Способ получения арсенатов меди

 

Способ осуществляется путем осаждения арсенатов меди из мышьяксодержащих растворов щелочью с последующей обработкой суспензии щелочью, затем кислотой. Мышьяксодержащие растворы обрабатывают щелочью до осаждения арсенатов меди, затем в суспензию дополнительно вводят щелочь в количестве 0,004 - 0,133 г/г продукта, нейтрализуют ее кислотой, после чего суспензию фильтруют и отделяют арсенаты меди. Производительность фильтрации составляет 13.5-48.8 кг/м²·ч. 2 табл.

Изобретение относится к способам получения арсенатов меди и может быть использовано в технологии переработки медьсодержащих сточных вод и мышьяксодержащих отходов химических и гидрометаллургических производств.

Известен способ получения арсенатов меди, включающий осаждение их из медно-мышьяковокислых растворов щелочью и разделение полученной суспензии фильтрацией. Недостатком способа является низкая производительность процесса, обусловленная низкой скоростью фильтрации полученной суспензии.

Цель изобретения - повышение производительности и удешевление процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения арсенатов меди, включающем осаждение их из медно-мышьяковокислых растворов щелочью и разделение полученной суспензии фильтрацией, в суспензию после осаждения арсенатов меди дополнительно вводят щелочь в количестве 0,004-0,133 г/г продукта, нейтрализуют введенную щелочь кислотой и разделяют суспензию фильтрацией.

Доказательством существенности отличий является отсутствие сведений о возможности изменения структуры осадков, определяющей их фильтруемость, указанным приемом.

П р и м е р 1 (известный способ). Для испытаний использовали мышьяксодержащие растворы, полученные на установке хроматографического разделения и концентрирования стоков электролизного производства, и растворы сульфата меди, полученные на установке утилизации стоков рафинировочного производства (42,16 г/л меди) и на установке утилизации некондиционных свинцово-цинковых пылей (37,28 г/л меди, 1,7 г/л фторид, 2,32 г/л, хлорид 0,81 г/л нитрат-ионов). Растворы, содержащие медь и мышьяк (5⁺), заливали в реактор емкостью 1,5 л. Количество раствора каждого компонента рассчитывали по составу целевого продукта: гидроарсената меди CuHASO₄ ˙ H₂O и ортосарсената Cu₃(AsO₄)₂x x4H₂O. В опытах 1 и 2 в раствор вводили 89,9 г/л сульфата натрия. Полученный медно-мышьяковокислый раствор обрабатывали щелочью (сода, гидроокиси натрия, калия) до окончания осаждения продукта с максимальным выходом, имеющим место при рН 5,20-5,25. После осаждения полученную суспензию разделяли на вакуумном фильтре, моделирующем промышлен- ный НУТЧ. Осадок промывали на фильтре до удаления маточного раствора, сушили, анализировали, направляли на получение антисептиков. Маточный раствор анализировали, направляли на получение исходных растворов или перерабатывали на основной арсенат меди, возвращаемый в оборот, и сульфат натрия. Результаты приведены в табл. 1.

Согласно полученным данным, скорость фильтрации составляет 7,9-8,1 кг/(м² ˙ ч) в пересчете на сухую массу. Фильтрация является лимитирующей стадией производства (93-94% продолжительности технологического цикла).

П р и м е р 2 (заявленный способ). Опыты проводили в условиях, аналогичных указанным в примере 1, за исключением того, что суспензию после осаждения арсенатов меди обрабатывали по вариантам: 1) вводили кислоту в количестве 0,005-0,291 г/г продукта с последующей нейтрализацией щелочью; 2) вводили щелочь в количестве 0,004-0,238 г/г продукта с последующей нейтрализацией кислотой. По окончании обработки суспензию разделяли фильтрацией. Состав и объем маточных растворов, состав и масса продуктов синтеза, расход щелочи на осаждение (не считая расхода на обработку) соответствовали приведенным в табл. 1.

В ряде опытов введенный реагент нейтрализовали частично: до рН 4,85-4,9 (опыты 3, 11, 19, 24) и до рН 5,65 (опыты 5, 8, 20, 27). В этих условиях состав маточных растворов соответствовал приведенным в табл. 1 при кратковременной выдержке (менее 6 ч), что объясняется замедленным откликом растворимости на изменение рН среды. При выдержке частично нейтрализованной суспензии более 6 ч (в исследовательских целях или по производственной необходимости) наблюдали изменение состава маточного раствора и перед фильтрацией доводили рН до 5,20-5,25, соответствующих максимальному выходу продукта.

Результат приведены в табл. 2.

Согласно полученным данным, вариант 2 более эффективен. При равном расходе реагентов вариант 2 обеспечивает производительность на 7,0-19,5% выше, чем вариант 1 (опыты 1, 4, 7, 10, 16, 18, 21). Для достижения одинаковой производительности расход реагентов по варианту 2 на 29,3-68,2 ниже, чем по варианту 1. Вариант 2 обеспечивает достижение производительности на 0,8-1,6% выше, чем вариант 1.

Введение в суспензию после осаждения продуктов 0,004-0,133 г/г щелочи с последующей ее нейтрализацией кислотой приводит к повышению производительности процесса в 1,71-3,27 по ортоарсенату и в 2,31-6,02 раз по гидроарсенату или на 71-227% и 131-502% соответственно. Затраты реагентов при этом возрастают по ортоарсенату меди на 1,32-22,47% , в том числе 1,126-19,13% на щелочь и 0,194-3,34% на кислоту, по гидроарсенату на 1,303-22,41% , в том числе 1,11-19,09% на щелочь и 0,193-3,32% на кислоту. В себестоимости арсенатов меди расходы на фильтрацию составляют 18,8% , расходы на щелочь составляют 14,4% (в сумме 33,2% ). Эффективность способа достигается за счет снижения расходов на фильтрацию до 3,12-5,75% при увеличении максимального расхода на реагенты до 17,63-17,64% (в сумме 20,75-23,39% ). Экономия составляет 9,81-12,45% от стоимости продукта без учета высвобождения персонала и сокращения оборудования, задействованного на фильтрации.

Как показали результаты испытаний, заявленный способ прост в осуществлении, отвечает требованиям производства и обеспечивает повышение производительности про- цесса до 25,8-48,8 против 7,9-8,1 кг/м² ˙ ч по известному способу или на 227-502% ; удешевление производства на 9,81-12,45% за счет повышения производительности оборудования, 10,4-12,6% за счет сокращения оборудования, 2,5-3,5% за счет сокращения обслуживающего персонала. (56) Махметов М. Ж. и Сагадиева А. К. Химия и технология соединений мышьяка и сурьмы. Алма-Ата: Наука, 1980, с. 24-41.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРСЕНАТОВ МЕДИ, включающий осаждение их из медномышьяковокислых растворов щелочью и разделение полученной суспензии фильтрацией, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и его удешевления, перед разделением в суспензию дополнительно вводят щелочь в количестве 0,004 - 0,133 г/г продукта с последующей ее нейтрализацией кислотой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3