СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ Российский патент 1998 года по МПК C22B7/04 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности меди, и может быть использовано для переработки окисленных материалов, содержащих тяжелые цветные металлы.

При получении меднокальциевого сплава электролизом хлорида кальция образуются донные шлаки, содержащие медь. Для обеспечения нормальной работы ванны шлак периодически удаляют, что приводит к интенсивному взаимодействию с кислородом воздуха. Таким образом возникают отходы, содержащие графит, оксид кальция, железо и до 30% оксида меди.

В настоящее время используют различные способы переработки шлаков, содержащих медь. Однако известные способы восстановительной плавки, при которых происходит взаимодействие оксидов меди с углеродом или окисью углерода [1], не пригодны для указанного продукта. Это связано с наличием в шлаке оксида кальция, который не восстанавливается углеродом (до 1800^oC) и имеет высокую температуру плавления. Таким образом, получение слитка меди таким способом возможно лишь при температуре более 2000^oC.

Известный способ переработки шлаков, содержащих медь, путем сернокислотного выщелачивания с последующим электровыделением катодной меди из сульфатных растворов [2] также непригоден из-за образования гипса на поверхности частиц шлака.

Известен также электролитический способ извлечения меди из гидроксидных шлаков в электролите, содержащем хлорид натрия [3]. Недостатком здесь является получение рыхлого осадка. И, если шлак содержит до 20% гидроксида щелочноземельного металла, то полученная медь оказывается низкого качества по примесям.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ вскрытия отвальных медно-никелевых шлаков [4]. По данному способу в предварительно нагретую до 55 - 90^oC 15 - 20%-ную соляную кислоту загружают шлаки и после выдержки проводят фильтрацию. Недостатками данного способа являются большой расход кислоты, необходимость подогрева раствора, использование дорогостоящей кислотостойкой аппаратуры и отсутствие промышленного опробования данной технологии (масса загрузки не более 50 г).

Цель изобретения - снижение расхода кислоты и энергозатрат, а также упрощение аппаратурного оформления для проведения процесса в промышленном масштабе.

Поставленная цель достигается тем, что в отличие от известного способа вскрытия отвальных медно-никелевых шлаков, включающего обработку их раствором соляной кислоты с последующей фильтрацией, по заявляемому способу вначале готовят шлаковую пульпу и затем в нее вводят кислоту до заданного значения pH (5,5 - 6,5) раствора.

Тонкодисперсные частицы пульпы, имея развитую поверхность, позволяют проводить процесс при комнатной температуре.

При введении соляной кислоты в пульпу процесс перевода тугоплавкого оксида кальция в раствор хлорида протекает в нейтральной среде. Это позволяет избежать использования кислотостойких материалов и упрощает аппаратурное оформление процесса.

Полученный раствор хлорида кальция после упаривания и сушки пригоден для электролиза.

Полученный после фильтрации остаток представляет собой смесь графита, железа и оксида меди и является готовой шихтой для восстановления плавки известными способами.

В целом введение кислоты в пульпу позволяет получить из шлака ценные продукты и исключает образование отходов. В аналогах для этих целей используется выщелачивание, приводящее к повышенному образованию отходов.

В проанализированных источниках - патентной и технической литературе - технических решений, обладающих совокупностью всех существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено.

В реактор (материал Ст.3) загрузили 150 кг шлака и залили воду. Соотношение Т:Ж = 3:1. При включенной мешалке вводили 15 - 20%-ный раствор соляной кислоты со скоростью 15 - 20 л/мин. По достижении pH пульпы 5,5 введение кислоты прекращали и делали выдержку в течение 30 мин. За это время pH пульпы поднималась до 6,5. Далее жидкую фазу отделяли от твердой с помощью фильтрации на нутч-фильтре. Полученный товарный раствор хлорида кальция имел концентрацию 400 г/л. Состав твердой фазы до и после обработки кислотой представлен в таблице.

Из данных таблицы следует, что после обработки шлака кислотой удаляется тугоплавкий оксид кальция. Оставшийся (2%) кальций находится в виде хлорида (температура плавления T_пл 782^oC, который не препятствует проведению плавки. Таким образом, полученный продукт годится для восстановительной плавки, применяемой для окисленных или обожженных сульфидных медных руд [1].

Список литературы
1. Шахов Г.А. Металлургия меди. -М.: 1937.

2. Патент РФ N 2037542 CI.

3. Патент РФ N 2044079 Cl.

4. Авторское свидетельство СССР N 1171549 A.

Способ может быть использован для переработки окисленных материалов, содержащих тяжелые цветные металлы. Способ переработки медьсодержащих шлаков позволяет разделить их на ценные компоненты путем обработки шлаковой пульпы соляной кислотой до значения pH 5,5 - 6,5 и последующей фильтрации. Введение кислоты в пульпу позволяет получить из шлака ценные продукты и исключает образование отходов. 1 табл.

1. Способ переработки медьсодержащих шлаков, включающий их обработку раствором соляной кислоты и фильтрацию полученной пульпы, отличающийся тем, что перед обработкой шлаков раствором соляной кислоты готовят водную шлаковую пульпу, а обработку раствором соляной кислоты осуществляют до заданного pH пульпы 5,5 - 6,5.