Электрохимический способ получения медного порошка

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСК©МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетскик

Социалистических

Республик

<1876759 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.1079 (21) 2833852/22-02 с присоединением заявки Йо— (23) Приоритет—

Опубликовано 30.10.81. Бюллетень Nо 40

Дате опубликования описания 30.1081 (51)М. Кл

С 22 В 15/00

С 25 С 1/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК664. 337.1 (088. 8) I

Г.Н. Звиададзе, Е.A. Субботина, Э.И. Гоз

Л.Е. Хоменко, К.Е. Акопян, Н.С. Саркисян и В.К. Карапетян (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт металлургии им. A.A. Байкова AH (54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ

МЕДНОГО ПОРОШКА

Изобретение относится к металлур гии цветных металлов и может быть использовано при переработке сульфидных медно-железных промпродуктов.

Известен электрохимнческий способ получения медного порошка из сульфидных медных концентратов, включающий плавку концентрата до получения медно-железного штейна, отливку àíî- 10 дов и последующее их электрохимическое растворение в кислом водном электролите. По этому способу сульфидный медный концентрат подвергают плавке в отражательных, шахтных или . электропечах с предварительным окислительным обжигом концентрата (частичное удаление серы) . Полученный в результате плавки штейн подвергают бессемерованию в конвертерах в две ста- 2(т сии с целью удаления из него железа и серы. На первой стадии происходит окисление сернистого железа с образованием закиси железа, которое удаляют со шлаком, и сернистого ангид- 25 рида, который удаляют с отходящими газами. Таким образом, в первой стадии бессемирования получают так называеьый белый штейн, т.е. чистый сульфид меди с содержанием меди не gp менее 75% и небольшой примесью (десятые доли процента) железа, шлак, отходящие газы н пыль. Продуктами второй стадии бессемнрования является черновая медь с содержанием меди 97,5-99,5% и сернистый газ.

Конверторную черновую медь подвергают сначала огневому рафинированию, затем отливают в аноды, которые подвергают электролитическому рафинированию для очистки меди от примесей и извлечения благородных металлов.

Получают катодную медь и®нодный шлам, Hç которого извлекают благородные металлы. Для поучения металлических медных порошко9 электролитную медь подвергают вторичному электролизу (1).

К существенным недостаткам этого . способа относятся сложность и многостадийность технологической схемы; недостаточная комплексность.использования сырья; с отвальными продуктами (шлаки, отходящие газы) полностью теряют железо и серу. Кроме того, загрязняется воздушный бассейн сернистым газом, а штейны получаются строго определенного состава: содержание серы не должно превышать

876759

24 Л; отношение меди к железу должно быть равным не более 1, так как высокое содержание меди в штейнах приводит к получению богатых по меди отвальных шлаков, в которых содержание меди пропорционально ее содержанию в штейнах.

Цель изобретения-повышение производительности процесса и степени извлечения меди и серы.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения медного порошка из сульфидных медных концентратов, включающем плавку концентрата до получения медно железного штейна, отливку анодом и последующее их электрохимическое растворение в кислом 15 водном электролите, плавку концентрата ведут до получения штейна с отношением меди к,железу 0,5-2,0 и электролиз анодов, отлитых из этого штейна ведут в электролите с содер- 20 жанием, г/л меди 0,5-1, хлор-иона

40-50, серной кислоты 10-30 при анодной плотности тока 700-800 A/м

Сущность способа заключается в том, что сульфидный медный концентрат подвергают электроплавке в нейтральной среде, минуя стадию окислительного обжига концентрата, так как содержание серы в штейне и отношение меди к железу в предложенном процессе не лимитируется. Плавка в нейтразрной среде не влечет за собой выделения в атмосферу вредного сернистого газа.

Полученный медно-железный штейн отливают в аноды, которые охлаждают на воздухе. Аноды завешивают в электролитные ванны в диафрагменных мешках из кислотостойкой ткани (хлорин, куралон, вилон и др.) для.сбора анодного шлама и исключения возможности 40 смешивания порошкообразных продуктов электролиза (анодного шлама и металлического медного порошка). В электролизер также помещают катоды из листовой меди для осаждения медного по- 45 рошка.

Сульфидные аноды подвергают прямому элеКтролитическому растворению в сульфат-хлоридном электролите, в процессе которого медь осаждают на катоде в виде металлического порошка, железо переводят в раствор в виде сернокислой соли, серу в элементарном виде и благородные металлы концентрируют в анодном шламе. Процесс электрохимического растворения ведут при анодной плотности тока 700800 A/ì, напряжении на ванне не выше 2,8-5 0 В, температуре электролита 60-70 С при содержании в нем, г/л: меди 0,5-1; железа 60-80; хлор- 60 иона .40-50; серной кислоты 10-30.

При этом анодный выход по току со, ставляет 1,5-1, 7 r/А-ч, выход анодного шлама с учетом удаления из негс элементарной серы 4,8-5,0Ъ, выход 65

В катодного медного порошка — 0,550,60 г/А-ч; извлечение меди в катодный осадок 97-99%, железа в раствор

92-93%, степень концентрирования благородных металлов в шламе составляет 20-21 раз.

Процесс ведут с накапливанием в электролите железа до 300-400 г/л сульфата железа при непрерывной переточной циркуляции раствора. Железо извлекается из раствора путем периодического вывода части обогащенного железом циркулирующего раствора и кристаллизацией сернокислого железа при комнатной температуре. Обедненный по железу раствор возвращают на электролиз.

Полученный медный порошок периодически выгружают из ванны, обрабатывают (промывают, сушат, стабилизируют, упаковывают) и получают таким образом товарную продукцию. Медный порошок по своему химическому и гранулометрическому составу отвечает марке ПМ.

Анодный шлам выгружают из анодных мешков, промывают, сушат, извлекают из него элементарную серу одним из известных способов (горячая фильтрация, экстракция, отгонка и др.). Остаток, концентрирующий благородные металлы в 20-100 раз, представляет собой продукт с содержанием золота от

60 до 200 г/т и серебра от 0 5 до

1,5 кг/т. и может быть переработан на любом медеэлектролитном заводе на концентрат благородных металлов °

Пример 1. Лабораторная студия в оптимальном режиме с получением катодного медного порошка.

Сульфидный медный концентрат без предварительного окислительного обжига подвергают электроплавке при

1300 С в нейтральной среде под слоо ем силикатно-известкового шлака, получают медно-железный штейн с содержанием, Ъ: меди 23,5; железа 42,2; серы 32,9; отливают из него аноды, весом 500 r, помещают их в диафрагменном мешке из хлорина в электролитную ванну, объемом 2 л, и ведут электрохимическое растворение анодов в сульфат-хлоридном электролите с содержанием, г/л: меди 1,1; железа 36,0) хлор-иона 46,4; серной кислоты 31,8, Процесс осуществляют при анодной плотности тока 800 A/м, среднем наZ пряжении на ванне 2,8 В и температуре электрблита 60 С. В результате электрохимического растворения анодов получают следующие продукты: катодный медный порошок, соответствующий марке ПМ, анодный шлам, концентрирующий драгоценные металлы, с содержанием элементарной серы 80,2% и раствор железного купороса с содержанием, г/л: железа 70,6; меди

О,бу серной кислоты 10,1. Анодный выход по току составляет 1,7 г/А-ч, 876759

Формула изоб ретения

Составитель A. Важина

Техред M.Ãåðãåëü Корректор М. Шароши

Редактор М. Ткач

Заказ 9520/35 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выход катодного медного порошка

0,6 г/A-ч, выход анодного шлама с

;,учетом удаления из него элементарной серы — 5%, повышение концентрации железа в электролите 0,6 г/A-ч.

Извлечение меди в катодный осадок составляет 97,2Ъ, железа в раствор—

91,9Ъ. Содержание благородных металлов в анодном шламе по сравнению с содержанием их в штейне повышается в 20 раз. Содержание железа в медном порошке составляет менее 0,005%, серы менее 0,01%.

Пример 2. Полупромышленная проверка способа в оптимальном режиме с получением катодного медного порошка. 15

Медно-железный штейн состава, Ъ: меди 36,7; железа 34,8; серы 23,4, полученный электроплавкой обожженного сульфидного медного концентрата, расплавляют при 1300 С в нейтральной 20 среде под слоей силикатно-известкового шлака, отливают из него аноды, весом 32 кг каждый, помещают их в диафрагменных мешках из хлорина в электролитную ванну, объемом 200 л, и подвергают электрохимическому растворению в электролите с ссдержанием, г/л; меди 1,0; железа 60,01хлор-иона

46,0; серной кислоты 20. Электролиз ведут в течение двух суток при непрерывной рециркуляции электролита. Общий объем циркулирующего раствора составляет 1000 л. Процесс осуществляют при анодной плотности тока

800 Ajì, среднем напряжении на ванне 4 В и температуре электрслита 60 C.35

Всего переработано 96 кг штейна и получены следующие продукты: катодный медный порошок, соответствующий марке ПМ, анодный шлам с содержанием элементарной серы 82,3Ъ и раствор 40 сернокислого железа с содержанием железа 81,2 г/л. Из анодного шлама удаляют элементарную серу путем низкотемпературной отгонки и получают два продукта, серу эл ментарную и оста- 45 ток концентрирующий драгметаллы с содержанием, В: железо 32,1; медь 2,6; сера сульфидная 16,1; золото 120 г/т; серебро 800 г/т. Раствор сернокислого железа охлаждают до комнатной температуры, выделяют кристаллы железного купороса, получают Раствор с содержанием железа 30 г/л, готовый для последующего ведения электролиза °

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса, его экономическую эффективность (сумма годового экономического эффекта составляет около

3 млн. Р.), повысить извлечение меди на 4,6%, серы на 10,9% и других ценных составляющих за счет сокращения числа технологических переделов таких, как окислительный обжиг, конвертирование, огневое рафинирование и электролитическое рафинирование на катодную медь, получить более качественную продукцию, комплексно извлекать все ценные составляющие (медь, железо, серу, золото и серебро) при полном отсутствии вредных стоков и отвальных продуктов, ликвидировать загрязнение воздушного бассейна сернистым газом за счет извлечения всей серы в элементарном виде, перерабатывать штейны в широком диапазоне соотношений меди, железа и серы.

Предлагаемай способ также может быть использован и при получении компактной меди при соответствующем режиме электролиза и составе электролита.

Электрохимический способ получения медного порошка из сульфидных медных концентратов, включающий плавку концентрата до получения медножелезного штейна, отливку анодов и последующее их электрохимическое растворение в кислом водном электролите, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и степени извлечения металлов и серы, плавку концентрата ведут до получения штейна с отношением меди к железу 0,5-2,0 и электролиз анодов, отлитых из этого штейна ведут в электролите с содержанием, г/л: меди 0,5-1, хлор-иона 40-50, серной кислоты 10-30 при а одной плотности тока 700-800 A/м

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Основы металлургии. Металлургиздат, M., т. 2, 1962, с. 152 236.