СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩИХ СЕРНОКИСЛЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ МЕДИ Российский патент 1997 года по МПК C25C1/12 C22B3/20 

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.

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.

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.