Способ очистки сульфата меди

 

Изобретение относится к способам очистки сульфата меди от примесей и может найти применение в химической промышленности при производстве меди сернокислой пятиводной реактивных квалификаций и в цветной металлургии при производстве технического медного купороса повышенной степени чистоты по примеси железа. Целью изобретения является сниженив потерь сульфата меди и сокращение отходов производства при сохранении высокой степени очистки. Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем обработку сульфата меди перекисью водорода с последующим введением комплексообразователя. кристаллизацией и отделением продукта , в качестве комплексообразователя используют нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) с последующим добавлением активированного угля в массовом соотношении НТФ: активированный уголь 1:(1т2) и отделением осадка, а процесс комплексообразования ведут при рН 1,5-2,0. 1 з.п.ф-лы, .1 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 01 G 3/10

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4775983/26 (22) 23.10.89 (46) 15.04.92. Бюл, N. 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт реактивов и химически чистых материалов для электронной техники (72) 3.Е. Батура, Г.А, Кречмер, B,È, Лукьянова и М.Е. Голоденко (53) 661:856.532(088.8) (56) Патент США N 3985856, кл, 423-43, 1976.

Технологический регламент М-22-81.

Производство меди сернокислой пятиводной, Михайловский завод химреактивов, 1981. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ СУЛЬФАТА МЕДИ (57) Изобретение относится к способам очистки сульфата меди от примесей и может найти применение в химической промышленности при производстве меди сернокисИзобретение относится к очистке сульфата меди от примеси железа и может найти применение в химической промышленности при производстве меди сернокислой пятиводной реактивных квалификаций и в цветной металлургии при производстве медного купороса повышенной степени чистоты по примеси железа.

Известно техническое решение, заключающееся в очистке сульфата меди от примеси двухвалентного железа путем окисления его в трехвалентное перекисью водорода с последующей обработкой комп, . Ю„„1726381 А1 лой пятиводной реактивных квалификаций и в цветной металлургии при производстве технического медного купороса повышенной степени чистоты по примеси железа. Целью изобретения является снижение потерь сульфата меди и сокращение отходов производства при сохранении высокой степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе, включающем обработку сульфата меди перекисью водорода с последующим введением комплексообразователя, кристаллизацией и отделением продукта, в качестве комплексообразователя используют нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) с последующим добавлением активированного угля в массовом соотношении НТФ; активированный уголь = 1:(1-2) и отделением осадка, а процесс комплексообразования ведут при рН = 1,5 — 2,0. 1 з.п.ф-лы,,1 табл. лексообразователем — фтористым натрием — при 80. С, приводящей к переводу трехваа лентного железа в растворимый комплекс гексафторферрат (III) натрия.

Несмотря на то, что известный способ очистки обеспечивает высокое качество продукта, он имеет существенные недостатки, связанные с накоплением примеси железа, а также натрия и фтора в маточном растворе, По этому методу при кристаллизации меди сернокислой 97 — 98% примеси железа остается в маточном растворе.

Накопление железа в маточном растворе

1726381

0н, -ОН

СН вЂ” Р (больше 0,2 ) не позволяет использовать его для растворения исходного продукта и создать непрерывный технологический процесс, Отработанные маточные растворы выводятся из производственного цикла, что приводит к потерям продукта и загрязнению окружающей среды.

Целью изобретения является снижение потерь сульфата меди и сокращения отходов производства при сохранении высокой степени очистки.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему обработку раствора сульфата меди перекисью водорода с последующим введением комплексообразователя, кристаллизацией и отделением продукта, в качестве комплексообразователя используют нитрилотриметилфосфоновую кислоту (НТФ) с последующим добавлением активированного угля в массовом соотношении НТФ:активированный уголь = 1:(1 — 2) и отделением осадка, а процесс комплексообразования ведут при рН 1,5 — 2,0. При взаимодействии Fe с НТФ при рН 1,5 — 2,0 и стехиометрическом соотношении ком понентов происходит образование труднорастворимого комплекса, что позволяет выводить примесь железа из технологического цикла. Реакция протекает по следующей схеме:

ОН О !!,, )!

СН2-Р -О-Fe P ,г

О о сн, и — СН - Р= Ге — Π— P — СН вЂ” И

0 ц

НО О

0Н

СН Р О 2

СН

, Г 1

О 0

Существенным отличием предлагаемого способа от известных является обработка исходного раствора нитрилотриметилфосфоновой кислотой при рН 1,5-2,0 с последующим введением активированного угля.

При отклонении значения рН комплексообразования от предлагаемого не достигается полнота очистки. Последующее введение активированного угля обеспечивает снижение содержания примесей нерастворимых в воде веществ и позволяет сократить длительность процесса по сравнению с известным способом. Сочетание предлагаемых приемов позволяет выводить примеси железа в виде малорастворимого осадка в процессе приготовления исходного раствора, совместив стадию отделения нитрилометилфосфата железа со стадией фильтрации исходного раствора. Это исключает сброс рабочих растворов, содержащих значительное количество CuS04 и снижает потери продукта.

Способ по сравнению с известным обеспечивает практически полное использование медьсодержащего сырья за счет возвращения маточных растворов в технологический цикл; снижение количества вредных отходов производства (сбросовых отходов, содержащих Fe, Na, F ).

На чертеже приведена сравнительная схема способа очистки сульфата меди по предлагаемому и известному способам.

Пример 1. 400 кг медного купороса, содержащего 0,03% примеси железа, растворяют в 410 л воды при 80 С. В полученный раствор с плотностью 1,36 г/см и рН

1,75 вводят 0,6 кг перекиси водорода, выдерживают в течение 0,5 ч при непрерывном перемешивании, а затем прибавляют 8,6 л

5 -ного раствора нитрилометилфосфоновой кислоты (НТФ). Выдерживают раствор при перемешивании и нагревании втечение

15 мин. Затем вводят 0,43 кг активированного угля и продолжают перемешивание и нагревание в течение 1 ч. Раствор фильтруют от осадка нитрилометилфосфоната железа с акти ви рова нным углем. В отфильтрованный очищенный раствор меди сернокислой вводят 7,8 кг серной кислоты, охлаждают до температуры 20 — 22 С. Охлажденную суспензию подают на центрифугу, где производят отжим кристаллов меди сернокислой. Отжатые кристаллы высушивают. Выход кристаллов меди сернокислой

270 кг, Маточный раствор с содержанием железа 4 мг/л возвращают в цикл на стадию приготовления исходного раствора, предварительно нейтрализовав.

Пример 2. 270 кг медного купороса, содержащего 0,03% примеси железа, рас1726381

45

55 творяют в 380 л маточного раствора, содержащего 0,043 г/л примеси железа, при 80 С.

В полученный раствор с плотностью 1,36 гlсм и рН 2 вводят 0,5 кг перекиси водороз да, выдерживают в течение 0,5 ч при непре- 5 рывном перемешивании и нагревании, а затем вводят 7,0 л 5 -ного раствора нитрилотриметилфосфоновой кислоты, Выдерживают раствор при перемешивании и нагревании в течение 15 мин, после чего 10 вводят 0,35 кг активированного угля и продолжают перемешивание в течение 1 ч. Рас- . твор фильтруют от осадка нитрилотриметилфосфаната железа с активированным углем. В отфильтрованный очи- 15 щенный раствор меди сернокислой вводят

7,8 кг серной кислоты, охлаждают до 20—

22 С. Охлажденную суспензию подают на центрифугу, где производят отжим кристаллов меди сернокислой. Отжатые кристаллы 20 меди сернокислой высушивают. Выход кристаллов 265 кг. Маточный раствор, содержащий 4 мг/л железа, возвращают в цикл на стадию приготовления исходного раствора, предварительно нейтрализовав. 25

Последующие примеры проводились аналогично примеру 2. Варьировались следующие параметры; рН процесса, количество вводимого активированного угля.

Данные приведены в таблице. 30

Из приведенных примеров видно, что поставленная цель достигается в случае обработки раствора медного купороса нитрилотриметилфосфоновой кислотой при рН

1,5 — 2,0 с последующим введением активи- 35 рованного угля при массовом соотношении

НТФ:активированный уголь = 1:(1 — 2) (примеры 2 и 3), В случае снижения рН раствора до 1,0 (пример 4), повышения рН раствора больше

2,0 (пример 5), а также при введении активированного угля в количестве меньшем предлагаемого или при полном отсутствии угля в процессе (примеры 6,8) — ухудшаются показатели качества продукта. Введение активированного угля в большем количестве нецелесообразно (пример 7).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет снизить потери. сульфата меди и сократить количество отходов производства при сохранении высокой степени очистки, что обеспечивает создание непрерывного технологического процесса.

Формула изобретения

1.Способ очистки сульфата меди от примеси железа, включающий обработку раствора перекисью водорода,, введение комплексообразователя, кристаллизацию продукта и сушку его, отличающийся тем, что, с целью снижения потерь целевого продукта и сокращения-отходов производства при сохранении высокой степени очистки, в качестве комплексообразователя используют нитрилотриметилфосфоновую кислоту при рН = 1,5 — 2.0 перед кристаллизацией вводят активированный уголь и отделяют осадок.

2.Способ по п.1, отличающийся тем, что комплексообразователь и активированный уголь вводят в массовом соотношении 1:(1-2) соответственно, 1726381

Локазатели

Пример

Нзвестньй

99,5

Содернание примесей Уе в исходном растворе, нг/л 200 I 80

180

180

180

180

180

1 80

200-.300

0,35

Количество введенной НТФ, кг 0,43

0,35

0,34

0,35

0,35

0,35

0,35

Количество активнрованного угля,sr 0,43

0,34

0,35

0,35

0,35

О, 175

0,975

Не ввод.

Нас.соотновение

НТФ!активироеаньввТ уголь 1! I

1:0,5

1!2,5 рН конллекоообразовамия 1,75

1,5

2,0

1,0

2,5

2,0

1,75

2iO

Содерканне Fe в маточном растворе, w /л 43 качество продукта:

4,0

27

39

200"300

99.0 98,0

99,5

99,5

99,5

99,5

99.0

Соотв.ГОСТУ

99,0

0,008 0,005

0,0002 0,0002 0,002

0,006

0,0002

0,004

0,002

0,001 0,001

О, 001

0,001

0,00!

0l00 I

0,001

0,0005

0,001

0,004 массовая доля

С1 ° 2

0,0005

0,0014

0,0005 0,0005 0,0005 Оу0005

0,0005

0,0030

0,0005 н

0,0005

0,0005 массовая доля

Fe,2

0,005

0,0010 0,025

0,001

O,0OI

0,007

О, 001

0,005

0>0005 0,0005 0,0005 0,0005 0 0005 0 ° 0005 массовая доля

As 2

0,0005

0,0005 0,0005

0i001

0,002

0,002 массовая доля

Н, 2

0,002 0,002 0,002

0,002 н

0,002

Нс лим. меосакдаемне сероводородон вещества,2

0,05 0,04

0,03

0 05

0 05 ч

0,05

0,05

0,05

0 05 0,1

40

50

Составитель 3.Батура

Редактор М.Недолуженко Техред М.Моргентал Корректор О.Кундрик

Заказ 1242 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 массовая доля

5НО, 75 994 массовая доля нераствориних е

Н20 веществ,8 0,0002 массовая доля общего азота (К), 2 0,001 Л I

flo ГОСТ 4165-78 иа

CuSOS 51!20 квалиФикации хч чда