Способ переработки твердых медных циансодержащих отходов

 

Использование: технология обогащения руд цветных металлов, в частности утилизации циансодержащих отходов. Сущность изобретения: переработку твердых медных циансодержащих отходов процесса обогащения руд цветных металлов ведут путем термообработки отходов в инертной среде при 600-1000°С до полного выделения циана в газовую фазу, полученные газовую фазу и остаток, содержащий медь, разделяют, последний реализуют потребителю, а газовую фазу подают на контактирование с водным раствором катализатора, содержащего 0,3-5,0 мас.%, ацетата меди и 0,3-3,0 мас.% стабилизатора при 40-90°С и pH среды 1-3 с получением оксамида и реализацией его потребителю. В качестве инертной среды для термообработки используют азот, аргон, гелий или термообработку ведут без доступа воздуха. Инертный газ вводят в объемном отношении к образующейся газовой фазе 0,1-0,3. Контактирование осуществляют при времени контакта газа с катализатором не менее 2 с. В качестве стабилизатора используют соединение из группы галогенидов щелочных металлов, оксидов двухвалентных металлов, pH каталитического раствора поддерживают введением азотной кислоты. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к технологии обогащения руд цветных металлов, в частности к утилизации циансодеражщих отходов. Наиболее эффективно изобретение может быть использовано в горнорудной, металлургической и коксохимической промышленности для утилизации циансодержащих отходов.

Известен способ переработки циансодержащих отходов путем высокотемпературного разложения, согласно которому термолиз проводят в окислительной среде (в атмосфере воздухе). В результате разложения CuCN образуется Cu, который обладает каталитическим действием на процесс разложения других цианидов - NaCN, KCN, Zn(CN)₂, Na₄Fe(CN)₆ с более высокой температурой термолиза.

Недостатком известного способа является наличие в газовой фазе неутилизируемого, загрязняющего окружающую среду циана.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ переработки циансодержащих твердых комплексных солей, извлекаемых из циансодержащих сточных вод.

Этот способ основан на термическом разложении твердых осадков в печи при температуре выше 400^оС до выделения циана в газовую фазу. Образовавшуюся при нагревании газовую смесь направляют в печь на сжигание при 550^оС, где степень разложения циана достигает 100%.

Основными недостатками этого процесса являются невозможность переработки отходов с получением товарных продуктов и высокая стоимость процесса, т. к. безвозвратно теряется циансодержащее сырье.

Целью изобретения является обеспечение возможности получения продуктов утилизации в качестве товарных продуктов.

Это достигается способом переработки твердых медных циансодержащих отходов, включающим их термообработку с получением циансодержащей газовой смеси и твердого остатка, в котором термообработку проводят в инертной среде при 600-1000^оС до полного выделения циана в газовую фазу, полученные газовую фазу и твердый остаток, содержащий медь, разделяют, последний реализуют потребителю, а газовую фазу подают на контактирование с водным раствором катализатора, содержащего 0,3-5,0 мас.% ацетата меди и 0,3-3,0 мас.% стабилизатора, при 40-90^оС и рН среды 1-3 с получением оксамида и реализацией его потребителю.

При этом в качестве инертной среды для термообработки используют инертный газ, выбранный из группы, содержащей азот, аргон, гелий или термообработку ведут без доступа воздуха. Инертный газ вводят в объемном отношении к выделяющейся газовой фазе 0,1-0,3.

В качестве стабилизатора используют соединения, выбранные из группы галогенидов щелочных металлов. При этом рН устанавливают путем добавления в водный раствор азотной кислоты.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что, осуществляя переработку отходов, содержащих до 96% цианида меди, по заявляемой технологии удается обеспечить получение в качестве товарных продуктов металлической меди и оксамида, который может быть использован для химических и сельскохозяйственных целей.

Экспериментально определены параметры и условия стадий термообработки, в результате которой получаются металлическая медь, не имеющая примесей цианидов, и газовая фаза, содержащая циан в количестве, достаточном для дальнейшей эффективной переработки в товарный продукт.

Стадия переработки газовой фазы заключается в переводе циана в оксамид по реакции C₂N₂+ 2H₂O (CONH₂) Для осуществления этой стадии с высоким выходом оксамида (≈ 98%) разработан катализатор, представляющий собой водный раствор ацетата меди в смеси со стабилизатором и экспериментально подобраны условия протекания процесса (температура, рН среды).

В результате предлагаемой технологии удается обеспечить высокую селективность процесса по целевым продуктам, а отводимая газовая фаза не содержит циана и вредных примесей.

При проведении поиска по заявке не установлено известное использование предлагаемых приемов и реагентов для процессов переработки отходов с решением поставленной задачи, что позволяет считать предлагаемое техническое решение соответствующим критерию изобретения.

П р и м е р 1. В кварцевый реактор диаметром 0,025 м и длиной 0,40 м при температуре 800^оС погружают керамические тигли, в которых содержатся циансодержащие отходы массой 6,02 г, содержащие около 95% цианида меди (I), органические и другие примеси. В результате термического разложения в атмосфере азота, взятого в отношении к выделяющейся газовой фазе 0,1, образуется металлическая медь и непрерывно отводится циансодержащая газовая фаза. Время, необходимое для полного разложения цианида меди, составило 1080 с. Масса меди 4,19 г, масса циана 1,71 г.

Образовавшуюся газовую фазу с преимущественным содержанием циана направляют в реактор, изготовленный из стеклянной трубы d = 0,025 м и h = 0,4 м в нижней части, содержащей барботер для равномерного распределения дисперсной фазы по всему реакционному объему и 100 мл каталитического раствора, содержащего 1,25% ацетата меди и 1,0% фторида калия. Азотной кислотой доводят рН раствора до 2. Через 30 мин после окончания реакции осадок отделяют, промывают водой и получают 2,83 г оксамида (98% в пересчете на циан). В таблице (примеры 2-5) приведены результаты переработки твердых медных циансодержащих отходов с получением меди и оксамида.

При реализации заявленного способа могут быть получены следующие преимущества: обеспечивается эффективная переработка токсичных отходов с получением товарных продуктов - меди и оксамида, которые могут быть проданы потребителю и реализованы в хозяйственной деятельности; получаемый оксамид является азотным удобрением пролонгированного действия.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ МЕДНЫХ ЦИАНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ, включающий их термообработку с получением циансодержащей газовой смеси и твердого остатка, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности получения продуктов утилизации в качестве товарных продуктов, термообработку проводят в инертной среде при 600 - 1000^oС или без доступа воздуха до полного выделения циана в газовую фазу, полученные газовую фазу и остаток, содержащий медь, разделяют, последний реализуют потребителю, а газовую фазу подают на контактирование с водным раствором катализатора, содержащего 0,3 - 5,0 мас. % ацетата меди и 0,3 - 3 мас.% стабилизатора при 40 - 90^oС и pH среды 1 - 3 с получением оксамида.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве инертной среды для термообработки используют инертный газ, выбранный из группы: азот, аргон, гелий.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что инертный газ вводят в объемном соотношении к образующейся газовой фазе 0,1 - 0,3.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве стабилизатора используют соединение, выбранное из группы, состоящей из галогенидов щелочных металлов, оксидов двухвалентных металлов.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что pH каталитического раствора поддерживают введением азотной кислоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1