[go: up one dir, main page]

RU2226559C2 - Copper-containing waste processing method - Google Patents

Copper-containing waste processing method Download PDF

Info

Publication number
RU2226559C2
RU2226559C2 RU2001127611A RU2001127611A RU2226559C2 RU 2226559 C2 RU2226559 C2 RU 2226559C2 RU 2001127611 A RU2001127611 A RU 2001127611A RU 2001127611 A RU2001127611 A RU 2001127611A RU 2226559 C2 RU2226559 C2 RU 2226559C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
copper
concentration
sulfuric acid
temperature
Prior art date
Application number
RU2001127611A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001127611A (en
Inventor
М.М. Григорович
В.А. Сухих
Original Assignee
Григорович Марина Михайловна
Сухих Валентин Анатольевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Григорович Марина Михайловна, Сухих Валентин Анатольевич filed Critical Григорович Марина Михайловна
Priority to RU2001127611A priority Critical patent/RU2226559C2/en
Publication of RU2001127611A publication Critical patent/RU2001127611A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2226559C2 publication Critical patent/RU2226559C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: invention provides method for integrated processing of copper-containing waste to give a series of commercial products. Method comprises treatment of initial raw material with sulfuric acid in presence of nitric acid in cementation of copper metal from solution to give initial raw material. According to invention, 15-25% sulfuric acid and 30-45% nitric acid are used at their ratio (8-12):1 at 85-95 C. Acids are added at least once when initial raw material is loaded, resulting solution is aged until gas formation ceased, and 0.5% solution of polyacrylamide is added at stirring, after which solution is further aged for 5-6 h to give suspension, which is then liberated from precipitate and resulting solution is subjected to electrochemical extraction of copper at anodic density no higher than 450 A/sq.m and temperature 30-60 C until concentration of copper in solution is below 5 g/l. Worked-out electrolyte is passed through initial raw material, while retaining it to achieve concentration of copper in solution below 5 mg/l and concentration of residual free sulfuric acid 0.020-0.005%. Copperdepleted solution is further passed through aminocarboxylic groups-containing ion-exchange resin at 18 to 75 C. EFFECT: increased completeness of processing of anode precipitate obtained as high-purity aluminum production waste. 2 ex

Description

Изобретение относится к комплексной переработке медьсодержащих отходов с получением ряда товарных продуктов.The invention relates to the integrated processing of copper-containing waste with the receipt of a number of marketable products.

Известен способ электролитического рафинирования алюминия трехслойным методом (патент РФ №2092591, МПК C 22 B 7/00, 1997 г.), который позволяет утилизировать отходы сплавов типа алюминиймедьолово, являющиеся вторичными ресурсами отходов машиностроения. Способ основан на проведении электролиза с загрузкой сплава типа алюминий-медь-олово в качестве анодного сплава при периодическом удалении алюминия и анодного сплава, обогащенного оловом и медью.There is a known method of electrolytic refining of aluminum by the three-layer method (RF patent No. 2092591, IPC C 22 B 7/00, 1997), which allows the disposal of waste alloys of the aluminum-copper-copper type, which are secondary resources of mechanical engineering waste. The method is based on conducting electrolysis with loading of an aluminum-copper-tin alloy as an anode alloy by periodically removing aluminum and an anodic alloy enriched in tin and copper.

Известный способ позволяет при утилизации отходов сплава алюминий-медь-олово практически без потерь извлекать алюминий и олово, но он не может быть использован при переработке медьсодержащих отходов, в частности, отходов производства высокочистого алюминия, которые наряду с алюминием содержат достаточные количества железа, кремния, галлия и ряд других элементов.The known method allows for the disposal of waste aluminum-copper-tin alloy with almost no loss to extract aluminum and tin, but it cannot be used in the processing of copper-containing waste, in particular, waste from the production of high-purity aluminum, which along with aluminum contain sufficient amounts of iron, silicon, gallium and a number of other elements.

Известен способ переработки медьсодержащих отходов, который включает обработку исходного материала раствором серной кислоты в присутствии азотной кислоты и последующую цементацию меди из раствора на исходное сырье (патент США №3933478, МПК C 22 B 7/00, 1976 г.). Способ позволяет получить медь из медьсодержащих отходов, предпочтительно содержащих железо и цинк, путем обработки исходного материала смесью серной и азотной кислот, после которой растворенную медь цементируют из раствора путем взаимодействия с железом.A known method of processing copper-containing waste, which includes processing the source material with a solution of sulfuric acid in the presence of nitric acid and subsequent cementation of copper from the solution into the feedstock (US patent No. 3933478, IPC C 22 B 7/00, 1976). The method allows to obtain copper from copper-containing waste, preferably containing iron and zinc, by treating the starting material with a mixture of sulfuric and nitric acids, after which the dissolved copper is cemented from the solution by reaction with iron.

Известный способ может быть использован для переработки медьсодержащих отходов, содержащих цинк и железо, но он не пригоден для переработки медьсодержащих отходов, в частности, отходов производства высокочистого алюминия, которые наряду с алюминием содержат достаточные количества железа, кремния, галлия и ряд других элементов.The known method can be used for the processing of copper-containing wastes containing zinc and iron, but it is not suitable for the processing of copper-containing wastes, in particular, waste from the production of high-purity aluminum, which along with aluminum contain sufficient amounts of iron, silicon, gallium and a number of other elements.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ переработки медьсодержащих отходов, в частности отходов производства высокочистого алюминия, которые наряду с алюминием содержат достаточные количества железа, кремния, галлия и ряд других элементов.Thus, the authors were faced with the task of developing a method for processing copper-containing wastes, in particular wastes from the production of high-purity aluminum, which along with aluminum contain sufficient amounts of iron, silicon, gallium, and a number of other elements.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе переработки медьсодержащих отходов, включающем обработку исходного сырья серной кислотой в присутствии азотной кислоты и цементацию металлической меди из раствора на исходное сырье, в котором обработку порционно загружаемого сырья ведут 15-25%-ной серной кислотой в присутствии 30-45%-ной азотной кислоты при их соотношении НNО32SO4=1:8-12 и при температуре 85-95°С, добавляя кислоты после загрузки сырья по крайней мере один раз, выдерживают раствор до прекращения газовыделения, после чего вводят 0,5%-ный раствор полиакриламида при перемешивании, выдерживают в течение 5-6 ч, полученную суспензии отделяют от осадка и проводят электрохимическую экстракцию меди из полученного раствора при анодной плотности тока не выше 450 А/м2, температуре 30-60°С до получения концентрации меди в растворе ниже 5 г/л, отработанный электролит пропускают через исходное сырье с выдержкой до получения концентрации меди в растворе ниже 5 мг/л, а концентрации остаточной серной свободной кислоты 0,020-0,005%, далее обедненный по меди раствор пропускают через ионно-обменную смолу, содержащую аминокарбоксильные группы, при температуре 18-75°С.The problem is solved in the proposed method for the processing of copper-containing waste, including processing the feedstock with sulfuric acid in the presence of nitric acid and cementing metallic copper from a solution to the feedstock, in which the portioned feed is treated with 15-25% sulfuric acid in the presence of 30-45 % nitric acid with their ratio of НNО 3 : Н 2 SO 4 = 1: 8-12 and at a temperature of 85-95 ° С, adding acids after loading the raw materials at least once, the solution is kept until gas evolution ceases, after which it is introduced A 0.5% solution of polyacrylamide with stirring, kept for 5-6 hours, the resulting suspension is separated from the precipitate and conduct electrochemical extraction of copper from the resulting solution at an anode current density of not higher than 450 A / m 2 , a temperature of 30-60 ° C to obtain a copper concentration in the solution below 5 g / l, the spent electrolyte is passed through the feedstock with an extract to obtain a copper concentration in the solution below 5 mg / l, and the concentration of residual sulfuric acid free is 0.020-0.005%, then the copper-depleted solution is passed through ion exchange nnuyu resin containing aminocarboxylic groups at a temperature of 18-75 ° C.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ переработки медьсодержащих отходов, в котором порционно загружаемое исходное сырье обрабатывают кислотами определенной концентрации в заявляемом интервале соотношений, причем кислоты по мере необходимости могут добавляться неоднократно, затем проводят коагуляцию нерастворимой части, добавляя раствор полиакриламида, затем полученную суспензию отделяют от осадка и проводят электрохимическую экстракцию меди из полученного раствора в заявляемых условиях, а затем пропускают отработанный электролит через исходное сырье до получения определенной концентрации по меди и свободной серной кислоте, и далее обедненный по меди раствор пропускают через ионно-обменную смолу в заявляемых условиях.Currently, from the patent and scientific literature there is no known method for processing copper-containing waste, in which portion-loaded feedstock is treated with acids of a certain concentration in the claimed range of ratios, and acids can be added repeatedly as necessary, then the insoluble part is coagulated by adding a solution of polyacrylamide , then the resulting suspension is separated from the precipitate and electrochemical extraction of copper from the resulting solution is carried out in the claimed conditions and then the spent electrolyte is passed through the feedstock until a certain concentration of copper and free sulfuric acid is obtained, and then the copper-depleted solution is passed through an ion-exchange resin under the claimed conditions.

Предлагаемый способ переработки медьсодержащих отходов позволяет осуществлять комплексную переработку анодного осадка (так называемого "медистого осадка"), который является отходом производства высокочистого алюминия, с получением ряда товарных продуктов: металлического порошка меди; раствора сульфата галлия, который может быть использован, в частности, для получения металлического галлия известными методами; неорганического коагулянта для водоподготовки и очистки сточных вод.The proposed method for processing copper-containing wastes allows for complex processing of the anode deposit (the so-called "copper deposit"), which is a waste from the production of high-purity aluminum, with the production of a number of marketable products: copper metal powder; a solution of gallium sulfate, which can be used, in particular, to obtain metallic gallium by known methods; inorganic coagulant for water and wastewater treatment.

Предлагаемый способ переработки медьсодержащих отходов может быть осуществлен следующим образом. В реактор, снабженный рубашкой и обратным холодильником, подают 15-25%-ный раствор серной кислоты. Затем из контейнера в люк реактора порциями с интервалом в 10-15 мин загружают измельченный до размера не более 63 мкм анодный осадок, содержащий алюминий 62,14-46,31; медь 51,61-6,55; железо 36,54-0,42; кремний 13,10-0,75; галлий 0,59-0,23 и другие примеси до 100%. В процессе растворения анодного осадка возможен саморазогрев раствора. При достижении температуры в реакторе 80°С включают подачу охлаждающей воды с обратного холодильника в рубашку реактора и с ее помощью регулируют температуру реакционной смеси в интервале 85-95°С. В случае, если температура саморазогрева не достигнет указанного уровня, в рубашку реактора подают пар и нагревают раствор до температуры 85-95°С. После загрузки в реактор всей партии осадка из мерника подают тонкой струей 30-45%-ный раствор азотной кислоты, соблюдая соотношение между серной и азотной кислотами, равным НNО3:H2SO4=1:8-12. После подачи азотной кислоты в рубашку реактора подают охлаждающую воду для поддержания температуры раствора в нужном интервале. Раствор выдерживают в течение нескольких часов и, в случае необходимости (при неполном растворении осадка), вновь подают 15-25%-ный раствор серной кислоты, а затем 30-45%-ный раствор азотной кислоты, соблюдая их определенное соотношение, и снова выдерживают раствор. О полном растворении осадка судят по полному прекращению газовыделения. При необходимости для полного растворения осадка подача кислот может производиться необходимое количество раз. После прекращения газовыделения включают мешалку и вводят в реактор 0,5%-ный раствор полиакриламида и перемешивают при поддержании температуры в том же интервале 85-95°C с помощью подачи пара в рубашку реактора, затем прекращают перемешивание и подачу пара, выдерживают раствор в течение 5-6 ч. Полученную суспензию отделяют от осадка, например, путем фильтрации через нутч-фильтр, полученный раствор сжатым воздухом перелавливают в электролизер и проводят электрохимическую экстракцию меди при анодной плотности тока не выше 450 А/м2. Питание электролизера постоянным током осуществляют от выпрямителя. Через шины одновременно с заполнением электролизера заполняют анодные кассеты раствором серной кислоты с концентрацией 100 г/л. В процессе электролиза контролируют температуру и концентрацию меди. Температура поддерживается в интервале 30-60°С. Для охлаждения электролита в змеевик, которым снабжен электролизер, подают охлаждающую воду. В начальный момент после включения выпрямителя устанавливают ток 8-10 кА. Отбор проб на медь производят каждые 3 ч, при достижении концентрации меди 16-18 г/л снижают ток до 6,5-6,7 кА. При достижении концентрации меди 6-7 г/л контроль по содержанию меди производят каждый час. При достижении концентрации ниже 5 г/л отключают выпрямитель и электролиз заканчивают. Медный порошок с частью электролита выгружают из электролизера на нутч-фильтр, промывают сначала раствором серной кислоты, а затем водой и складируют в полиэтиленовые бачки. Отработанный электролит сжатым воздухом передавливают в загрузочный люк реактора, куда предварительно загружают исходное сырье - измельченный анодный осадок. Электролит пропускают через исходное сырье с выдержкой до получения концентрации меди в растворе ниже 5 мг/л, а концентрации остаточной серной свободной кислоты до 0,020-0,005%. Процесс ведут при температуре не выше 90°С. Если температура превышает указанную, в рубашку реактора подают охлаждающую воду. Через 2-3 ч контролируют концентрацию свободной серной кислоты, если она превышает 0,020%, в рубашку реактора подают пар и вновь контролируют концентрацию свободной серной кислоты. При достижении в растворе концентрации свободной серной кислоты 0,020-0,005%, а концентрации меди ниже 5 мг/л, осадок оставляют в реакторе, а обедненный по меди раствор пропускают через ионно-обменную смолу, содержащую аминокарбоксильные группы, при температуре 18-75°С.The proposed method for processing copper-containing waste can be carried out as follows. In a reactor equipped with a jacket and a reflux condenser, a 15-25% solution of sulfuric acid is fed. Then, from the container into the hatch of the reactor, an anode deposit containing aluminum 62.14-46.31, crushed to a size of not more than 63 microns is loaded in portions at intervals of 10-15 minutes; copper 51.61-6.55; iron 36.54-0.42; silicon 13.10-0.75; gallium 0.59-0.23 and other impurities up to 100%. In the process of dissolution of the anode deposit, self-heating of the solution is possible. When the temperature in the reactor reaches 80 ° C, the supply of cooling water from the reflux condenser to the jacket of the reactor is turned on and the temperature of the reaction mixture is controlled with it to be in the range of 85-95 ° C. If the temperature of self-heating does not reach the specified level, steam is supplied to the reactor jacket and the solution is heated to a temperature of 85-95 ° C. After loading the entire batch of sludge into the reactor, a 30-45% solution of nitric acid is fed with a thin stream, observing the ratio between sulfuric and nitric acids equal to HNO 3 : H 2 SO 4 = 1: 8-12. After supplying nitric acid, cooling water is supplied to the reactor jacket to maintain the temperature of the solution in the desired range. The solution is kept for several hours and, if necessary (if the precipitate is not completely dissolved), again a 15-25% solution of sulfuric acid is fed, and then a 30-45% solution of nitric acid, observing their specific ratio, and again kept solution. The complete dissolution of the precipitate is judged by the complete cessation of gas evolution. If necessary, for the complete dissolution of the precipitate, the supply of acids can be performed as many times as necessary. After gas evolution ceases, the stirrer is turned on and a 0.5% polyacrylamide solution is introduced into the reactor and stirred while maintaining the temperature in the same range of 85-95 ° C by supplying steam to the reactor jacket, then stirring and steam are stopped, the solution is kept for 5-6 hours. The resulting suspension is separated from the precipitate, for example, by filtration through a suction filter, the resulting solution is poured into the electrolyzer with compressed air and electrochemical extraction of copper is carried out at an anode current density of not higher than 450 A / m 2 . The electrolyzer is supplied with direct current from a rectifier. Through the tires simultaneously with the filling of the electrolyzer, the anode cassettes are filled with a solution of sulfuric acid with a concentration of 100 g / l. In the process of electrolysis, the temperature and concentration of copper are controlled. The temperature is maintained in the range of 30-60 ° C. To cool the electrolyte in the coil, which is equipped with the electrolyzer, serves cooling water. At the initial moment after turning on the rectifier, a current of 8-10 kA is set. Samples for copper are taken every 3 hours, when the copper concentration reaches 16-18 g / l, the current is reduced to 6.5-6.7 kA. Upon reaching a copper concentration of 6-7 g / l, control of the copper content is performed every hour. When the concentration reaches below 5 g / l, the rectifier is turned off and the electrolysis is completed. Copper powder with a part of the electrolyte is discharged from the electrolyzer to a suction filter, washed first with a solution of sulfuric acid, and then with water and stored in plastic containers. The spent electrolyte is squeezed by compressed air into the loading port of the reactor, where the feedstock — the crushed anode precipitate — is preloaded. The electrolyte is passed through the feedstock with aging to obtain a copper concentration in the solution below 5 mg / L, and the concentration of residual sulfuric free acid to 0.020-0.005%. The process is carried out at a temperature not exceeding 90 ° C. If the temperature is higher than indicated, cooling water is supplied to the reactor jacket. After 2-3 hours, the concentration of free sulfuric acid is controlled, if it exceeds 0.020%, steam is fed into the jacket of the reactor and the concentration of free sulfuric acid is again controlled. When the concentration of free sulfuric acid in the solution reaches 0.020-0.005%, and the copper concentration is below 5 mg / l, the precipitate is left in the reactor and the copper-depleted solution is passed through an ion-exchange resin containing aminocarboxyl groups at a temperature of 18-75 ° С .

Предлагаемый способ переработки медьсодержащих отходов может быть осуществлен только при условии соблюдения значений всех параметров процесса в заявляемых интервалах. Основная масса осадка представляет собой сульфаты бария и кальция, оксиды алюминия и железа (III), металлическую медь и кремний в виде солей кремневой кислоты, оксида и металлического кремния. При использовании серной кислоты с концентрацией ниже 15% становится невозможным растворение алюминия, железа и кремния из анодного осадка, что замедляет, а затем и полностью останавливает процесс растворения. При использовании серной кислоты с концентрацией выше 25% наблюдается сильный саморазогрев раствора, который может привести к вспениванию и переходу к неуправляемой реакции. Ведение процесса в присутствии азотной кислоты с концентрацией ниже 30% приводит к образованию большого количества нитрат-иона, загрязняющего как электролит для проведения электролиза, так и раствор коагулянта, а при концентрации выше 45% приводит к интенсивному образованию окислов азота. Определенное соотношение кислот обусловлено следующими причинами. При соотношении азотной и серной кислот менее чем 1:8, происходит снижение скорости реакции растворения цементационной меди с поверхности анодного осадка. При соотношении кислот более чем 1:12 происходит увеличение выбросов окислов азота в атмосферу и накапливание избыточных нитрат-ионов в растворе. Выдержка в течение 5-6 ч после введения 0,5%-ого раствора полиакриламида обусловлена следующим: выдержка менее 5 ч не обеспечивает полного удаления соединений кремния из раствора, а выдержка более 6 ч нецелесообразна, поскольку по данным химического анализа шестичасовая выдержка обеспечивает полный переход нерастворимых соединений в шлам. Проведение электрохимической экстракции меди при анодной плотности тока выше 450 А/м2 нецелесообразно, так как степень извлечения меди остается на том же уровне (90%), а расход электроэнергии неоправдано возрастает. Ведение процесса экстракции при температуре ниже 30°С ведет к снижению степени извлечения меди до 80%, а при повышении температуры выше 60°С наблюдается сильный разогрев электролита и появляется возможность его разбрызгивания. При пропускании отработанного электролита через исходное сырье получение концентрации остаточной серной свободной кислоты в интервале 0,020-0,005% необходимо для получения рН раствора в интервале 2,0-2,5; что обеспечивает более полное извлечения галлия в сорбат.The proposed method for processing copper-containing waste can be carried out only subject to the values of all process parameters in the claimed intervals. The bulk of the precipitate is barium and calcium sulfates, aluminum and iron (III) oxides, metallic copper and silicon in the form of silicic acid, oxide and metallic silicon salts. When using sulfuric acid with a concentration below 15%, it becomes impossible to dissolve aluminum, iron and silicon from the anode deposit, which slows down and then completely stops the dissolution process. When using sulfuric acid with a concentration above 25%, a strong self-heating of the solution is observed, which can lead to foaming and a transition to an uncontrolled reaction. Conducting the process in the presence of nitric acid with a concentration below 30% leads to the formation of a large amount of nitrate ion, polluting both the electrolyte for electrolysis and the coagulant solution, and at a concentration above 45% leads to the intensive formation of nitrogen oxides. A certain ratio of acids due to the following reasons. When the ratio of nitric and sulfuric acids is less than 1: 8, there is a decrease in the rate of dissolution of cemented copper from the surface of the anode deposit. When the acid ratio is more than 1:12, there is an increase in the emission of nitrogen oxides into the atmosphere and the accumulation of excess nitrate ions in the solution. The exposure for 5-6 hours after the introduction of a 0.5% solution of polyacrylamide is due to the following: an exposure of less than 5 hours does not completely remove the silicon compounds from the solution, and exposure for more than 6 hours is impractical because, according to chemical analysis, a six-hour exposure provides a complete transition insoluble compounds in the sludge. Carrying out the electrochemical extraction of copper at an anodic current density above 450 A / m 2 is impractical, since the degree of copper extraction remains at the same level (90%), and the energy consumption increases unjustifiably. Conducting the extraction process at a temperature below 30 ° C leads to a decrease in the degree of extraction of copper to 80%, and when the temperature rises above 60 ° C, a strong heating of the electrolyte is observed and it becomes possible to spray it. When passing the spent electrolyte through the feedstock, obtaining a concentration of residual sulfuric free acid in the range of 0.020-0.005% is necessary to obtain a solution pH in the range of 2.0-2.5; which provides a more complete extraction of gallium in sorbate.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами:The proposed method is illustrated by the following examples:

Пример 1. В реактор, снабженный рубашкой и обратным холодильником, подают 4,5 м3 15%-ного раствора серной кислоты. Затем из контейнера в люк реактора порциями по 15 кг с интервалом в 10 мин загружают 500 кг измельченного анодного осадка, содержащего (мас.%): алюминий 55,43; медь 27,56; железо 10,68; кремний 5,10; галлий 0,54 и другие примеси - до 100. При достижении температуры в реакторе 90°С включают подачу охлаждающей воды с обратного холодильника в рубашку реактора и с ее помощью устанавливают температуру реакционной смеси 85°С, при этом реакционная масса перемешивается. После загрузки в реактор всей партии осадка из мерника подают тонкой струей 30%-ный раствор азотной кислоты, соблюдая соотношение между серной и азотной кислотами, равным HNO3:H2SO4=1:8. После подачи азотной кислоты в рубашку реактора подают охлаждающую воду для поддержания нужного значения температуры раствора. Раствор выдерживают в течение 3 ч, после чего газовыделение прекращается, что означает полное растворение осадка. После прекращения газовыделения вводят в реактор 30 л 0,5%-ный раствора полиакриламида и перемешивают при поддержании температуры 85°C с помощью подачи пара в рубашку реактора, затем прекращают перемешивание и подачу пара, выдерживают раствор в течение 5 ч. Полученную суспензию отделяют от осадка путем фильтрации через нутч-фильтр, полученный раствор сжатым воздухом передавливают в электролизер и проводят электрохимическую экстракцию меди при анодной плотности тока 400 А/м2. Питание электролизера постоянным током осуществляют от выпрямителя ВАК 12500-12. Через шины одновременно с заполнением электролизера заполняют анодные кассеты раствором серной кислоты с концентрацией 100 г/л. В процессе электролиза контролируют температуру и концентрацию меди. Температура поддерживают 30°С. Для охлаждения электролита в змеевик, которым снабжен электролизер, подают охлаждающую воду. В начальный момент после включения выпрямителя устанавливают ток 8 кА. Отбор проб на медь производят каждые 3 ч, при достижении концентрации меди 16 г/л снижают ток до 6,5 кА. При достижении концентрации меди 6-7 г/л контроль по содержанию меди производят каждый час. Через 16 ч концентрация меди равна 4,8 г/л, отключают выпрямитель и электролиз заканчивают. Медный порошок с частью электролита выгружают из электролизера на нутч-фильтр, промывают сначала раствором серной кислоты, а затем водой и складируют в полиэтиленовые бачки. Получают 110 кг порошка металлической меди. 5,3 м3 отработанного электролита сжатым воздухом передавливают в загрузочный люк реактора, куда предварительно загружают исходное сырье - 500 кг измельченного анодного осадка. Электролит пропускают через исходное сырье с выдержкой 2 ч при температуре 85°С. Через 2 ч контролируют концентрацию свободной серной кислоты, которая составляет 0,020%, концентрация меди при этом ниже 5 мг/л, осадок оставляют в реакторе, а обедненный по меди раствор пропускают через ионно-обменную смолу, содержащую аминкарбоксильные группы, при температуре 18°С. Получают 480 л сорбата - сульфата галлия, который может быть направлен на переработку известньми методами для получения металлического галлия. Кроме того получают 5,3 куб.м раствора сульфатов алюминия и железа (II), который используют как неорганический коагулянт для очистки сточных щелочных вод.Example 1. In a reactor equipped with a jacket and a reflux condenser, serves 4.5 m 3 of a 15% solution of sulfuric acid. Then from the container into the hatch of the reactor in portions of 15 kg with an interval of 10 minutes load 500 kg of crushed anode sediment containing (wt.%): Aluminum 55,43; copper 27.56; iron 10.68; silicon 5.10; gallium 0.54 and other impurities - up to 100. When the temperature in the reactor reaches 90 ° C, turn on the supply of cooling water from the reflux condenser to the jacket of the reactor and use it to set the temperature of the reaction mixture to 85 ° C, while the reaction mass is mixed. After loading the entire batch of sludge into the reactor, a 30% solution of nitric acid is fed with a fine stream, observing the ratio between sulfuric and nitric acids equal to HNO 3 : H 2 SO 4 = 1: 8. After the nitric acid has been supplied, cooling water is supplied to the reactor jacket to maintain the desired temperature of the solution. The solution was incubated for 3 hours, after which the gas evolution ceased, which means complete dissolution of the precipitate. After gas evolution ceases, 30 L of a 0.5% polyacrylamide solution is introduced into the reactor and stirred while maintaining the temperature at 85 ° C by feeding steam into the jacket of the reactor, then stirring and steam are stopped, the solution is kept for 5 hours. The resulting suspension is separated from the precipitate by filtration through a suction filter, the resulting solution is pressed into the electrolyzer with compressed air and electrochemical extraction of copper is carried out at an anode current density of 400 A / m 2 . The electrolyzer is supplied with direct current from a rectifier VAK 12500-12. Through the tires simultaneously with the filling of the electrolyzer, the anode cassettes are filled with a solution of sulfuric acid with a concentration of 100 g / l. In the process of electrolysis, the temperature and concentration of copper are controlled. The temperature is maintained at 30 ° C. To cool the electrolyte in the coil, which is equipped with the electrolyzer, serves cooling water. At the initial moment after turning on the rectifier, a current of 8 kA is set. Samples for copper are taken every 3 hours; when copper concentration reaches 16 g / l, the current is reduced to 6.5 kA. Upon reaching a copper concentration of 6-7 g / l, control of the copper content is performed every hour. After 16 hours, the copper concentration is 4.8 g / l, the rectifier is turned off and the electrolysis is completed. Copper powder with a part of the electrolyte is discharged from the electrolyzer to a suction filter, washed first with a solution of sulfuric acid, and then with water and stored in plastic containers. 110 kg of copper metal powder are obtained. 5.3 m 3 of the spent electrolyte is pushed with compressed air into the loading port of the reactor, where the feedstock is pre-loaded - 500 kg of crushed anode deposit. The electrolyte is passed through the feed for 2 hours at a temperature of 85 ° C. After 2 hours, the concentration of free sulfuric acid is controlled, which is 0.020%, the copper concentration is below 5 mg / l, the precipitate is left in the reactor, and the copper-depleted solution is passed through an ion-exchange resin containing amine carboxyl groups at a temperature of 18 ° C. . Get 480 l of sorbate - gallium sulfate, which can be sent for processing by lime methods to obtain metallic gallium. In addition, 5.3 cubic meters of a solution of aluminum and iron (II) sulfates are obtained, which is used as an inorganic coagulant for the treatment of alkaline wastewater.

Пример 2. В реактор, снабженный рубашкой и обратным холодильником, подают 4,5 м3 25%-ного раствора серной кислоты. Затем из контейнера в люк реактора порциями по 20 кг с интервалом в 15 мин загружают 500 кг измельченного анодного осадка, содержащего (мас.%): алюминий 56,77; медь 29,48; железо 7,38; кремний 5,49; галлий 0,39 и другие примеси - до 100. При достижении температуры в реакторе выше 95°С включают подачу охлаждающей воды с обратного холодильника в рубашку реактора и с ее помощью устанавливают температуру реакционной смеси 95°С. После загрузки в реактор всей партии осадка из мерника подают тонкой струей 45%-ный раствор азотной кислоты, соблюдая соотношение между серной и азотной кислотами, равным НNO3:H2SO4=1:12. После подачи азотной кислоты в рубашку реактора подают охлаждающую воду для поддержания нужного значения температуры раствора. Раствор выдерживают в течение 3 ч, затем, поскольку продолжает наблюдаться бурное газовыделение, из мерника тонкой струйкой подают еще 240 дм3 серной кислоты и после этого 20 дм3 азотной кислоты, реакционную смесь выдерживают еще 3 ч, после чего газовыделение прекращается, что означает полное растворение осадка. После прекращения газовыделения включают мешалку и вводят в реактор 30 л 0,5%-ный раствора полиакриламида и перемешивают при поддержании температуры 95°C с помощью подачи пара в рубашку реактора, затем прекращают перемешивание и подачу пара, выдерживают раствор в течение 6 ч. Полученную суспензию отделяют от осадка путем фильтрации через нутч-фильтр, полученный раствор сжатым воздухом передавливают в электролизер и проводят электрохимическую экстракцию меди при анодной плотности тока 450 А/м2. Питание электролизера постоянным током осуществляют от выпрямителя ВАК 12500-12. Через шины одновременно с заполнением электролизера заполняют анодные кассеты раствором серной кислоты с концентрацией 100 г/л. В процессе электролиза контролируют температуру и концентрацию меди. Температура поддерживают 60°С. Для охлаждения электролита в змеевик, которым снабжен электролизер, подают охлаждающую воду. В начальный момент после включения выпрямителя устанавливают ток 10 кА. Отбор проб на медь производят каждые 3 ч, при достижении концентрации меди 16 г/л снижают ток до 6,7 кА. При достижении концентрации меди 6-7 г/л контроль по содержанию меди производят каждый час. Через 12 ч концентрация меди равна 5,0 г/л, отключают выпрямитель и электролиз заканчивают. Медный порошок с частью электролита выгружают из электролизера на нутч-фильтр, промывают сначала раствором серной кислоты, а затем водой и складируют в полиэтиленовые бачки. Получают 120 кг порошка металлической меди. 5,5 м3 отработанного электролита сжатым воздухом передавливают в загрузочный люк реактора, куда предварительно загружают исходное сырье - 500 кг измельченного анодного осадка. Электролит пропускают через исходное сырье с выдержкой 2 ч при температуре 95°С. Через 2 ч контролируют концентрацию свободной серной кислоты, которая составляет 0,005%, концентрация меди при этом ниже 5 мг/л, осадок оставляют в реакторе, а обедненный по меди раствор пропускают через ионно-обменную смолу, содержащую карбоксиамино-функциональные группы, при температуре 75°С. Получают 350 л сорбата - сульфата галлия, который может быть направлен на переработку известньми методами для получения металлического галлия. Кроме того, получают 5,8 куб.м раствора сульфатов алюминия и железа, который используют как неорганический коагулянт для очистки сточных щелочных вод.Example 2. In a reactor equipped with a jacket and a reflux condenser, 4.5 m 3 of a 25% solution of sulfuric acid are fed. Then from the container into the hatch of the reactor in portions of 20 kg with an interval of 15 minutes load 500 kg of crushed anode sediment containing (wt.%): Aluminum 56.77; copper 29.48; iron 7.38; silicon 5.49; gallium 0.39 and other impurities - up to 100. When the temperature in the reactor reaches above 95 ° C, turn on the supply of cooling water from the reflux condenser to the jacket of the reactor and use it to set the temperature of the reaction mixture to 95 ° C. After loading the entire batch of sludge into the reactor, a 45% solution of nitric acid is fed with a fine stream, observing the ratio between sulfuric and nitric acids equal to НNO 3 : H 2 SO 4 = 1: 12. After the nitric acid has been supplied, cooling water is supplied to the reactor jacket to maintain the desired temperature of the solution. The solution was kept for 3 hours, then, since violent gas evolution continued to be observed, another 240 dm 3 of sulfuric acid was fed from the measuring device with a fine stream and then 20 dm 3 of nitric acid, the reaction mixture was kept for another 3 hours, after which the gas evolution ceased, which means complete dissolution of the precipitate. After gas evolution ceases, a stirrer is turned on and a 30 L of a 0.5% polyacrylamide solution is introduced into the reactor and stirred while maintaining the temperature at 95 ° C by feeding steam into the reactor jacket, then stirring and steam supply are stopped, the solution is kept for 6 hours. the suspension is separated from the precipitate by filtration through a suction filter, the resulting solution is pressed into the electrolyzer with compressed air and electrochemical extraction of copper is carried out at an anode current density of 450 A / m 2 . The electrolyzer is supplied with direct current from a rectifier VAK 12500-12. Through the tires simultaneously with the filling of the electrolyzer, the anode cassettes are filled with a solution of sulfuric acid with a concentration of 100 g / l. In the process of electrolysis, the temperature and concentration of copper are controlled. The temperature is maintained at 60 ° C. To cool the electrolyte in the coil, which is equipped with the electrolyzer, serves cooling water. At the initial moment after turning on the rectifier, a current of 10 kA is set. Samples for copper are taken every 3 hours; when copper concentration reaches 16 g / l, the current is reduced to 6.7 kA. Upon reaching a copper concentration of 6-7 g / l, control of the copper content is performed every hour. After 12 hours, the copper concentration is 5.0 g / l, the rectifier is turned off and the electrolysis is completed. Copper powder with a part of the electrolyte is discharged from the electrolyzer to a suction filter, washed first with a solution of sulfuric acid, and then with water and stored in plastic containers. 120 kg of copper metal powder are obtained. 5.5 m 3 of the spent electrolyte is pushed with compressed air into the loading port of the reactor, where the feedstock is pre-loaded - 500 kg of crushed anode deposit. The electrolyte is passed through the feed for 2 hours at a temperature of 95 ° C. After 2 h, the concentration of free sulfuric acid, which is 0.005%, is controlled, while the copper concentration is below 5 mg / l, the precipitate is left in the reactor, and the copper-depleted solution is passed through an ion-exchange resin containing carboxyamine-functional groups at a temperature of 75 ° C. Get 350 l of sorbate - gallium sulfate, which can be sent for processing by lime methods to obtain metallic gallium. In addition, 5.8 cubic meters of a solution of aluminum and iron sulfates are obtained, which is used as an inorganic coagulant for the treatment of alkaline wastewater.

Таким образом, предлагаемый способ переработки медьсодержащих отходов позволяет комплексно перерабатывать анодный осадок - отходы производства высокочистого алюминия с получением ряда товарных продуктов.Thus, the proposed method for processing copper-containing waste allows complex processing of the anode deposit - waste from the production of high-purity aluminum to produce a number of marketable products.

Claims (1)

Способ переработки медьсодержащих отходов, включающий обработку исходного сырья серной кислотой в присутствии азотной кислоты и цементацию металлической меди из раствора на исходное сырье, отличающийся тем, что сырье загружают порционно и обрабатывают 15-25%-ной серной кислотой в присутствии 30-45%-ной азотной кислоты при их соотношении NHO3:H2SO4=1:8÷12 и при температуре 85-95°С, добавляя кислоты после загрузки сырья по крайней мере один раз, выдерживают раствор до прекращения газовыделения, после чего вводят 0,5%-ный раствор полиакриламида при перемешивании, выдерживают в течение 5-6 ч, полученную суспензию отделяют от осадка и проводят электрохимическую экстракцию меди из полученного раствора при анодной плотности тока не выше 450 А/м2 и температуре 30-60°С до получения концентрации меди в растворе ниже 5 г/л, отработанный электролит пропускают через исходное сырье с выдержкой до получения концентрации меди в растворе ниже 5 мг/л, а концентрации остаточной серной свободной кислоты 0,020-0,005%, далее обедненный по меди раствор пропускают через ионнообменную смолу, содержащую аминокарбоксильные группы, при температуре 18-75°С.A method of processing copper-containing waste, including processing the feedstock with sulfuric acid in the presence of nitric acid and cementing metallic copper from a solution to the feedstock, characterized in that the feedstock is portioned and treated with 15-25% sulfuric acid in the presence of 30-45% nitric acid at their ratio of NHO 3 : H 2 SO 4 = 1: 8 ÷ 12 and at a temperature of 85-95 ° C, adding acid after loading the raw material at least once, maintain the solution until gas evolution ceases, after which 0.5 % solution of polyacrylamide upon ne the mixing is allowed to stand for 5-6 hours, the resulting suspension is separated from the sludge and conducted electrochemical copper extraction from the obtained solution at anode current densities not higher than 450 A / m 2 and a temperature of 30-60 ° C until the copper concentration in the solution below 5 g / l, spent electrolyte is passed through the feedstock with an extract to obtain a copper concentration in the solution below 5 mg / l, and the concentration of residual sulfuric free acid is 0.020-0.005%, then the copper-depleted solution is passed through an ion exchange resin containing aminocarboxy ln groups at a temperature of 18-75 ° C.
RU2001127611A 2001-10-10 2001-10-10 Copper-containing waste processing method RU2226559C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127611A RU2226559C2 (en) 2001-10-10 2001-10-10 Copper-containing waste processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127611A RU2226559C2 (en) 2001-10-10 2001-10-10 Copper-containing waste processing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001127611A RU2001127611A (en) 2003-08-20
RU2226559C2 true RU2226559C2 (en) 2004-04-10

Family

ID=32464878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001127611A RU2226559C2 (en) 2001-10-10 2001-10-10 Copper-containing waste processing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2226559C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560894C1 (en) * 2014-06-10 2015-08-20 Оао "Некк" Method of processing copper-containing materials

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560894C1 (en) * 2014-06-10 2015-08-20 Оао "Некк" Method of processing copper-containing materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20240133054A1 (en) Chemical reaction devices involving acid and/or base, and related systems and methods
CN109775732A (en) Adjust the preparation method of the high-purity lithium carbonate of granularity, size distribution and shape
CN108358409A (en) A kind of steel wire rope sludge and spent acid method for innocent treatment
CN104229906A (en) Method and equipment for preparing electroplating-grade nickel sulfate from nickel-containing wastewater produced in surface treatment process
US3262870A (en) Process for the extraction of copper
RU2226559C2 (en) Copper-containing waste processing method
CN101973650A (en) Closed circulation method for sodium hypochlorite waste water treatment of acetylene purification process in polyvinyl chloride (PVC) production by calcium carbide method
CN111041214B (en) Method for preparing alpha spherical nickel by recycling waste zinc-containing nickel-hydrogen batteries
US6090341A (en) Method and system for extracting and refining gold from ores
JPS5844157B2 (en) Purification method of nickel electrolyte
CN108557855A (en) A kind of resource recycling method of the waste sulfuric acid solution containing aluminium
KR101055073B1 (en) Metal separation control method and apparatus
US4152227A (en) Method for extraction of gallium from aluminate-alkaline solutions in the production of alumina from aluminum-containing ores
CN102674483A (en) Method for preparing spherical nickel hydroxide by means of waste battery anode materials
CN108996752B (en) Method for recovering low-concentration nickel from nickel extraction waste water
JP2833466B2 (en) Treatment method for metal-containing wastewater
US3980536A (en) Process for producing magnesium metal from magnesium chloride brines
EP0885976B1 (en) Electrowinning of high purity zinc metal from a Mn-containing leach solution preceded by cold electrolytic demanganization
US1890856A (en) Process for the clarification of electrolyte
Rethinaraj et al. Electrolytic manganese dioxide from chloride electrolyte
RU2790720C1 (en) Method for producing cathode copper from recyclables
RU2001127611A (en) Method for processing copper-containing waste
CN101845640B (en) Method for extracting zinc from multi-element refractory metallurgical waste slag
CN114517300B (en) Method for synthesizing water treatment agent by utilizing sulfuric acid waste liquid
CN108483716A (en) A kind of magnesium sulfate waste water processing equipment for recycling and processing method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071011