Способ приготовления чистого электролита cuso4 из многокомпонентных растворов и его регенерация при получении катодной меди электролизом с нерастворимым анодом

Изобретение относится к гидрометаллургии меди. Способ переработки многокомпонентных хлоридных и хлоридно-сульфатных растворов для получения чистого электролита CuSO4 и для его регенерации после электролиза с нерастворимым анодом включает осаждение из исходного раствора чистой соли CuCl действием на него ранее полученным порошком меди с последующим гидролитическим разложением CuCl водяным паром при температуре, равной или более 100°C, с получением оксида меди (I) - Cu2O. Далее действием оксида меди на раствор серной кислоты получают чистый электролит CuSO4 и порошок меди. При этом образующийся в процессе порошок меди используют для выделения CuCl из исходного раствора. Техническими результатами предлагаемого способа являются быстрое и дешевое извлечение меди из многокомпонентных растворов в форме CuCl, простая и дешевая переработка ее на чистый электролит CuSO4 и его регенерация в процессе электролиза с нерастворимым анодом. 2 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов, в том числе к гидрометаллургии меди.

В настоящее время для получения чистой меди в мировой практике все большие масштабы приобретает гидрометаллургический способ, заключающейся в том, что из медных руд, их концентратов и других промпродуктов выщелачивается медь и другие сопутствующие металлы: Ni, Zn, Fe, Pb, Ag и другие, то есть получают многокомпонентные медьсодержащие растворы.

Выщелачивание проводят действием на исходные материалы различных реагентов. В частности, используют раствор хлорида меди (II) и окислителя - хлора или кислорода, а также H2SO4. В результате получают хлоридный и Z-хлоридно-сульфатный или сульфатный многокомпонентный раствор.

Так, действием раствора CuCl2+Cl2 на медно-никелевые файнштейны получают хлоридно-сульфатный раствор, содержащий медь, никель, кобальт, железо. Для получения чистого электролита CuSO4 из этого раствора медь осаждают в форме Cu2S, осадок подвергают обжигу, а из огарка действием серной кислоты получают электролит CuSO4. Затем подвергают его электролизу с нерастворимым анодом и получают катодную медь (Цветные металлы, 2014, №9, с. 81-88).

Предложено получать растворы хлорида меди (II) - CuCl2 действием раствора CuCl+Cl2 на сульфидный медный концентрат. Полученный раствор перерабатывают на электролит CuSO4 путем экстракции в присутствии серной кислоты. Полученный раствор CuSO4 подвергают электролизу с нерастворимым анодом с получением катодной меди (Processing of Copper, 2013, Chili, р. 285-295).

Для получения электролита CuSO4 при переработке окисленной руды Удоканского месторождения предложено ее выщелачивание серной кислотой с последующей очисткой раствора экстракцией (Патент РФ 23397113 от 16.04.2007).

Недостатками экстракционных способов приготовления электролита CuSO4 для получения катодной меди электролизом с нерастворимым анодом являются:

- высокая стоимость реагентов - экстрагентов;

- использование горючего растворителя - керосина;

- узкие пределы кислотности растворов (рН=1,3-3,0), направляемых на экстракцию;

- большие объемы растворов в обороте;

- неполная очистка электролита CuSO4 от примесей - Ni, Со, Zn, Fe и др.

Предлагаемый способ основан на выделении меди из многокомпонентных растворов путем восстановления Cu(II)→Cu(I) и осаждении чистой соли CuCl. Известен ряд способов восстановления меди (II) до меди (I) действием на растворы различными восстановителями - Со, Н2, Cu и др. (Некрасов Б.В. Основы общей химии, т. 2, 1973, М., Химия, с. 688).

Наиболее близким к предлагаемому является способ восстановления меди (II) до меди (I) действием на растворы, содержащие ионы Cu+2 и Cl- металлической меди, что приводит к выделению соли CuCl за счет реакции:

Cu+2+2Cl-+Cu0=2CuCl↓

Но для осуществления этого способа необходимо иметь отдельное производство медного порошка.

Последний в промышленных масштабах получают электролизом раствора CuSO4 с нерастворимым анодом, что определяет высокую стоимость медного порошка. К тому же необходимо получать электролит CuSO4 и регенерировать его в процессе электролиза.

В предлагаемом изобретении, включающем технологию переработки многокомпонентных растворов от выщелачивания медьсодержащих промышленных продуктов - концентратов, штейнов, файнштейнов и других - на чистый электролит CuSO4 и его регенерацию в процессе электролиза с нерастворимым анодом, выполняют следующие последовательные операции:

1. В исходный раствор вводят порошок меди при t=20-50°С и перемешивают. При этом происходит осаждение чистой соли CuCl за счет реакции:

2. Соль CuCl отделают от раствора и обрабатывают ее водяным паром при t≈100°С, что вызывает ее гидролиз с образование оксида меди (I) и хлористого водорода по реакции:

Хлористый водород в форме соляной кислоты используют для выщелачивания исходного продукта.

3. Оксид меди (I) растворяют в серной кислоте и получают чистый электролит CuSO4 и медный порошок по реакции:

4. Электролит CuSO4 подвергают электролизу с нерастворимым анодом и получают катодную медь по электрохимической реакции:

5. В результате реакции (4) в электролите уменьшается содержание CuSO4 и увеличивается концентрация H2SO4. При достижении определенных концентраций CuSO4 и H2SO4 в электролите его необходимо регенерировать, то есть увеличить концентрацию CuSO4 и уменьшить концентрацию H2SO4.

Для регенерации электролита в него вносят соответствующее количество Cu2O. За счет реакции (3) достигают необходимое увеличение концентрации CuSO4 и уменьшение содержания H2SO4.

6. Порошок меди, образующийся при получении электролита CuSO4 и его регенерации по реакции (3), направляют на выделение соли CuCl из исходного раствора по реакции (1) с последующим проведением операций по пунктам 2, 3, 4, 5.

Для запуска описанной технологии необходимо первоначально использовать медный порошок, полученный по одной из известных технологий, в частности путем электролиза. Это позволяет достигнуть непрерывного процесса получения чистого электролита CuSO4 и его регенерации при электролизе с нерастворимым анодом и получением товарного продукта - катодной меди высокой чистоты.

Примеры использования предлагаемого способа.

Пример 1

Состав исходного раствора, г/л:

Cu - 63,5; Ni - 3,4; Fe - 1,5; - 72,3; - 20,7

К 100 мл исходного раствора добавляют 6,35 г порошка меди, полученного электрохимическим способом, и перемешивают смесь при 20°С в течение 30 минут. В результате реакции (1) выпадает осадок CuCl, который отделяют от раствора фильтрацией. Затем осадок CuCl помещают в трубчатую печь, через которую пропускают водяной пар при t=103°С в течение двух часов. В результате за счет протекания реакции (2) получают оксид меди (I) - Cu2O, который вносят в 100 мл раствора серной кислоты с концентрацией 120 г/л и перемешивают в течение 30 минут при t=21°С. За счет реакции (3) получают чистый раствор электролита CuSO4 с концентрацией меди 63,4 г/л и медный порошок массой 6,35 г.

Медный порошок отделяют от раствора и вносят в 100 мл исходного раствора. В результате по реакции (1) получают новый осадок CuCl, который перерабатывают на Cu2O по реакции (2), как указано выше.

Полученный ранее электролит CuSO4 подвергают электролизу с нерастворимым анодом. По мере изменения состава электролита согласно уравнению (4) его корректируют, добавляя полученный оксид меди (I) - Cu2O. Согласно уравнению (3) происходит регенерация электролита и выделение порошка меди, который используют для выделения CuCl из исходного электролита по реакции (1). Далее проводят операции в соответствии с реакциями (2, 3, 4).

Таких циклов было проведено четыре. В результате была получена катодная медь, которая по данным анализа содержала >99,99% Cu.

Пример 2

Состав исходного раствора, г/л:

Cu - 95,2; Ni - 56,1; Fe - 3,8; - 71,0; - 96,0

К 100 мл исходного раствора добавляют 9,52 г порошка меди, полученного электрохимическим способом, и перемешивают смесь при 20,5°С в течение 30 минут. В результате реакции (1) выпадает осадок CuCl, который отделяют от раствора фильтрацией. Затем осадок CuCl помещают в трубчатую печь, через которую пропускают водяной пар при t=100-102°С в течение двух часов. В результате за счет протекания реакции (2) получают оксид меди (I) - Cu2O, который вносят в 100 мл раствора H2SO4 с концентрацией серной кислоты 140 г/л и перемешивают в течение 30 минут при t=20,5°С. За счет реакции (3) получают чистый раствор электролита CuSO4 с концентрацией меди 95,1 г/л и 9,5 г медного порошка. Медный порошок отделяют от раствора и вносят в 100 мл исходного раствора. В результате по реакции (1) получают новый осадок CuCl, который перерабатывают на Cu2O по реакции (2), как описано в примере 1.

Полученный ранее электролит CuSO4 подвергают электролизу с нерастворимым анодом. По мере изменения состава электролита согласно уравнению (4) его корректируют, добавляя полученный оксид меди (I) - Cu2O. Согласно уравнению (3) происходит регенерация электролита и выделение порошка меди, который используют для выделения CuCl из исходного электролита по реакции (1). Далее проводят операции в соответствии с реакциями (2, 3, 4).

Таких циклов было проведено пять. В результате была получена катодная медь, которая по данным анализа содержала >99,99% Cu.

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет быстро и эффективно перерабатывать многокомпонентные хлоридные и хлоридно-сульфатные растворы, которые получают при выщелачивании медьсодержащих промпродуктов - концентратов, штейнов, файнштейнов и др., на чистый электролит CuSO4, регенерировать его в процессе электролиза с нерастворимым анодом без использования других реактивов и получать катодную медь высоких марок.

Способ переработки многокомпонентных хлоридных и хлоридно-сульфатных растворов c получением чистого электролита CuSO4 и его регенерацией после электролиза с нерастворимым анодом, включающий осаждение меди из исходного раствора в виде чистой соли CuCl воздействием на него ранее полученным порошком меди с последующим гидролитическим разложением CuCl водяным паром при температуре, равной или более 100°C, с получением оксида меди (I) - Cu2O, при воздействии которого на раствор серной кислоты получают чистый электролит CuSO4 и порошок меди, при этом образующийся в процессе порошок меди используют для выделения CuCl из исходного раствора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится получению нанопорошка меди. Способ получения нанопорошка меди включает растворение медного анода с последующим восстановлением меди из электролита на титановом рифленом виброкатоде, по окончании электролиза полученный медный нанопорошок фильтруют под избыточным давлением инертного газа, промывают дистиллированной водой из расчета 1 л воды на 100 г нанопорошка и сушат при температуре 90-110°С в атмосфере аргона в течение 30-45 минут.
Изобретение относится к способу выщелачивания оксида меди без использования серной кислоты. Способ включает пропитку руды, содержащей оксид меди, органическим незагрязняющим выщелачивающим агентом, представляющим собой водный раствор, состоящий из трикарбоновой кислоты (С6Н8О7) и воды (H2O) и имеющий рН в диапазоне от 1,0 до 5,0.

Изобретение относится к технологии получения медного электролитического порошка с размером частиц менее 63 мкм с удельной поверхностью в диапазоне от 1900 до 2500 см2/г и насыпной плотностью менее 0,75 г/см3.

Изобретение относится к способу экстракции железа из водных растворов и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу получения меди. Способ электролитического получения меди включает электролитическое анодное растворение медьсодержащего сырья в сернокислом медьсодержащем электролите с осаждением меди на катоде.
Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу выделения серебра из медного серебросодержащего сплава в процессе электролитического получения меди.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к получению медных порошков. Способ получения медного электролитического порошка с содержанием кислорода не более 0,15% включает электролиз, промывку от электролита, стабилизацию, отмывку от избытка стабилизатора, сушку, размол и просев.
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано на предприятиях по получению цветных, благородных металлов и их сплавов, получаемых при утилизации электронных приборов и деталей.

Изобретение относится к области электрохимических методов получения медных порошков и может найти применение в производстве катализаторов, порошковой металлургии, антифрикционных смазках, гальванопластике, процессах очистки стоков от ионов меди.

Изобретение относится к способу получения высококачественной меди. .

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при переработке руд, рудных и техногенных концентратов для их дезактивации от примесей радиоактивных изотопов: 232Th, 238U, 235U, 234U, 228Th, 230Th, 224Ra, 226Ra, 228Ra.
Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для регенерации олова из технических отходов. Способ извлечения олова из отходов электронной и электротехнической промышленности включает растворение оловосодержащего припоя на печатных платах при температуре 70-90°С раствором метансульфоновой кислоты с добавкой окислителя.

Изобретение относится к производству металлического бериллия и его соединений и направлено на совершенствование способа выделения бериллия из различного вида природного и техногенного сырья.

Изобретение относится к переработке титансодержащего минерального сырья, преимущественно россыпных титановых руд, включающих лейкоксенизированные формы ильменита, и может быть использовано для получения диоксида титана пигментного качества.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к технологии извлечения скандия из техногенных и продуктивных скандийсодержащих растворов, образующихся после извлечения урана.

Изобретение относится к процессу извлечения никеля и кобальта из растворов технологического щелока при непрерывном ионном обмене. Способ включает: (а) пропускание раствора технологического щелока через ионообменный слой для поглощения никеля ионообменной смолой и образования раствора кобальтсодержащего рафината, (b) пропускание раствора серной кислоты через насыщенный ионообменный слой для десорбирования никеля из ионообменной смолы и получения никельсодержащего элюата, (с) пропускание промывного раствора через десорбированный ионообменный слой, (d) корректировка значения рН раствора кобальтсодержащего рафината до величины рН по меньшей мере 2,3, (е) пропускание раствора кобальтсодержащего рафината через ионообменный слой для предварительного поглощения кобальта ионообменной смолой, (f) повторяют стадии (а)-(е), до повышения концентрации кобальта в растворе кобальтсодержащего рафината до уровня, по меньшей мере вдвое большего, чем в растворе технологического щелока, и (g) удаление первой части раствора кобальтсодержащего рафината со стадии (d) из контура извлечения никеля для последующего извлечения кобальта, и (h) проведение второй части раствора кобальтсодержащего рафината из стадии (d) до стадии (е).

Изобретения относятся к способам извлечения по меньшей мере одного редкоземельного элемента. Способы включают получение кислой композиции, содержащей по меньшей мере один редкоземельный элемент и по меньшей мере один редкий металл.

Изобретение относится к области извлечения веществ электроэкстракцией и может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности, к способу извлечения сурьмы и свинца. Способ включает обработку исходного сырья щелочным раствором, содержащим глицерин и осаждение свинца раствором гидросульфида.

Настоящее изобретение относится к обработке алюминийсодержащего материала, в частности к извлечению редкоземельных элементов из алюминийсодержащего материала.

Изобретение относится к способу извлечения базовых металлов из сульфидных руд и концентратов. Способ включает стадии, в которых смешивают содержащую базовые металлы руду с солями трехвалентного железа.

Изобретение относится к гидрометаллургии меди. Способ переработки многокомпонентных хлоридных и хлоридно-сульфатных растворов для получения чистого электролита CuSO4 и для его регенерации после электролиза с нерастворимым анодом включает осаждение из исходного раствора чистой соли CuCl действием на него ранее полученным порошком меди с последующим гидролитическим разложением CuCl водяным паром при температуре, равной или более 100°C, с получением оксида меди - Cu2O. Далее действием оксида меди на раствор серной кислоты получают чистый электролит CuSO4 и порошок меди. При этом образующийся в процессе порошок меди используют для выделения CuCl из исходного раствора. Техническими результатами предлагаемого способа являются быстрое и дешевое извлечение меди из многокомпонентных растворов в форме CuCl, простая и дешевая переработка ее на чистый электролит CuSO4 и его регенерация в процессе электролиза с нерастворимым анодом. 2 пр.

Наверх