Способ переработки металлических отходов меди и сплавов на ее основе

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик („1960288 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 130481 (21) 3272784/22-02

Р М К з с присоединением заявки ¹

С 22 В 15/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33}УДК 669. 334/

/669 ° 536 (0ee.8) Опубликовано 230982. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 230982

И.М.Иванов, Т.урбаньски и М.Г.Чан-Шу-Че (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Институт неорганической химии Сибирског

AH СССР деления (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

МЕДИ И СПЛАВОВ,HA ЕЕ ОСНОВЕ

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и касается способов перерабоки ллеталлических отходов меди и цинка или сплавов на их основе.

Известен способ извлечения меди иэ руд, содержащих CuS, путем выщелачивания ее раствором СиС12 при температуре 90о по реакции

CuS г СиС1г 2CuCl + 5, с последующим окислением раствора кислородом воздуха в присутствии НС 1

2CuC1 + 2НС1 + 1/202 2СОС11 + Н10 и дальнейшей экстракцией меди селек- тивными катионообразными реагента(13

Ближайшим по технической сущности . и достигаемому результату является

1способ переработки металлических отходов меди и сплавов на ее основе, включающий растворение металла, окисление меди кислородом воздуха, раздельную экстракцию меди и цинка и реэкстракцию металлов растворами минеральных кислот f2).

Недостатком известного способа помимо малой скорости растворения явпяется. малая скорость окисления меди в растворе, необходимость нейтрализации растворов перед сбросом после извлечения из них меди и цин:ка, расход химических реагентов на стадии разделения металлов и боль5 шое количество сбросных растворов.

Целью изобретения является уменьшение расхода реагентов, повышение скорости процесса и уменьшение сброса отходов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу переработки металлических отходов меди и сплавов на ее основе, включающему растворение металла, окисление меди кис-. лородом воздуха, раздельную экстракцию меди и цинка и реэкстракцию ме" таллов растворами минеральных кислот, растворение отходов ведут в смешанном растворителе, содержащем хлориды меди и цинка, с одновремен ной аэрацней смеси кислородом воздуха s присутствии экстрагентов, селективно извлекакщих медь и цинк, .при этом для растворения используют смесь, содержащую хлориды цинка и меди в мольном соотношении 1:(1-5).

Металлы реэкстрагируются крепкой кислотой с выделением в осадок кристаллического продукта, например, СuSO . Высвобождакхаийся зкстрагент

ЗО возвращается на процесс экстракции.

960288

Весь процесс протекает через не-сколько стадий, Растворение

Cu + Сис11 2CuCI

Zn + 2сис11 ZnC12 л. 2CuC I.

Окисление меди кислородом воздуха 5

2CuC1 + Н10 + 1/20

2Cu + 20Н " 2С I °

Раздельная экстракция меди и цинка

Zn: w 20Н + 2HL = ZnL2+ Н О;, Щ

Cu + 20Н + 2HR CuR1 + Н10.

Непосредственно в экстрагентах

HL u HR металлические Си и 2п не растворяются. Весь процесс осуществлен через посредство водного раствора CuCI1 + ZnC11 состав которого регенерируется в процессе растворения.

Cu. < CuC11 = 2CuCI, 2CuCl + 2HR + 1/201

Сий1+ СиС-1 4 Н10.

Реэкстракция Си и 2п может быть проведена любой кислотой, например

Сий1 + Н1504 = Си50л, + 2HR

Металлы из растворов могут быть выделены известными способами, например путем электролиза. При этом осуществляется регенерация кислоты

CuSO< + Н20 Cu + H SO + 1/202.

Из известных катионообменных экс,трагентов, способных преимущественно извлекать цинк из смешанных растворов, образующихся после растворения сплава меди и цинка с рН 2,0-4,0, пригодТаблица 1

Скорость растворения меди, г/см «с

7,5.10

1,0- 10 5

1,5 ° 10 5

0,5 CuC lg

0,5 CuC I + 0,5 ZnC12

0,5 СиС1 + 1,0 2пС1

Скорость растворения возрастает с увеличением концентрации 2пс1 .

Для последнего электролита наблюдается увеличение скорости растворения 55 в 2 раза по сравнению с электролитом без ZnC11.

Пример 2. Окисление меди кислородом воздуха. бО

После растворения металлической меди в электролите образуются раствоСостав растворителя, М на только ди-2-этилгексилфосфорная кислота.

Однако коэффициент разделения

P Zn/Cu 3,0 недостаточен для .селективного выделения цинка.

Для повышения чистоты извлекаемого цинка в растворитель дополнительно вводится ZnC 12 (см. пример 4) . Одновременно с увеличением степени очистки цинка от меди увеличивается скорость растворения сплава в растворителе. Для селективной экстракции меди можно испольэовать наиболее распространенные экстрагенты — монокарбоновые кислоты.

Таким образом, совмещение реакций растворения, окисления и экстракции

s единый процесс позволяет проводить разделение металлов в процессе растворения сплавов Си и Zn без затрат реактивных реагентов и без образования отходящих продуктов. При совмещенном проведении процесса скорость окисления. растворенной меди, и соответственно, экстракция ее из водного раствора возрастает в 10 раз по сравнению с процессом раздельного окисления и экстракции.

П р и м е. р 1. Растворение меди в электролите;

Образец металлической фольги размером 2 см подвергают растворению в 20 мл растворителя различного состава, Данные приведены в табл. 1. ры, содержащие от 0,2 до О,б г/л меди (z)

Медь (Е1 подвергают окислению. кислородом воздуха путем аэрации раствора через капилляр. Окисление проводят в отсутствии экстрагента и в его присутствии. Скорость окисления измеряют в относительных единицах V= гп- с где fA - текущее содержание Cu(r) .

Результаты приведены с табл. 2.

960288

Таблица 2

Скорость окисления V, 1 с

Возрастание скорости, раз без экстракции одновременно с экстракцией каприловой кислотой

1 5 CuC lg+ 0 5ZnC l

2,9 104

1,2 104

1 р 103

9, 5. 10-4

9,1 ° 10-4

3,4

2,0 CuC1 + 0,5ZnC1

7,5

8,7 10-5

2,5 СцС12+ 0,5ZnC 11

10,5

При окислении меди в присутствии

:экстрагента скорость окисления заметно возрастает.

Пример 3. Скорость окисления меди (I) кислородом воздуха в раствоТаблица 3

Скорость окисления V

1 с

Возрастание скорости, раз без экстракции с одновременной экстракцией меди

1,1. 10 3

9,8 10 "

8, 7 ° 10" 4

2,4 ° 10 4

3, 1р-4

10-10

1, 5 Си С i + О, 5 Zn C 12

4,6

2,0CuC1>+ 0,5ZnC12

7,5, 2 5СОС12+ О 5ZnC1>

8,7

Скорость окисления в присутствии экстрагента заметно возрастает за счет отвода образукщегося продукта окисления в экстракт.

2Си+ + 2С1 + Н О + 1/202

2Cu<+ + 2C1 + 2ОН

2Cu2++ 20H + 2С1 1 2HR CuR + CuC lg + 2HgO.

При проведении процесса растворения и окисления в присутствии экстрагента состав растворителя полностью регенерируется и остается без изменений. При окислении Со (1) без.экстСостав электролита, М

Состав электролита, М

I ре (CuC1 +ZnCl> ) после растворения

Щ латуни (304Zn - 70ФСи).

Состав электролита, результаты окисления приведены в табл. 3. рагента образуется плохо растворимай продукт СиОНС1 Поэтому в процессе растворения и окисления концентрация растворителя (CuCl<) будет уменьшаться.

Пример 4. Экстракция меди и цинка при растворении латуни.

Проводит растворение металлической латуни в растворителях различного состава (см. табл. 4) в присутствии экстрагента с одновременной аэрацией растворов кислородом воздуха.

9б0288

I . I

1

1

1

I, 1

I

I

an o с е в

C1I О! л А

an ° мъ с

Ю О! ф\ О\ л. Л и х

Ц I

Ю I!

1 -! .

Э

И 1 а I

Э 1

Ц

МЪ ln lA О

° с с с о о о v v ф РЪ ф в о

IO ОЪ

1 !

С! о

Ф.о!

1! 1!Ъ о о н х о с о с

О 1О О а ч

IlI

Я й1

g о о н.! с g р . м .д о с о о

1 с

1Ч О

1 4

Ol о. 6 с! н с с о о

IA aA о о о о с . с о о

lA

Р ь

\ о

1

1 !

1 !

1

1

I

ЯЪ IO .Ф IA и н с с о о н н о о о о с с о о

v v.с ь

I

Е с

I1I

III !!

v о и а о

РЪ !"Ъ о о с с о о (Ч O

4Ч (Ч о о с с о о

С1а 47 о н с о о о

4Ч с

1

1 Ы . у

I 1 г»

1 Э !.э

1I с

1 3 N

1 а. ! О+

С!

I 1-! ои

1 Ю

I D1-!

1

I

1

I

lA

lA 1 с . с о .о

Ul !.с с о о о !!ъ с с

< н о а с с

Н НI

Ul an с с о о

Е цЪ с о о щ an с с о о.

an Ul с о о! М ! ха

1 1= 3Е!

I -- !.!

1 аа ! 1-!О

1 III 1 I

I I 3- — — — 4

I 3

I а! 1

1 1

IÎI

1 III 1 П »

1 1 Х 1

Э III и!

I М Ф х ф

=! Q, I oo

1 I !

1

1

I

1 .!

1 !

1

1 !

6 н !я Q

1Ч н о о с

CO

v ь

Ul н с ь

960288

Формула изобретения

Составитель Л.Рякина

Техред Ж.Кастелевич Корректор О.Билак

Редактор Н. Гунько

Заказ 7156/33 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4

В стакан вводят 100 мл раствори теля, загружают латунную стружку, добавляют, 40 мл экстрагента (каприловой кислоты или раствора ди-2-этилгексилфосфорной кислоты) и вводят капилляр для.пропускания воздуха.

Всю смесь перемешивают мешалкой. После проведения. реакции смесь расслаивается, в органической фазе определяют содержание экстрагировавшихся металлов.

При полной реэкстракции металлов из экстрактов с каприловой кислотой получают раствор сульфата меди с . содержанием цинка менее 0,5%. Дополнительная очистка может быть проведена на стадии противоточной реэкстракции. Экстракт цинка содержит за,метное количество меди, которая может быть отделена на стадии противо точной: реэкстракции или путем цементации ее йа цинковом или латунном ломе, который, в свою очередь, поступает в реактор на стадию растворе ния.

Пример 5. Проведение процесса при совмещении операций.

В 200 мл .растворителя, содержащего 2,,5 М СОС11 и 0,5 M ZnC11 вводят латунную стружку (3032п и 70 Cu) весом 3,5 г (с поверхностью 40 см ), К раствору прибавляют 80 мл й-каприловой кислоты. Вся смесь перемешйвалась путем интенсивного барботажа воздуха. После проведения процесса, в течение 10 мин. органическая фаза содержит 8 г/л меди. После реэкстракции меди 10 мл РаствоРа Н 150 6М, водная фаза содержит 60 г/л меди и

0,05 г/л цинка.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить расход реагентов,,так как разделение металлов и сплавов идет одновременно с растворением скрапа, поэтому не требуется дополнительных реактивов, уменьшить количество сбросных растворов, так как при проведении всего процесса не образуется отходящих продуктов и сброс5 ных растворов, повысить скорость проведения процесса за счет повышения скорости окисления меди более чем в 10 раз.

1. Способ переработки металлических отходов меди и сплавов на ее ос1 нове, включающий растворение металла, окисление меди кислородом возду" ха, раздельную экстракцию меди и цин,ка и реэкстракцию металлов. растворами минеральных кислот, о т л и ч а о ю шийся тем, что, с целью уменьшения расхода реагентов и повышения скорости процесса, растворение отхо.дов ведут в смешанном растворителе, содержащем хлориды меди и цинка, с одновременной аэрацией-смеси кисло родом воздуха в присутствии экстрагентов, селективно извлекающих медь и цинк.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что для .растворения

3О используют смесь, содержащую хлориди цинка и меди в мольном соотношении 1:.(1-5).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Патент Chic Р 4023964, кл. С 22 В 15/08, опублйк. 1977.

2. Ha rlamovs i.R.,;Harrison С.

Separation of Secondary base metals .

by Solvent extractlbn. - "0nternatio+) na1 Solvent Extraction Conference, JSEC-80", Belgium 1.1е0е,6-12 September.