Способ получения медного порошка

 

ОП ИСАНИИ

ИЗЬВРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

C0Io3 Советски к

Социалнстнчвскик

Рвс ублнк „956154 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 02. 81 (21) 3243303/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет.(53)М. Кл.

В 22 F 9/16

С 22 В 15/00

1ЪеудерстеевныФ кевятет

CCCP ае делам езееретение и етерытяй. (53) УДК 621. 762. .24(088.8) Опубликовано 07. 09. 82. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 09 .09. 82

С.И. Соболь, В.А. Гутин, Е.Ю. Чверткин, Л.В . Родин-;Jl.A. Иванов, Е.В. Розов, С.Г. Стукалев и M.fl, ГЬ)аралова

Государственный научно-исследовательский ордейа. Трудового

f. Уф *» -.

Красного Знамени институт цветных металлов и Орденй:- "-. .::

Ленина комбинат "Североникельн им. В.И. Ленина = i::,р"....; = (72) Авторы изобретения (7!) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА

Изобретение относится к области . порошковой металлургии, в частности, к области получения порошков металлической меди гидрометаллургическими методами и может быть применено для переработки медьсодержащих материа" лов, образуюцихся на предприятиях металлургической, химической и металлообрабатывающей промышленности.

Известен способ получения медного порошка из растворов с использованием в качестве восстановителя водорода.

Процесс ведут при 150-200 С, давлении 30-60 атм в присутствии поверхностно-активных веществ (1j.

Недостатками способа являются пожароопасность, загрязнение порошков углеродом м жесткие условия процесса.

Наиболее близким по технической 2о сущности и достигаемому результату к изобретению является способ получения медного порошка, включающий окислительное аммиачное выщелачива2 ние медьсодержацих продуктов, осаждение сернистым ангидридом медноаммонийного сульфита (НАС), сгущение пульпы и расслоение НАС в автоклаве и подкисленном серной кислотой растворе сульфата аммония.

По этому способу медьсодержащве сырье подвергают окислительному выщелачиванию при избытке кислорода

120"1503 по отношению к стехиометрии (ипи 0,21«0,27 нм кислорода на 1 кг меди) аммиачным раствором с получением аммиакатов двухвалентной меди (содержание меди в растворе 30-50 r/ë).

Раствор обрабатывают сернистым ан" гидридом для восстановления меди до одновалентного состояния и выделения в осадок в виде хорошо раскристаллизованной соли - ИАС. Последний отделяют от маточника, промывают, сушат, распульповывают под1сисленным до 25 70 г/л по серной кислоте раствором сульфата аммония до плотности около 503 твердого, и пульпу нагре3 95615 вают при перемешивании в автоклаве до 140-170 С при общем давлении 10-.

15 атм. В автоклаве МАС разлагается с выделением порошка металлической меди, сернистого ангидрида и. сульфата аммония, Часть маточника после разложения возвращают для получения новой порции пульпы МАС, направляемой в автоклав (2 j.

Однако низкое (30-50 гlл) содержа- 1о ние меди в исходном аммиачно-сульфатном растворе обуславливает невысокое извлечение меди при осаждении МАС (95-984), наличие операций фильтрации и сушки МАС усложняет технологичес,кую схему. Кроме того, необходима ре", Циркуляция .пульпы после разложения на последующие операции для достижения более полного разложения ИАС.

Целью изобретения является упрощение технологии и снижение расхода реагентов.

Поставленная цель достигается тем, что по способу получения медного порошка, включающему аммиачное окислительное выщелачивание медьсодержащих продуктов, осаждение сернистым ангидридом медноаммонийного сульфита, сгущение пульпы и разложение в автоклаве в подкисленном серной кислотой раст" воре сульфата аммония, выщелачивание меди ведут при подаче кислорода 0,09О,!1 нм на I кг меди,.сгущенную пульпу медноаммонийного сульфита на" правляют непосредственно в автоклав и разложение ведут при общем давлеЭЗ нии 5-6 атм.

Процесс осуществляют следующим образом.

Порцию цементной меди выщелачивают

40 в растворе аммиака и сульфата аммония при нормальном давлении и комнатной температуре с подачей кислоро" да в количестве, необходимом для окис" ления половины меди до двухвалентного

4$ состояния, затем подачу кислорода прекращают, продолжая выщелачивание второй половины металлической меди за счет окисления ее двухвалентными аммиачными комплексами. В результате получают раствор содержащий 100120 г/л меди в виде одновалентных аммиачных комплексов, при конечном рН от 9,0 до 10,5. Раствор отделяют и направляют на осаждение ИАС .сернистым ангидридом. Операция осаждения может быть осуществлена как в периоди. ческом, так и в непрерывном режиме при ?0-60 С (предпочтительно 45-50 С), 4 4 оптимальная величина рН осаждения

4,4-5,5. Полученную пульпу сгущают до плотности т:ж = 1:E и направляют в автоклав на разложение. Часть матс ника от осаждения, содержащего до

400-500 г/л сульфата аммония, возвращают на операцию выщелачивания меди, остальную часть - на регенерацию аммиака (или. аммиака и кислоты) известными способами, Сгущенную пульпу МАС подкисляют серной кислотой в автоклаве до

40-50 г/л и нагревают при перемешивании до 140-150 С, поддерживая общее давление 5"6 атм, Полученный в результате разложения порошок меди отфильтровывают и промывают, из маточника регенерируют аммиак.

Пределы общего давления (5-6 атм) позволяют поддерживать необходимое минимальное давление сернистого ангидрида в атоклаве (Р 0 — — 2,5-3,5 ати), обеспечиваоцее полученйе чистых (99, :99,73 меди) медных порошков.

Дальнейшее повышение давления нецелесообразно, так как приводит к повышению стоимости оборудования и эксплуатационных расходов. Кроме того, повышение общего давления в ав" токлаве свыше 10 атм может привести к загрязнению продукта серой вследствие,частичного сульфидирования порошка.

В предлагаемых условиях (при давлении 5-6 атм) достигается высокая степень разложения МАС - 99,6-99,8Ф,В соответствии с прототипом такие показатели получают лишь в результате трех-пятикратной рециркуляции пульпы на разложение. Пример. Навеску

12 кг цементной меди, содержащей, (3):

92,0 меди, 2,0 никеля, 0,1 железавьпцелачивали в реакторе объемом 150 л маточником от осаждения МАС с добавкой водного аммиака; объем раствора " 100 л. Выщелачивание вели при постоянном перемешивании, комнатной температуре и атмосферном давлении, с подачей кислорода, расход которого соответствовал 0,9-1,0 нм /кг меди, или переводу примерно половины меди выщелачиваемой навески в растворе.

После этого подачу кислорода прекращали и процесс выщелачивания продолжали в атмосфере азота до практически полного перевода меди в раствор. При меньшем расходе кислорода снижалось извлечение меди в раствор, при большем соответственно часть меди окис-5 956154 6 лялась до двухвалентного состряния в медном порошке, высушенном на воэдуи повышался расход сернистого ангид- хе, было 99,5"99i7 рида при осаждении ИАС (см. табл. 1). Порошки, полученные при давлении

При отработке периодического режи- 12-15 атм, содержали 98,7"99,2Ф меди ° ма осаждения сернистым газом обраба" 5 Т а б л и ц а тывали пробы раствора по 0,5 л; при отработке непрерывного режима медьсо- ВлиЯние УДельного РасхоДа кислодержащий раствор декантировали снача- рода при выщелачивании цементной ме ла в десятилитровую напорную бутыль,, Ди на извлечение ее в РаствоР и Расиз которой раствор непрерывно подава- 10 ход сернистого ангидрида при осаждели в реактор с рабочим объемом 1,8 л.

Результаты представлены в табл. 2.

Из 100 л раствора с концентрацией меди 105 г/л получали около 26 кг соли

ИАС, что соответствовало извлечению

99,6i меди в осадок. Сгущенную пульпу ИАС в объеме около 3 л с плотнос" тью т:ж + 1,:1 загружали в автоклав емкостью 5,0 л, нагревали до 150+5ОС

-и выдерживали при этой температуре в течение 12 мин. Давление в автокла" ве поддерживали путем сброса избытка.

По окончании процесса и охлаждения автоклава медный порошок отфильтровы" вали и промывали на фильтре.

Результаты автоклавного разложения

ИАС приведены в табл. 3. So всех опы. тах содержание основного компонента

Расход SGg при ocawденни ИАС, r/r Cu в растворе

IN Удельный опы- расход тов кислорода, нм /

/кг CU

Извлечение меди в раст вор, 3

1 30

1,30

1 0,06 2 0 09

99 2

1,35

99,3

3 . 011

25 4 0 15

5 0,18

2,25

2,40

-99,3

Таблица 2

Результаты осаждения ИАС.

Условия: температура 48+2вС; продолжительность

20 мин, РН исх. раствора = 9,5-10.

Ф МЭ

Содержание

Си 8 исх. растворе, г/л

° » ° Ю «Э

Остаточное содержание

Си в маточнике, г/л

Способ

Режим

Расход

S0g л/

/r Cu в раст воре

Степень осажде" ния, Си, Предла" Периоди" гаемый ческий 108

0,3 99,7

0 3 99,7

0,21 99,8

0,43

0,45

104

0,44

105

Непрерыв" ный 111

0,45

0,32 99,8

0,23 99,8

115

0,41

Извест- Периоди" ный ческий 47

1,2 97,4

0,80

Непрерыв" ный 58

0,77

0,56 99,0

956154

Т а б л и ц а 3

Результаты разложение ИАС в автоклаве.

Условия: температура 140- 150ОС, продолжительность 12»20 мин, . режим - периодический, плотность пульпы т:ж = 1;1, концентрация (МН4) 504 в в растворе 500 г/л, концентрация H@S0< в исх. растворе 40-70 г/л

Давление Извлечение Содержание общее, меди из MAC, Cu в медном ати 3 порошке, j

Способ

Предлагаемый 3,5

82,5

82 «5

93,8

4,0

96,3

99,7

99,9

5,0, 99,8

6,0

99,5

Известный по

99 2

13,7

99,5

98,8

98,9

13,7 прототипу

3а одну операцию разложения, лее благоприятиые условия получения медного порошка высокой чистоты с высоким выходом меди: извлечение меди из MAC превышает 99,53 за одну операцию. Полученный порошок содержит около 99,53 меди, обладает текучестью

60-27 сек/50 г и насыпной массой

1, 3-3,0 г/см .

Способ получения медного порошка, включающий аммиачное окислительное выщелвчивание медьсодержащих продуктов, осаждение сернистым ангидридом медноаммонийного сульфита, сгущение пульпы и разложение в автоклаве в подкисленном серной кислотой растворе сульфата аммония, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения расхода реагентов и упрощения технологии, выщелачивание меди ведут при подаче кислорода 0,09-0,11 нм"на 1 кг. меди, сгущенную пульпу медноКак видно из примеров, предложен" ный способ позволяет сократить расход кислорода с 0,19 до 0,09 нм на 1 кг з меди, сернистого ангидрида с 2,2-2,4 до 1, 30 кг на 1 кг меди и аммиака с 1,1-1,2 до 0,6"0,65 кг/кг меди, ис- в ключить часть операций технологической схемы и повысить степень извлечения меди из раствора на 0,7-0,86.

Таким образом, приведенные данные показывают, что технологическая схема существенно упрощена за счет исключения операций фильтрации, промывки и сушки ИАС, расход реагентов - кислорода и сернистого ангидрида - снижен почти вдвое, уменьшен в 1,5-2 раза оборот аммиака, По сравнению с прототипон более, чем вдвое увеличена удель" ная производительность оборудования на стадии осаждения ИАС. Снижение расхода реагентов и повышение производи$$ тельности оборудования значительно удешевляет всю технологическую схему.

Предложенный способ обеспечивает боФормула изобретения

1, Набойченко С.С., Смирнов В.И.

Гидрометаллургия меди. М., "Металлургия", 1974, с. 78-79, 230-232.

2. Патент СМ 0 3954453, кл.75-117, опублик. 1976 (прототип).

9 956154 аммонийного суль9ита направляют непосредственно s автоклав и разложение ведут при общем давлении 5-6 атм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель Г. Портнова

Редактор А. Утехина ТехредЛ. Пекарь Корректор Л. Бокшан

Заказ 89 /1 Тираж 52 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303 д Москвад Ж-3 Раушская наб.д д. 4/g

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,