тока

305-320 А/м .

В ванны завешивали свинцовые аноды толщиной 20 мм и меднь|е листы 15 толщиной 0,4-0,6 мм. Расстояние меж ду одноименными электродами составляло 11015 мм. Скорость циркуляции электролита 20-25 л/мнн в ваннах ящичного типа и 200-300 л/мин в ван- 20 нах переточного типа. Коллоидный режим в ваннах электроэкстракции: 4060 г/т мездрового клея и 80-100 г/т тиомочевины. Коллоиды подавали в циркуляционный сборник непрерывно. 25

Часть раствора (от 10 до 50 м ) со слива ванн электроэкстракции возвращали в технологию элекгрорафинирования меди с целью поддержания концентрации никеля на заданном уровне. 0

Постоянство объема раствора в системе циркуляции, а также, заданные значения концентрат меди и серной кислоты в растворе, поступающем на вход

1 ванн эпектроэкстракции, обеспечивали непрерывной подачей в циркуляцианный сборник раствора сульфата меди, об= разующегося после растворения медного купороса, концентрированной серной.кислоты и воды. Температуру ра- 40 створа в ваннах электроэкстракции поддерживали в пределах 60-65 С с чоиощью теплообменника, расположенного на напорном трубопроводе.

Катоды из ванн электроэкстракции промывали на промывочной машине горячей водой и опробовали согласно требованиям известной методике. Во всех случаях получали катоды 44-56 г.

Результаты опытно-промышленных испытаний предлагаемого способа сведены в таблипу (опыты 1-14).

Испытания известного способа проводили следующим образом.

Исходный раствор направляли на трехстадийное электрохимическос обезмеживание в ваннах с нерастворимою свинцовыми анодами. В ваннах первой стадии обезмеживания концентрация ме 32

4 ди снижалась до 30-35 г/л, в ваннах второй стадии обезмеживания — до

12-18 г/л и в ваннах третьей стадии обезмеживания = до 0,5-2,0 г/л, Конструкция ванн и параметры процесса (плотность тока, скорость циркуляции и температура электролита, межэлектродное расстояние и размеры электродов) соответствовали условиям проведения испытаний предлагаемого способа. Обезмеженный раствор упаривали до плотности 1,48-1,50 г/см, охлаждали в кристаллизаторах до 5-12 С и фильтровали на нутч-фильтрах с получением никелевого купороса и маточного раствора.

Товарные катоды были полученытольК0 в ваннах первой стадии обезмеживания. Катоды промывали водой и опробовали согласно известной методике.

Результаты испытаний известного способа представлены в таблице (опыты 15-20) .

Для обоснования интервала поддержания концентрации меди в растворе при электроэкстракции раствора выделенного медного купороса проведены опыты 21-25, результаты которых представлены в таблице.

Из примеров 15-20 видно, что при переработке растворов электролитического рафинирования меди по известному способу извлечение меди в товарные ,катоды не превышает 20- ОХ в зависимости от концентра ди меди в исходном растворе. Kgoìå того, в примерах 15.20 часть катодов получена низкого качества (марка М1К).

Из примеров 1,5 и 1О видно, что

1 ри переработке растворов электролитического рафинирования меди по предлагаемому способу наиболее оптимальным является упаривание исходного раствора до плотности, определяемой указанным уравнением. В этом случае извлечение меди а катоде марок МОК и .

N0Ky составляет 55-62, что на 20-403 выше, чем при переработке близких по составу растворов по известному спо».. собу. Извлечение никеля в медный купорос при этом не превышает 10 .

Результаты испытаний также показывают, что при упаривании исходного раствора до плотности, определяемой нижним пределом, извлечение меди в катоды во всех случаях превышает

40 .. Для близких по составу раство42 t98 26200 22, 1 „1

49 2!3 33470 19 э 9

4,6.2 t42 35 2S

1,331 1 372 1,399 1,4tf 72

1,337 1 378 te406 1,338 8t

5,3

»о

42. 176 -91350 22,0 !,э

4,Î.

34 143 13680 22,8 0,5 2,7

ltO

ti337 1 ° 378 !е486 fe288 !03

3 130 41

ЗЭ 243 213ЗО 21,6 1,8

129 г,э27 1,368 t,эзэ f!369 79 78

6,0 б 121 39 29

1,364

l,Э2Э

t939f 1,390, 60

20 2 ° 6

7lt

7 t3O 4О 29 133 г,э24 1,363 1,392 1,394 62, 84 6! 280 Згзбо

Ш,ь Э.г

6,4

8 ° 171 4! 29 .9. 260 41 . 29 .10 ttt з9 . !з

64 44 194 . !24!O г,з28. 1,369. 1,S69 1,303»0 гг,э l,a

4,5!

29 1,328 1 369 1,396 1 329 96

47 213 16340 21 0 1,9

23 328 14150, 22,6 0,0

1,288 г,эзе. !,3SS

1,Э22 63

t,337 65

7,2. 41 833 Зе

12 140 40

177

1,337 l,330

27 363 14680 231

l,О

1,9

1,288 г,з28

1,333 1 360 67

84 . 23 377 19690 22, 5

7,5

1,4

13 !8З

1,287 1,327 t,334 1,284 93

6O 20 2Е7 10440

: t3 гбэ 38 94 110 41

21,9 0,5

23,0 0,6

6,О

1,292 1.332 1.З39 t„293 69 6S . 22 24. 8550

5 4

14 . !3!

t3 207" 34

f6 t9S зз 25 17

24»0

125.!

8 192 41. 19 !97 39

182 20 190 4S!

12 l,327 1,368 1,395 1,370 81

1,321 1 368 395 1 370 68

;21,. 143 56 88 !20 56

42 198 21540 22, 1, 1

4,6

42 198 30400 22,! г,г 4,6

112

5 1447932 6 ров это на 7- 18% выше, чем по изве" предлагаемый интервал, имеет место стному способу (примеры 15, 18 и 20) либо низкое (менее 40%) извлечение

При упаривании исходного раство- меди в катоды (пример 8, 13), либо ра до плотности определяемой верх1

5 превышагощее 10% извлечение никеля в ним пределрм уравнений (примеры 6 и медный купорос (примеры 2,7 и 12), 11), извлечение никеля в медный ку- Таким образом, при переработке порос приближается к 15%, но не ttpe раствора электролитического рафинивышает этот предел, что не приводит рования меди по предлагаемому способу

К НЕОбХОдИМОСты ЗНаЧИтЕЛЬНОГО УВЕЛИ- 11! ИЗВЛЕЧЕНИЕ .МЕДИ В тОВарНЫЕ КатОдЫ чения объема перерабатываемого раст- марок МОК и МОКУ возрастает на 7-40% вора. Извлечение меди в товарные по сравнению с известным способом. катоды при этом равно 49-б1%, что на 25 40% выше, чем по известному Формула изобретения способу. 15

В случае упаривания исходного ра- Способ переработки раствора створа до плотности, выходящей за электролитического рафинирования ме7 14ч 7932 ди, включающий электроэкстракцию меди из раствора, упаривание его и кристаллизацию, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения извлечения и качества товарной катодной меди, исходный раствор предварительно упаривают до плотности, определяемой выражениями

Сг — концентрация никеля в исходном растворе, г/л, С 5 — концентрация серной кислоты в исходном растворе, г/л, проводят кристаллизацию упаренного раствора с получением медного купоро1п са, направляемого на электроэкстракцию, н маточного раствора, направляемого на получение никелевого купороса, при этом электроэкстракцию медного купороса ведут при поддержании

1Ь концентрации меди в растворе 3060 г/л.

0,97 У 4 4 1,02У, 10>5 15Э 43 10>

26 43 5 205 310 2$0 $1

1Э>З 162 39 13,3 176 91,6 4620 МОК 82,7 $9>г 17,6

20525 49

22 а7,0 220

32, 42>3 181

315 280 - $5 13>$160 45 13>5 173 92,0 Çll0 Мокр . 66>4 53,3 8,2

42 34,5 145 306 306 50 . 13,6 159 43 13,6 169 92>э 2916 Nle 43,1 4О>2 2,0

99 ..

21 52>5 251 230 25 48 1з,о 170 41 1З,О 182 92> l 3420 НОК7 75,7 55,6 9.3

91>6 2330 16% 79>3 49>З Н 1

19 57 а 264 эго 250 а7 и о 154 4о н о 166

Ззо ЗОО ЗО 13,3 120 42 1Э,S 131

17,8

4.1

91>3 2200 МОК 81,6 42>3

37 T

107 41 44 ° $ 200

»

250 20 43 13 5 165 33 13 5 178

9О,1 2640 ИК

6,6

Зг,э 40,2

l0>1 61Р

34 48,1 221

3,9

200 20 44 3, S 182 ° Зб S> 7 190 90,9 2770 We

60 23, 24,4 34 О

22 26 о 370

19 . 22,8 382

298 2560 12,$ 116 51 12,5 126 93>3 ЗН0 WOy 74>3 66>6 10>1

18>Кр 79 1 43>9, 16>0

21ЗО квк 41,0 36,2 2,6

213 300 62 7>$112 5$7>5 125 91>7 зоб 256 49 13, 1. нз.,аз. 13, »55

9S 2

66 . 37 211

301

92> 1 1800 ЮК 43,6- 46>0 3>3

11 0 170 37 11 1 18О

210 20 . .43

65 38 22,9.

36,7

11o00I юк/

I3OOO 781К

1200/ NIKI

I308o ппк

Ноо/ loKI.

rmO 7юк

/1726 «/м1к

67,Э

Вз,б

Зв,э

Щг

21>9

91 ° 1

20,6

69>4

32,2

8,5

13 165. iS 1З 172 81.З

26 43> $205 310

25О. 65 10 105 6! 10 110 93> 1

62 26 аэ.з гоз з1о

1,525-4,4. 10 С,-1,9 ° 109 С . -8,7 "10 f СЗ + 9,0 10 С1 ÑZ +

+1 8-10- 5.C, C, — — 1 6-10 ЗС C 3„, где С1 — концентрация меди и исходном растворе, г/л

36OI .80Kl

Лгоо IwK

18507 юк!

/900 I @1K квжд» 76 6 р>аа>>>с К 76„O

»p»r a>i.

ВЗТ>>с>В> ъа>>аюз

>раба» аа сада р>>ссра>>еса

f447932

° 3 М, 26 10 1,331 19370 1,406 1в336 26eÇ

В ФИМВай ееее ВоафаайВа ВеаафВВФ Ваеоава аваИФВВОВайа Вфаефеа «We O аеоеаеав ййаВ7ЕЕМЗВВ6 В aaWSe «acta а фбааоВВЗИВаВ аа ЕВВ

, >ааааа еавва (ао ееее6 враеаае sososaa э та@веце, отаоеаиваеа s ауее9оеу, рааввв завив eo6ee6).

26в МвЗ 94 26 110 ° 1,337 1в376 1 ° 406 1вЗЗФ 26,3

ЗЭВ 91,3- М 36 11О 1,337 1,370 1,406 1,336 26ЭЗ

97 47 190 9423 .22 1 з 4

97 47 !96 ММ 22 1,3 . 4

97,47 . 190 9426 22 1,Э 4

1447932 продолжение таблицы

X4,à 61,0 9,2

34;Э 40,г 9,2

Составитель Л.Рякина

Редактор И.Недолуженко Техред-ц.Ходанич Корректор Л.Патай

Закаэ 6813/32

Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

Проиэводственно-колиграф39ческое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

234 26

244 26

26 0 46,6 202,3 2$2,0 2$0 60 4 2 120 30 6,2 .165 93,4, 1403 ЮЭ

26,0 46эб 202э3 2$2фО 4000 30 4,4 143 30 беб 14$90вб 1469еЭ Юй

26 В 46,6, 202 3 2$2,0 4000 60 6,1 14360 6,1 16694,4. 1601,$ Юй