Способ цементации меди из медьсодержащих растворов

Изобретение относится к цементации меди из медьсодержащих растворов. Способ включает восстановление меди из медьсодержащих растворов железной стружкой с использованием электромагнитного поля, фильтрование и промывку. В качестве медьсодержащих растворов используют медно-сульфатные и медно-хлоридные растворы с концентрацией ионов меди 50-300 г/дм3, при этом восстановление меди ведут в электромагнитном аппарате с движущимися под воздействием переменного магнитного поля магнитными элементами из магнитотвердого материала при мольном отношении Fe:Cu=1:1, при температуре 25-40°С, в течение 1-5 мин с получением осадка в виде медного порошка. Обеспечивается сокращение расхода реагентов и времени получения металлического порошка высокой степени дисперсности. 3 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения металлов из растворов, а также к способам получения технически и химически чистых металлов в порошковом состоянии. Медные порошки находят применение в авиационной промышленности, приборостроении, машиностроении, в химической промышленности, электротехнике, при производстве красок для керамики. Медьсодержащие отработанные растворы являются отходами гальванического производства, отходом при производстве печатных плат, искусственных волокон и других отраслей промышленности, представляющие собой чрезвычайно устойчивые комплексные соединения меди. Соединения меди обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, вызывающими тяжелые поражения живых организмов, в том числе и человека.

При освоении медьсодержащих месторождений на горнорудных предприятиях постоянно образуются и накапливаются значительные объемы медьсодержащих стоков, в связи с этим работы по созданию и совершенствованию высокоэффективных методов очистки медьсодержащих сточных вод имеют актуальное значение [Шадрунова И.В., Самойлова А.С., Орехова Н.Н. Закономерности формирования медьсодержащих стоков на горных предприятиях / Горный информационно-аналитический бюллетень. - №3, 2008, с. 304-311].

Сброс стоков травильных растворов меди наносит большой экономический ущерб, как за счет загрязнения окружающей среды, так и за счет потерь меди. Количество меди, попадающей в окружающую среду, а по трофической цепи в пищу животным и человека, велико. Отсутствие простых способов регенерации сточных вод объясняет однократное использование многих технологических растворов и последующий их сброс. Разработка ресурсосберегающего способа регенерации отработанных растворов травления меди является актуальной экологической проблемой.

Широко известны методы получения электролитического медного порошка из растворов сульфата меди [Анциферов В.Н., Бобров Г.В., Дружинин Л.К. Порошковая металлургия и напыленные покрытия, с.107-112]. Недостатками данного способа являются сложность в аппаратурном оформлении, энергоемкость и дороговизна полученного продукта.

Известен способ получения порошка меди из медьсодержащих хлоридных растворов [RU 2052324(13) С1. Киселев А.В., Погудин О.В., Неясов Г.В., Чуб А.В., Криворучко С.Л.]. Процесс осаждения меди ведут железным скрапом в присутствии соляной кислоты и температуре от 50-105°С. Операцию осаждения проводят в колонном цементаторе из титана. Железный скрап используется в виде стружки из расчета 0,9-1,1 кг на 1 кг меди. Недостатком данного способа является использование дорогостоящего оборудования и агрессивных сред в виде растворов соляной кислоты.

Известен процесс цементации меди из железо-медно-хлоридных отработанных травильных растворов в реакторе цементации при избытке железа по отношению к меди Сu:Fe = (1:1,6)-(1:1,7), что обеспечивает протекание реакции в течение 45-60 минут. Из раствора при этом выделяется более 90% всей меди [Хоботова Э.Б., Ларин В.И., Добриян М.А., Голик Е.В., Даценко В.В. Решение экологических проблем технологического процесса травления меди // Сб. науч. трудов. Вестник НТУ "ХПИ" Химия, химическая технология и экология/ - 2008, с.129-132]/ Недостатком данного способа является регулирование величины рН процесса (путем подкисления раствора), с необходимостью использования избытка железа по отношению к меди и длительностью процесса цементации. Кроме того, происходит разогрев реакционной смеси до 65-70°С.

Наиболее близким по технической сущности является способ цементации металлов из растворов [SU 414332 А1, С22В 3/00, 05.11.1974. Р.Ш. Шафеев, Ю.Р. Голгер, Э.Г. Израйлевич], включающий цементацию меди из раствора железной стружкой с магнитным перемешиванием и пропусканием через раствор и железную стружку постоянного электрического тока.

Недостатком данного способа является использование дорогостоящих электродов, что в условиях производства повышает себестоимость продукции, а также использование раствора сульфата меди для цементации при значительно низкой исходной концентрации не позволяет достигнуть высокой степени восстановления меди.

Задача изобретения - получение цементной меди в виде кондиционного порошка высокой степени дисперсности при интенсификации технологии получения продукта, сокращение расхода реагентов и времени. Решение этой задачи связано с разработкой способа регенерации отработанных травильных растворов участков травления меди, со снижением количества токсичных медьсодержащих сточных вод, т.е. с решением экологических проблемам различных производств.

Поставленная задача решается тем, что восстановление меди из водных растворов проводят методом цементации железной стружкой в электромагнитном аппарате (ЭМА) с использованием энергии переменного магнитного поля, создаваемого магнитными элементами из магнитотвердого материала, движущимися под воздействием этого поля. Процесс восстановления ведут при следующих условиях: концентрация меди в растворах неорганических солей 50-300 г/дм3, температура 25-40°С, продолжительность 1-5 мин. Извлечение меди из раствора составляет 90-99,6%. Восстановление медно-сульфатно-хлоридных отработанных растворов с помощью железной стружки в электромагнитном аппарате (ЭМА) протекает по следующей реакции: Fe0+Cu2+=Fe2++Cu0.

В ЭМА используется энергия переменного поля и магнитных рабочих элементов, движущихся под воздействием этого поля. ЭМА состоит из электрической обмотки (индуктора), рабочей камеры (реактора) и магнитных рабочих элементов. При включении индуктора в электрическую цепь переменного тока напряжением 220 В, 380 В рабочие элементы подвергаются воздействию магнитного поля, приводятся в интенсивное хаотическое движение. Использовали ЭМА с частотой 50 Гц, индукцией переменного магнитного поля 0,3 Тл, напряженностью магнитного поля 450 А/см, создаваемого предварительно намагниченными магнитными элементами, изготовленными из магнитотвердого материала. Под действием удара и трения происходит измельчение обрабатываемого материала до коллоидного состояния. Кроме того, передача энергии среде в реакторе происходит за короткое время, что в обычных условиях затруднено. В ходе реакции температура реакционной смеси поднималась до 25-40°С. Образующаяся медь в виде осадка удаляется из реактора промывной водой и собирается на фильтре. Полученный медный порошок может включать примеси железа. Для удаления примесей использовали раствор соляной кислоты (1:1). В результате подобной промывки получается товарная медь, имеющая высокую степень чистоты.

Пример 1.

Раствор сульфата меди с концентрацией ионов меди 50 г/дм3, объемом 150 см3, магнитные элементы массой 330 г и массой железной стружки, соответствующей определенному мольному отношению Fe:Cu, вносили в реактор, который помещали в индуктор ЭМА. Материал реактора инертен по отношению к компонентам раствора. Затем на индуктор подавалось напряжение 220 В, и процесс проводили в течение 2 минут. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Пример 2.

Раствор хлорида меди с концентрацией ионов меди 70 г/дм3, объемом 200 см3, магнитные элементы массой 330 г и 5,75 г железной стружки, что соответствует мольному отношению Fe:Cu=1:1, вносили в реактор, который помещали в индуктор ЭМА. Затем на индуктор подавалось напряжение 380 В, и процесс проводили в течение 1-5 мин. Измерялась температура начала и окончания процесса. Начальная температура соответствовала 18°С.

Результаты экспериментов представлены в таблице 2.

Пример 3.

Раствор хлорида меди с концентрацией ионов меди 300 г/дм3, объемом 200 см3, магнитные элементы массой 330 г и 24,7 г железной стружки, что соответствует мольному отношению Fe:Cu=1:1, вносили в реактор, который помещали в индуктор ЭМА. Затем на индуктор подавалось напряжение 380 В, процесс проводили в течение 1-3 мин. Измерялась температура начала и окончания процесса. Начальная температура соответствовала 20°С.

Результаты экспериментов представлены в таблице 3.

Проведенные исследования показали, что восстановление меди в виде порошка из медьсодержащих растворов с использованием железной стружки и энергии переменного магнитного поля, магнитных рабочих элементов, движущихся под действием этого поля в электромагнитном аппарате, происходит на 99%. Проведение предложенного способа цементации меди из медьсодержащих растворов позволяет за счет упрощения технологии, сокращения расхода реагентов и времени получить металлический порошок высокой степени дисперсности.

Способ цементации меди из медьсодержащих растворов, включающий восстановление меди из медьсодержащих растворов железной стружкой с использованием электромагнитного поля, фильтрование и промывку, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащих растворов используют медно-сульфатные и медно-хлоридные растворы с концентрацией ионов меди 50-300 г/дм3, при этом восстановление меди ведут в электромагнитном аппарате с движущимися под воздействием переменного магнитного поля магнитными элементами из магнитотвердого материала при мольном отношении Fe:Cu=1:1, при температуре 25-40°С, в течение 1-5 мин с получением осадка в виде медного порошка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переработке медно-никелевого файнштейна. Способ включает загрузку флюса в печь с нагретым медно-никелевым файнштейном, содержащим кобальт и железо, плавление флюса и продувку файнштейна кислородсодержащим дутьем.

Изобретение относится к очистке от меди медеплавильного расплавленного шлака. Способ включает смешивание в очищающем устройстве медеплавильного расплавленного шлака, восстановителя и сжатого инертного газа с получением очищенного от меди шлака.

Группа изобретений относится к способу и устройству для получения черновой меди. Способ включает смешение и реагирование медеплавильного расплавленного шлака, углеродсодержащего восстановителя и инертного газа под давлением.
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при регенерации сернокислых производственных растворов. Сернокислый раствор, содержащий примесные элементы, подвергают экстракционной обработке с переводом основной части серной кислоты в первичный экстракт, а основной части примесных элементов в первичный рафинат.

Изобретение относится к комплексному способу переработки шлаков. Способ включает обогащение исходного сырья и биовыщелачивание с получением продуктивного раствора.

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.

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 используется для переработки медных никельсодержащих сульфидных материалов. Способ включает плавку материалов совместно с SiO2 и CaO-содержащими флюсами и углем в конвертерной печи Ванюкова с получением черновой меди, концентрированных по SO2 газов, шлака с соотношением концентраций SiO2/CaO в нем от 0,4/1 до 3/1 и суммы концентраций железа, никеля и кобальта не более 30 мас.%, при удельном расходе кислорода в пределах 150-240 нм3 на 1 т перерабатываемого сухого сульфидного материала.
Изобретение относится к технологии утилизации отходов латуни, отработанных травильных растворов, отходов цинка и может быть использовано в машиностроении и гальванотехнике.

Изобретение относится к способу флотационного разделения минералов тяжелых металлов. В способе используется селективный собиратель М-ТФ, представляющий собой смесь дитиофосфата и тионокарбамата с переменным в нем соотношении дитиофосфата и тионокарбамата в зависимости от долей пирита и пирротина в сульфидной руде, от соотношений сульфидов меди и разновидностей сфалерита в коллективном концентрате и операциях селективной флотации.

Изобретение относится к получению гидрозоля серебра. Способ включает приготовление водного раствора восстановителя в водном растворе стабилизатора и введение к раствору восстановителя соли металла.

Изобретение относится к получению металлического кальция. Способ включает электролиз растворов его солей, который проводят в апротонном растворителе в виде диметилсульфоксида, или диметилацетамида, или их смеси.

Изобретение относится к технологии получения нанопорошков феррита кобальта в микромасштабном реакторе. Способ заключается в подаче исходных компонентов - смеси растворов солей кобальта и железа в соотношении компонентов, отвечающих стехиометрии CoFe2O4, и раствора щелочи в соотношении с растворами солей, обеспечивающем кислотность среды в диапазоне от 7 до 8, отвечающей условиям соосаждения компонентов, при этом растворы исходных компонентов подают в виде тонких струй диаметром от 50 до 1000 мкм со скоростью от 1,5 до 20 м/с, сталкивающихся в вертикальной плоскости под углом от 30° до 160°, при температуре в диапазоне от 20°С до 30°С, и давлении, близком к атмосферному, причем соотношение расходов исходных компонентов задают таким образом, что при столкновении струй образуется жидкостная пелена, в которой происходит смешивание и контакт растворов исходных компонентов.

Группа изобретений относится к получению наночастиц типа сердцевина/оболочка и материалам для термоэлектрического преобразования. Способ получения наночастиц включает генерирование плазмы в растворе, содержащем два типа растворенных солей металлов, с обеспечением высаживания первого металла и второго металла.

Изобретение относится к коллоидному раствору наносеребра в органическом растворителе - метилцеллозольве и способу его получения. Предложенный коллоидный раствор содержит метилцеллозольв и наночастицы серебра и имеет концентрацию наночастиц серебра от 0,29 до 0,30 мас.%, при следующем долевом распределении наночастиц серебра по размеру: 80% - наночастиц размером 50-75 нм, 20% - наночастиц размером от 80 нм до 100 нм.

Изобретение может быть использовано в медицине, косметологии и пищевой промышленности. Для получения наночастиц серебра сначала готовят водный раствор стабилизатора.

Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано для производства паяльных паст. Электролизер для получения порошка припоя содержит ванну, заполненную электролитом, анод, выполненный в виде кольцевого цилиндра, соосно помещенный в анод катод, выполненный в виде пакета электроизолированных игл, установленных остриями в направлении анода.

Изобретение относится к области нанотехнологий. Для получения наночастиц серебра смешивают фруктозо-глюкозный сироп из клубней топинамбура с раствором нитрата серебра.

Предлагаемое изобретение относится к получению коллоидного раствора наносеребра в этиленгликоле. Коллоидный раствор содержит этиленгликоль и наночастицы серебра в концентрации от 1 до 100 мг/л.

Изобретение относится к области нанотехнологий и нанохимии, а точнее к цитратам металлов, и может быть использовано в парфюмерной, пищевой промышленности, в медицине, в сельском хозяйстве, в биологии и в других областях науки, промышленности и экологии.

Изобретение относится к неорганической химии, а именно к нанотрубкам на основе сложных неорганических оксидов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов, гетерогенных катализаторов и компонентов композитных материалов фрикционного и конструкционного назначения. Нанотубулярные материалы, кристаллизующиеся в системе K2O-TiO2-X-H2O (Х=NiO, MgO, Al2O3, Cr2O3, CO2О3, Fe2O3), характеризуются тем, что в их составе до 10% ионов Ti4+ замещено допирующим двух- или трехвалентным металлом. Способ синтеза нанотубулярных материалов характеризуется тем, что синтез образцов осуществляют гидротермальной обработкой предварительно приготовленной смеси гидроксидов в растворе KOH, при этом для получения исходных смесей гидроксидов раствор титанилхлорида, синтезированный реакцией TiCl4 с охлажденной дистиллированной водой, смешивают с водными растворами солей допирующих элементов в заданном соотношении, после чего производят осаждение гидроксидов добавлением к смеси водного раствора NH4OH при рН=9-9,5 с последующей промывкой дистиллированной водой, сушкой при 70-90°C и механическим измельчением, после чего измельченный осадок смешивают с 10 М раствором KOH и подвергают гидротермальной обработке при 170-180°C в течение не менее 24 часов, после которой промывают полученный продукт дистиллированной водой. Изобретение позволяет синтезировать калий-титанатные нанотрубки со средним внешним диаметром от 5 до 12 нм. 2 н.п. ф-лы, 5 ил., 2 пр.

Изобретение относится к цементации меди из медьсодержащих растворов. Способ включает восстановление меди из медьсодержащих растворов железной стружкой с использованием электромагнитного поля, фильтрование и промывку. В качестве медьсодержащих растворов используют медно-сульфатные и медно-хлоридные растворы с концентрацией ионов меди 50-300 гдм3, при этом восстановление меди ведут в электромагнитном аппарате с движущимися под воздействием переменного магнитного поля магнитными элементами из магнитотвердого материала при мольном отношении Fe:Cu1:1, при температуре 25-40°С, в течение 1-5 мин с получением осадка в виде медного порошка. Обеспечивается сокращение расхода реагентов и времени получения металлического порошка высокой степени дисперсности. 3 табл., 3 пр.

Наверх