Способ получения закиси меди

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения закиси меди из медьсодержащих растворов. Способ по изобретению включает взаимодействие раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем - медным порошком при его массовом соотношении к меди, содержащейся в растворе, равном (0,85 - 1,1) : 1 и при pH 2,75-3,5. При этом в качестве раствора сернокислой меди используют черновой медный купорос, а медный порошок берут свежеосажденный. Процесс проводят в течение 10-12 ч. Способ позволяет удешевить процесс и повысить его производительность. 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения закиси меди из медьсодержащих растворов.

Известен способ получения закиси меди, включающий смешение раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем, при этом в качестве исходного раствора в этом способе используется промежуточный продукт свинцово-цинковой промышленности сернокислый медно-цинковый раствор, полученный после выщелачивания медно-хлорного кека, а в качестве металла-восстановителя - цинковый порошок с тониной помола минус 1,0 мм, взаимодействие ведут при pH реакционной среды 3,0-3,5 до остаточного содержания меди 2-3 г/л [1] Недостаток данного способа заключается в том, что наличие в реакционной смеси ионов хлора ведет к образованию полухлористой меди, из-за чего невозможно получить чистый продукт с высоким содержанием основного вещества.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения закиси меди, включающий взаимодействие раствора товарного медного купороса с металлом-восстановителем медным порошком, который берут в количестве, обеспечивающем массовое отношение его к меди, содержащейся в растворе, (0,85-1,1) 1 [2] Данный способ принимаем за прототип.

Недостатком способа является использование в процессе товарных продуктов: товарного медного купороса и стабилизированного медного порошка, что приводит к удорожанию производства. Помимо этого, применение стабилизированного медного порошка резко увеличивает продолжительность процесса до 20-24 ч, что снижает его производительность.

Задачами изобретения являются удешевление процесса и повышение его производительности.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе получения закиси меди, включающем взаимодействие раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем медным порошком при его массовом соотношении к меди, содержащейся в растворе, равном (0,85-1,1) 1 и при pH 2,75-3,5, согласно изобретению, в качестве раствора сернокислой меди используют черновой медный купорос, а медный порошок берут свежеосажденный, при этом процесс проводят в течение 10-12 ч.

Главным преимуществом заявляемого способа является использование в качестве исходных реагентов промежуточных продуктов медеэлектролитного производства: чернового медного купороса и свежеосажденного медного порошка.

Медный купорос, используемый в способе-прототипе в качестве исходного реагента (раствора сернокислой меди), является товарным продуктом и не содержит ионов посторонних металлов. А черновой медный купорос, используемый в качестве исходного реагента в заявляемом способе, содержит, кроме меди, ионы тяжелых металлов: никеля, железа, т.к. он является промежуточным продуктом медеэлектролитного производства. Однако, выявлено, что так как данный раствор не содержит ионов хлора, то при его использовании качество получаемого основного продукта не ухудшается, а процесс значительно удешевляется, при этом присутствие ионов тяжелых металлов не влияет ни на происходящие реакции, ни на качество получаемого продукта.

Использование в качестве исходного реагента промежуточного продукта медеэлектролитного производства нестабилизированного свежеосажденного медного порошка помимо общего удешевления процесса, вызванного разницей в ценах товарного и промежуточного продуктов, дает еще один положительный технический результат. Нестабилизированный свежеосажденный медный порошок обладает более высокой активностью в гидрометаллургических процессах, чем товарный, стабилизированный и, вследствие этого, продолжительность процесса сокращается вдвое до 10-12 ч.

Экспериментально установлено, что снижение продолжительности процесса ниже 10 часов приводит к неполному взаимодействию исходных реагентов и к снижению количества закиси меди в конечном продукте. Увеличение продолжительности взаимодействия свыше 12 ч экономически нецелесообразно, так как это не способствует увеличению содержания закиси меди в продукте.

Известен способ получения закиси меди [1] в котором также в качестве исходного реагента используется промежуточный технологический продукт - промежуточный продукт свинцово-цинковой промышленности, использование которого также удешевляет процесс.

Однако в известном способе используется хоть и промежуточный, но совсем другой продукт сернокислый медно-цинковый раствор, содержащий ионы хлора. А наличие этих ионов хлора не позволяет получить чистый продукт с высоким содержанием основного вещества.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема процесса.

Способ осуществляют следующим образом.

Медный электролит подвергают упариванию до плотности 1270-1280 кг/м³. Упаренный раствор охлаждают до 8-12^oC и выдерживают при этой температуре в течение 6-8 ч. При этом происходит кристаллизация чернового медного купороса, который затем отделяют от раствора фильтрацией. Маточный раствор, содержащий 10-25 г/л меди направляют на электроэкстракцию с получением медного порошка и обезмеженного раствора, который упаривают и кристаллизацией получают никелевый купорос и маточный раствор, обогащенный серной кислотой. Последний раствор используют в качестве раствора серной кислоты в технологии рафинирования меди и никеля. Черновой медный купорос загружают в реактор с горячей водой или оборотным раствором и растворяют до концентрации меди 50-60 г/л. После этого в полученный раствор загружают влажный свежеосажденный медный порошок в количестве, обеспечивающем массовое отношение меди в порошке к меди в растворе 0,85-1,1 1. pH пульпы поддерживают равным 2,75-3,5 раствором соды концентрацией 100-200 г/л. Процесс ведут 10-12 ч при 70 -80^oС. После этого пульпу отфильтровывают, кек промывают горячей водой и сушат при 80 -100^oC.

Конкретные примеры осуществления способа (результаты сведены в таблицу).

Пример 1. 1 кг чернового медного купороса, содержащего 21,0% меди растворили в 3,5 л воды. Полученный раствор, содержащий 60 г/л меди и 4,1 г/л никеля, залили в лабораторный реактор, нагрели до 80^oC и добавили 200 г стабилизированного медного порошка. Соотношение введенной меди к меди в растворе составило 0,95:1. Процесс вели при pH 2,75-3,5 и температуре 80^oC в течение 12 ч. Затем пульпу отфильтровали, кек промыли на фильтре горячей водой, высушили при 80 -100^oC и проанализировали. Полученный продукт содержал, Cu₂O 92,4, Ni 0,01, S 0,06.

Пример 2. Процесс проводили по аналогии с примером 1, только продолжительность взаимодействия увеличили до 22 ч.

Пример 3. 1 кг чернового медного купороса, содержащего 21,3% меди растворили в 4 л воды. Полученный раствор, содержащий 53,3 г/л меди и 3,1 г/л никеля, залили в лабораторный реактор, нагрели до 80^oC и добавили 260 г влажного медного порошка, содержащего 200 г меди и 60 г воды (отношение введенной меди к меди в растворе составило 0,94:1). Процесс вели при pH 2,9-3,2 и температуре 80^oC в течение 11 ч. Затем пульпу отфильтровали, кек промыли на фильтре горячей водой, высушили при 80 -100^oC и проанализировали. Полученный продукт содержал. Cu₂O 98,2, Ni 0,01; S 0,06.

Примеры 4-7. Взаимодействие раствора медного купороса с нестабилизированным медным порошком осуществляли по аналогии с примером 3 (см. таблицу), варьируя продолжительность процесса от 9 до 13 ч.

Результаты проведенных опытов видны из таблицы. Если использовать не свежеосажденный медный порошок, а стабилизированный, то для достижения необходимого качества продукта (содержание Cu₂O более 98%), продолжительность процесса необходимо увеличить до 22 ч. По примеру 4, при продолжительности процесса 9 ч (менее 10 ч) содержание закиси меди в полученном продукте уменьшается до 95,3% А при увеличении продолжительности процесса свыше 12 ч (пример 7), увеличение содержания закиси меди в полученном продукте не наблюдается по сравнению с примером 6, что говорит об экономической нецелесообразности увеличения продолжительности процесса.

Таким образом, конкретные примеры осуществления способа подтверждают оптимальность выбранных параметров по продолжительности процесса и преимущества использования медного порошка в свежеосажденном виде.

Формула изобретения

Способ получения закиси меди из растворов, включающий взаимодействие раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем медным порошком при его массовом соотношении с медью, содержащейся в растворе, равном 0,85 1,1 1 и при pН 2,75 3,5, отличающийся тем, что в качестве раствора сернокислой меди используют черновой медный купорос, а медный порошок берут свержеосажденным, при этом процесс ведут в течении 10 12 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2