Способ переработки металлсодержащих сернокислых электролитов для выделения меди

 

Использование: способы переработки отходов, в частности шахтных вод, может быть использовано в отраслях промышленности, имеющих цинк-, медь- и железосодержащие отходы в виде солевых растворов. Сущность: при переработке сернокислых металлсодержащих электролитов очистку от железа ведут железоокисляющими бактериями Jh. ferooxidans, а после очистки осуществляют выделение катодных осадков меди при соотношении меди и серной кислоты 1:(0,5-3) и 1: (0,75-4) и плотности тока 70-300 А/м² и 350-650 А/м² соответственно для получения компактных и порошкообразных осадков. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к способам переработки отходов, в частности шахтных вод, с получением товарных продуктов и может быть использовано в отраслях промышленности, имеющих цинк-, медь- и железосодержащие отходы в виде солевых растворов.

Известен способ очистки сульфатных растворов, полученных при выщелачивании руд серной кислотой, от примесей железа и других путем нагревания растворов в автоклаве для дальнейшей очистки от примесей меди и цинка (а.с. N 528863, кл. C 01G 9/06, 1976).

Однако такой способ многостадиен и отличается потерями металлов, которые выводятся в виде осадков.

Известны также способы отделения железа гидролизом, сорбцией и др. методами, но все они отличаются недостаточной степенью очистки, что в дальнейшем сказывается на качестве получаемых товарных продуктов.

По технической сущности к изобретению наиболее близок способ очистки электролита от железа, включающий окисление и его осаждение (а.с. N 829722, кл. G 25C 1/00, 1982). Для осуществления способа необходимо подщелачивание раствора до pH 5,2-6, что приводит к осаждению вместе с железом и ионов цинка и др. которые удаляются из электролита в процессе фильтрования, а также имеют место длительность процесса и большой расход реагентов.

Заявляемое решение обеспечивает получение технического результата, выраженного в обеспечении высокого выхода меди по току и качества катодных осадков меди, а также селективности процесса и его экономичности.

Это достигается тем, что в способе переработки металлсодержащих электролитов, например шахтной воды, включающем очистку их от железа железоокисляющими бактериями Jh. Ferooxidans при концентрации 10⁸-10⁹ кл/мл, после очистки осуществляют выделение катодных осадков меди при соотношении меди и серной кислоты 1:(0,5-3) и 1:(0,75-4) и плотности тока 70-300 А/м² и 350-650 А/м² соответственно для получения компактных и порошкообразных осадков.

При этом необходимо отметить, что получение качественных товарных катодных осадков меди возможно лишь при условии отделения из шахматных вод железа и цинка, осложняющих процесс электролиза, с получением компактной или порошкообразной меди. Только в случае разделения растворов, содержащих указанные элементы, возможно достижение наибольшего экономического эффекта. Причем поддержка концентрации меди, серной кислоты и плотностей тока по предлагаемому способу в указанных соотношениях позволяет получить либо компактную, либо порошкообразную медь по требованию потребителя.

Сущность изобретения состоит в следующем. Электролит шахтных вод подвергают микробиологической обработке железоокисляющими бактериями, снижая концентрацию железа в растворе с десятков г/л практически до следов. Затем селективно разделяют медь и цинк и направляют элюаты на электролиз.

Показатели, характеризующие качество медной продукции и выход по току, приведены в табл. 1, 2, 3, 4.

Как следует из таблиц, при соотношении меди и серной кислоты в пределах 1: (0,5-3) и плотности тока 70-300 А/м² получают компактные осадки, а при соотношении меди и серной кислоты в пределах 1:(0,75-4) и плотности тока 350-650 А/м² порошкообразные. При этом получены высокие выходы по току.

Таким образом, предлагаемый способ переработки металлсодержащих растворов позволяет комплексно решить вопросы выделения металлов из рудничных вод с получением товарной продукции, что позволит повысить экономичность процесса. В частности, из выделенных предварительной микробиологической очисткой железосодержащих растворов можно получить готовый железосодержащий товарный продукт. Кроме того, по предлагаемому способу отсутствует мешающее последующему электролизу меди влияние железа. Решается и комплексная задача - выделение Fe, Cu, Zn с получением товарных продуктов. Микробиологическая очистка шахтных вод снижает концентрацию железа в них в 100-300 раз и способствует тем самым повышению выхода по току при последующем получении меди в 3-4 раза и достижению наибольшего эффекта, что решается при использовании прототипа.

Ниже приводим примеры и таблицы, подтверждающие достижение эффекта.

Пример по прототипу: 1) очистка от Fe сорбцией, 2) выделение Cu сорбцией. При этом получаются растворы, плохо очищенные от Fe (содержат Fe 10-12 г/л), от Zn (6-10 г/л), по содержанию Cu (≈10г/л). Из таких растворов практически невозможно получить качественные осадки Cu.

Предлагаемый способ имеет научное значение (учет механизма влияния отдельных компонентов в растворе шахтных вод позволяет целенаправленно подбирать методы их разделения) и прикладное значение (получать товарные продукты: железосодержащие, катодные осадки либо соединения меди и цинка). Кроме того, замкнутый цикл предлагаемого технологического процесса позволит исключить и осложнения экологической ситуации на горнообогатительных объектах.

Формула изобретения

1. Способ переработки металлсодержащих сернокислых электролитов для выделения меди, включающий очистку их от железа, отличающийся тем, что очистку ведут железоокисляющими бактериями Th.ferro oxidans, а после очистки осуществляют выделение катодных осадков меди при соотношении меди и серной кислоты 1 0,5 3 и 1 0,75 4 и плотности тока 70 300 А/м² и 350 650 А/м² соответственно для получения компактных и порошкообразных осадков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку ведут при концентрации бактерий 10⁸ 10⁹ клеток/мл электролита.

РИСУНКИ

Рисунок 1