Способ утилизации медьсодержащих отходов

 

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения электролитической компактной меди, медного порошка и ацетата аммония. Способ переработки медьсодержащих отходов включает их растворение и последующий электролиз полученного раствора, при этом в качестве медьсодержащих отходов используют отходы активированного угля, из которых водой извлекают медно-аммиачный комплекс, полученный медно-аммиачный раствор подвергают электролизу до снижения концентрации меди в электролите до 5 г/л с получением компактной электролитической меди, затем проводят электролиз до снижения содержания меди в электролите до 1,7 г/л с получением порошкообразной меди, электролит направляют на растворение медно-аммиачного комплекса и после 15-20 циклов растворения очищают от примесей меди катионитом и получают ацетат аммония, а отработанный активированный уголь, содержащий 0,1-0,3% меди, сушат и используют в доменных процессах или для изготовления электродов. Обеспечивается получение как компактной, так и порошкообразной меди, исключается применение серной кислоты, необходимой для проведения кислотного электролита, и необходимость утилизации отработанного электролита, технология является безотходной и экологически чистой.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения электролитической компактной меди, медного порошка и ацетата аммония.

Известен способ переработки отходов, содержащих медь и другие цветные, платиновые металлы, включающий плавление шихты из отходов металлов, песка, карбоната кальция и нитрата натрия (А.с. СССР¹1587069, МКИ C 22 B 11/02, БИ 31, 1991). Однако, процесс плавки проводят при высокой температуре в электродуговой печи нагрева при 1500^oC в течение 1 часа и получают сплав металлов, содержащих медь. Известен способ выделения меди из отработанных травильных растворов (А. с СССР 1650742, С 22 B 15/00, БИ 19, 1991). Однако, в предложенном способе необходимо применение алюминиевого порошка, щелочи. Концентрация меди в растворе 0,3...0,4 г/л. Известен способ электрохимической регенерации медно-аммиачного травителя, содержащего ионы меди и железа (Афросина И. О., Добина М.В., Кругликов С.С. В кн.: Охрана окружающей среды от отходов гальванического производства. -М., 1990 - С. 46-47). Этот способ позволяет снизить концентрацию меди в растворе с 80...85 до 40..45 г/л с одновременным выделением меди в качестве побочного продукта. Наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к заявленному способу относится электрохимический способ, включающий выделение меди из кислого электролита, содержащего 200..250 г/л CuSO₄· 5H₂O и 50...70 г/л серной кислоты (Ямпольский А. М. , Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. Изд-е 2-е, Л., Машиностроение, 1972. -С.114-115). Однако, приведенный способ позволяет проводить только кислотный электролиз медьсодержащих растворов. В качестве ближайшего аналога можно принять Авторское свидетельство СССР N 28018, кл. C 25 C 1/12, 1932 г. Согласно способу осуществляют переработку медьсодержащих отходов, которая включает обработку их аммиачным раствором сернокислой окиси меди, и полученный при этом раствор, содержащий медь в закисной форме, подвергают электролизу в ванне с нерастворимыми анодами с целью осаждения меди.

В существующих производных дивинила отходы активированного угля, содержащего медно-аммиачный комплекс, из-за способности в сухом виде к воспламенению и самовозгоранию, а также из-за присутствия больших количеств аммиака и уксусной кислоты, подвергались специальному захоронению. При закрытии производства исходный медно-аммиачный раствор в заготовленном количестве 1000-2000 тонн для одной установки производства дивинила становится экологически опасным веществом и также требует утилизации. Настоящее изобретение решает задачу утилизации медьсодержащих угольных отходов и исходного медно-аммиачного раствора, обеспечения экологической безопасности окружающей среды и включает растворение медно-аммиачного комплекса, содержащегося в угольных отходах (или использование исходного медно-аммиачного раствора), введение добавок и электролиз полученного раствора с концентрацией меди в пределах от 1,7 до 5 г/л и более 60 г/л для получения меди в виде порошка или электролиз раствора с концентрацией меди в пределах от 5 до 60 г/л для получения компактной меди. Отработанный раствор с содержанием меди менее 1,7 г/л подается на растворение медно-аммиачного комплекса или разбавление медно-аммиачного раствора, а после 15...20 циклов растворения и извлечения катионитом остаточного количества меди представляет собой товарный продукт - ацетат аммония. Оставшийся после растворения медно-аммиачного комплекса отход активированного угля подвергается сушке (содержание меди 0,1...0,3%) и дальнейшей переработке - в доменных процессах для подшихтовки вместе с коксом или для изготовления различного рода электродов. Новизна заявляемого способа по сравнению с известным заключается в том, что переработка медно-аммиачного раствора и отходов активированного угля, содержащего медь, проводится комплексно для получения электролитической компактной меди (или меди в виде порошка), а отработанный электролит не требует утилизации, что обеспечивает экологическую безопасность предложенного способа. Предложенный способ реализуется следующим образом.

Первый вариант. Вода в количестве 1800 мл подается на растворение медно-аммиачного комплекса (2), содержащегося в 800 г активированного угля (1) с 10% меди. Отходы активированного угля (6) с содержанием 0,1...0,3% меди подвергают сушке и переработке - подшихтовывают вместе с коксом в доменных процессах, изготовляют контакты. В полученный медно-аммиачный раствор после этапа 2 с содержанием меди до 22 г/л вводится добавка для стабилизации и интенсификации процесса электролиза. Электролиз (3) проводится при постоянной циркуляции электролита через электролизер. На электроды подается напряжение 2,0...2,5 В. В течение 40 часов на катоде при плотности тока 100... 400 А/м² выделилось 52 г компактной электролитической меди и концентрация меди снизилась до 5 г/л. Из этого электролита с концентрацией меди 5 г/л в течение 10 часов выделяют порошкообразную медь (общий выход по току составляет 83,8%). Отработанный электролит (10) с содержанием меди менее 1,7 г/л используют в цикле растворения (2) до 15...20 раз. Оставшийся электролит (менее 1,7 г/л меди) подается на доочистку (4) с помощью катионита. Оставшийся раствор ацетата аммония (5) является товарным продуктом. Поглощенную катионитом медь элюируют уксусной кислотой (9) и полученный ацетат меди направляют на растворение медно-аммиачного комплекса (2) или разбавление медно-аммиачного раствора (13).

Второй вариант. В исходный медно-аммиачный раствор в количестве 1000 мл (2) с содержанием меди 184 г/л вводится добавка для стабилизации и интенсификации процесса электролиза. Проводится электролиз с постоянной рециркуляцией раствора при плотности тока 100...400 А/м³ и напряжении 2,0...2,5 В. В течение первых 71 час выделилось 124 г порошкообразной меди и ее концентрация снизилась в растворе до 60 г/л, за последующие 32 часа концентрация меди снизилась до 5 г/л и выделилось 55 г компактной меди. Далее в варианте 1.

В обоих вариантах при концентрациях меди в медно-аммиачном растворе более 60 г/л получается порошкообразная медь с выходом по току 98 - 95%, в пределах 60-5 г/л получается только компактная медь с выходом по току 90% и при концентрациях менее 5 г/л получается порошкообразная медь с выходом по току 82-84%. Заявляемый способ имеет существенные преимущества по сравнению с известным: 1. Получение как компактной, так и порошкообразной меди; 2. Полностью исключено применение серной кислоты, необходимой для проведения кислотного электролиза; 3. Не требуется утилизация отработанного электролита; 4. Безотходная экологически чистая технология.

Формула изобретения

Способ переработки медьсодержащих отходов, включающий их растворение и последующий электролиз полученного раствора, отличающийся тем, что в качестве медьсодержащих отходов используют отходы активированного угля, из которых водой извлекают медно-аммиачный комплекс, полученный медно-аммиачный раствор подвергают электролизу до снижения концентрации меди в электролите до 5 г/л с получением компактной электролитической меди, затем проводят электролиз до снижения содержания меди в электролите до 1,7 г/л с получением порошкообразной меди, электролит направляют на растворение медно-аммиачного комплекса и после 15-20 циклов растворения очищают от примесей меди катионитом, получают ацетат аммония, а отработанный активированный уголь, содержащий 0,1-0,3% меди, сушат и используют в доменных процессах или для изготовления электродов.