Способ извлечения меди из водных растворов

 

Изобретение относится к способу извлечения меди из водных растворов в виде металлического порошка, например из отработанных промышленных растворов гальванического, металлургического производства. Полученная медь может быть использована в порошковой и цветной металлургии, гальванотехнике и других областях. Задачей изобретения является извлечение меди более высокой чистоты в виде металлического порошка из водных растворов с широким диапазоном концентраций ионов меди (II). Техническая задача решается способом извлечения меди из водных растворов, включающим осаждение меди (II) алюминием, промывку и сушку, в котором осаждение ведут предварительно активированным в щелочи алюминием с размером частиц ≅ 50 мкм, при pH 9,5 -13,0 в присутствии агента, образующего комплекс меди (II), устойчивый в области указанных pH, при мольном соотношении: медь : алюминий : агент, равном 1 : (1-1,2) : (5-10). Заявляемый способ позволяет получать медь из отработанных промышленных и водных растворов с широким диапазоном концентраций ионов меди (II), моль/л: 10^-4-10^-1 за 6-20 мин и при комнатной температуре в виде металлического порошка с чистотой полученной меди до 99,9 %. Кроме того, заявляемый способ позволит сократить содержание меди (II) в промышленных сточных водах до ПДК, что благоприятно скажется на общей экологической обстановке. 1 табл.

Изобретение относится к способу извлечения меди в виде металлического порошка из водных растворов, например из отработанных промышленных растворов гальванического, металлургического производства. Полученная медь может быть использована в порошковой и цветной металлургии, гальванотехнике, производстве катализаторов и других областях техники.

Токсичность соединений меди обусловливает необходимость расширения арсенала средств ее выделения из отработанных промышленных растворов.

Известен способ извлечения меди из водных растворов путем ее осаждения металлическим железом. Время осаждения составляет не менее 40 мин. На осаждение поступают специально получаемые концентрированные растворы, см. О.С.Ничипоренко, А. В. Помосов, С. С.Набойченко. "Порошки меди и ее сплавов" М.: Металлургия, 1988.- С.178-186.

Недостатками известного способа являются продолжительность процесса и получение меди в виде осадка с высоким содержанием железа (чистота меди составляет 65-72%); см. Е. Д.Быков, В.С.Дьяков, Б.Г.Литвиненко, Т.Г.Кириченко. Исследование процесса цементации меди в пульсационном колонном реакторе // Журнал "Химическая промышленность", 1995, N 7, С.49(385)-51(387).

Наиболее близким по технической сущности является способ извлечения меди из водных растворов, включающий осаждение меди (II) алюминием, при pH 12,5 и мольном соотношении медь:алюминий, равном 1:(5-6).

Медь извлекают в виде порошка с чистотой ~ 75%, см. J.D.Holly. Waste Treatment Process for Electroless Copper// Журнал "Plating and Surface Finishing", 1991, V.78, N 1, PP.24-27.

Недостатком способа является невысокая эффективность осаждения меди, заключающаяся в низкой чистоте целевого продукта и в использовании водных растворов с узким диапазоном концентрации ионов меди.

Задачей изобретения является извлечения меди более высокой чистоты в виде металлического порошка из водных растворов с широким диапазоном концентраций ионов меди (II).

Техническая задача решается способом извлечения меди из водных растворов, включающим осаждение меди (II) алюминием, промывку и сушку, в котором осаждение ведут предварительно активированным в щелочи алюминием с размером частиц ≅ 50 мкм, при pH 9,5 -13,0 в присутствии агента, образующего комплекс меди (II), устойчивый в области указанных pH, при мольном соотношении: медь: алюминий: агент, равном 1:(1-1,2):(5-10).

Решение технической задачи позволяет получать медь из отработанных промышленных и водных растворов с широким диапазоном концентраций ионов меди (II), моль/л: 10^-4-10^-1 в виде металлического порошка с чистотой полученной меди до 99,9 %.

Характеристики веществ, используемых в способе: полидисперсный алюминиевый порошок марки АСД-4 (ГОСТ 6058-73) с размером частиц ≅ 50 мкм, сульфат меди пятиводный (ГОСТ 4165-78), гидроксид натрия (ГОСТ 4328-77). В качестве агентов, образующих комплексы меди, устойчивые в области pH 9,5-13,0, можно использовать: - гидроксид аммония (ГОСТ 3760-79) - виннокислый калий-натрий (ГОСТ 5845-79) - пирофосфат натрия (ГОСТ 342 -77) - натрий лимоннокислый трехзамещенный (ГОСТ 22280-76) Способ иллюстрируется следующими примерами конкретного выполнения.

Пример 1. В емкость помещают 10 мл водного раствора сульфата меди (II) с концентрацией 0,95 моль/л, добавляют 85 мл воды, 5 мл аммиака водного (10,6 моль/л) и 0,256 г предварительно активированного алюминия АСД-4. Активирование алюминия проводят в течение 30 с в 1,0 М растворе NaOH. Мольное соотношение между реагентами составляет: медь : алюминий : агент (гидроксид аммония) - 1:1,0:5,3. После введения всех реагентов извлечение ведут при pH 9,5 и температуре 18-25^oC в течение 6 мин. Содержание меди в растворе контролируют путем периодического отбора проб и титрования их раствором трилона Б в присутствии мурексида, а также фотометрическим методом. Осадок отделяют от маточного раствора декантацией, промывают щелочью для удаления непрореагировавшего алюминия, дистиллированной водой, ацетоном и высушивают. Химический состав осадка оценивают по данным рентгенофлуоресцентного анализа.

Пример 2. В емкость помещают 1000 мл раствора ванны химического меднения состава, г/л: сульфат меди пятиводный-10, виннокислый калий-натрий-60, гидроксид натрия 12, натрий углекислый - 3,25, добавляют предварительно активированный алюминий АСД-4 в количестве 1,296 г. Мольное соотношение: медь (II):алюминий:агент (виннокислый натрий) составляет 1:1,2:5,25, pH реакционной смеси - 13,0. После введения всех реагентов процесс ведут при температуре 18-25^oC. Время полного выделения меди составляет 8 мин. Содержание меди в растворе контролируют путем периодического отбора проб и титрования их раствором трилона Б в присутствии мурексида, а также фотометрически. Осадок отделяют от маточного раствора декантацией, промывают щелочью для удаления непрореагировавшего алюминия, дистиллированной водой, ацетоном и высушивают. Химический состав осадка оценивают по данным рентгенофлуоресцентного анализа.

Примеры 3-7 аналогичны примеру 1, режимные условия приведены в таблице 1.

Результаты экспериментов по примерам 1-7 приведены в таблице 1.

Следовательно, заявляемый способ позволяет извлекать медь в виде металлического порошка с чистотой до 99,9% из отработанных промышленных растворов с широким диапазоном концентраций ионов меди (II), моль/л: 10^-4 - 10^-1 за 6-20 мин при температуре 18-25^oC.

Таким образом, в результате использования данного способа можно получать порошки металла промышленной чистоты, удовлетворяющего требованиям ГОСТ на металлургическую медь. Заявляемый способ позволяет практически до предельно допустимой концентрации (ПДК) сократить попадание меди (II) в сточные воды производства, что благоприятно скажется на общей экологической обстановке.

Формула изобретения

Способ извлечения меди из водных растворов, включающий осаждение меди (II) алюминием, промывку и сушку осадка, отличающийся тем, что осаждение проводят предварительно активированным в щелочи алюминием с размером частиц ≅ 50 мкм, при pH 9,5 - 13,0 в присутствии агента, образующего комплекс меди (II), устойчивый в области указанных pH, при мольном соотношении: медь : алюминий : агент, равном 1:(1 - 1,2) : (5 - 10).

РИСУНКИ

Рисунок 1