СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ, СОДЕРЖАЩИХ ЦИРКОНИЙ И МЕДЬ Российский патент 1999 года по МПК C25D21/18 C25D3/38 

Изобретение относится к области переработки отработанных электролитов, в частности к переработке отработанных электролитов, используемых для нанесения медных покрытий на изделия из циркония и его сплавов, и может быть использовано в машиностроении и других областях техники.

Электрохимическое меднение изделий из циркония и его сплавов осуществляют в электролитах, содержащих медный купорос, плавиковую кислоту, поверхностно-активное вещество (ПАВ).

По мере накопления циркония в растворе более 4 г/л электролиты становятся практически не пригодными к эксплуатации, т.к. ухудшается процесс обменной реакции медь-цирконий. Отработанные электролиты направляются на переработку, при этом вырабатываемость основных компонентов (медь, фтор) составляет 15 - 20%.

Известен способ переработки отработанных растворов путем обработки раздельных потоков щелочными реагентами при оптимальных значениях pH, затем объединение потоков и нейтрализация суммарных при pH 6,5 - 8,5 [1].

Недостатком данного способа является невозможность утилизации из отработанных электролитов ценных компонентов.

Известен способ переработки отработанных кислых растворов на основе плавиковой и другой минеральных кислот после обработки циркония и его сплавов, включающий нейтрализацию раствором едкого натрия и отфильтрование осадка фторцирконата натрия [2]. Данный способ является наиболее близким к заявляемому способу и принят в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является выделение циркония в виде смеси гидроокисных и фторцирконатных соединений натрия и необходимость подкисления полученного раствора. Наблюдается разбавление раствора за счет введения раствора.

Цель изобретения - повышение извлечения циркония и исключение загрязнения окружающей среды.

Согласно изобретению поставленная цель достигается путем обработки кислых отработанных электролитов, содержащих медный купорос, плавиковую кислоту и цирконий, соединениями натрия (фторид и сульфат натрия или их смесь) при весовом соотношении Na : Zr = 1,15-1,9 с последующей выдержкой не менее 2 ч, после чего полученные кристаллы в виде фторцирконата натрия отделяются. Раствор (фильтрат) корректируется по содержанию меди и фтора и используется для электрохимического меднения циркониевых изделий.

Общими существенными признаками аналогов, прототипа и заявляемого способа является переработка кислых отработанных электролитов, заключающаяся в выделении металлов.

Отличительные признаки:
- выделение циркония при неизменной кислотности исходного раствора и содержании меди;
- использование солей натрия (фторид и сульфат или их смеси);
- соотношение Na : Zr = 1,15-1,9;
- время выдержки не менее 2 ч.

Из просмотренных источников информации технических решений, решающих поставленную задачу и обладающих всей совокупностью существенных признаков ограничительной и отличительной частей формулы заявляемого изобретения, не выявлено, что доказывает новизну заявляемого на патентование изобретения.

Изобретательский уровень заявляемого технического решения вытекает из того, что несмотря на известность ряда существенных признаков, нахождение их комбинации и интервалов используемых для осуществления способа параметров требует значительного времени и затрат, т.к. предлагаемая совокупность существенных признаков в области техники и технологии не описана.

Данный способ легко осуществим в промышленных условиях.

Примеры конкретного осуществления способа:
Пример 1.

1 л отработанного кислого электролита, состава в г/л: Zr - 3,88; F - 9,62; CuSO₄ - 149,4 обработали при перемешивании фторидом натрия при весовом соотношении Na : Zr = 1,15 в течение 2 ч, после чего отделили полученные кристаллы, вес полученного осадка 10,8 г, состав раствора после отделения кристаллов в г/л: Zr - следы; фтор - 12,7; медный купорос - 149,0; Na - 0,32.

Извлечение циркония составляет ≈ 100%.

Раствор корректируется по медному купоросу и используется в процессе электрохимического меднения.

Пример 2.

1 л отработанного кислого электролита состава в г/л: Zr - 3,88; F - 9,62; CuSO₄ - 149,4 обработали при перемешивании сульфатом натрия при весовом соотношении Na : Zr = 1,20 в течение 2 ч. После обработки полученные кристаллы отделили, состав полученного раствора в г/л: Zr - следы, фтор - 3,85; CuSO₄ - 148,4; Na - 0,5.

Извлечение циркония составляет ≈ 100%.

Раствор корректируется по медному купоросу и плавиковой кислоте и используется в процессе электрохимического меднения.

Результаты лабораторных исследований приведены в таблице.

Из данных таблицы видно, что оптимальными параметрами, обеспечивающими выполнение поставленной цели, является: весовое соотношение Na : Zr = 1,15-1,9; время обработки 2 часа; использование фторида и сульфата натрия или их смеси.

Так, при обработке в течение 1,5 часа извлечение циркония составляет 69%, снижение весового соотношения Na : F до 1,0, извлечение Zr снижается до 66,5-69,0%. При увеличении весового соотношения Na : F = 2,0 наблюдается увеличение содержания натрия в растворе и снижение содержания фтора в растворе, выделение в осадок в виде NaF.

В настоящее время предлагаемый способ готовится в опробованию в промышленных условиях.

Источники информации:
1. Авт.свидетельство ФРГ N 1280164 кл. 85с 1, опубл. 1968 г.

2. Заявка ЕПВ N 0035804, М. кл. C 23 G 1/36, 1981 г.

Изобретение относится к области переработки отработанных электролитов, в частности к переработке отработанных электролитов, используемых для нанесения медных покрытий на изделия из циркония и его сплавов, и может быть использовано в машиностроении и других областях техники. Кислые отработанные электролиты, содержащие медный купорос, плавильную кислоту и цирконий обрабатывают соединениями натрия (фторид и сульфат натрия или их смесь) при массовом соотношении Na:Zr= 1,15-1,9, с последующей выдержкой в течение 2 ч и отделяют полученные кристаллы с последующей корректировкой полученного раствора. Применение предлагаемого способа позволяет повысить извлечение циркония из отработанных электролитов и исключить загрязнение окружающей среды. 1 табл.

Способ переработки отработанных кислых электролитов, содержащих цирконий и медь, включающий выделение соединений циркония путем обработки электролита соединениями натрия при массовом соотношении Na : Zr = 1,15 - 1,9, с последующей выдержкой в течение не менее 2 ч и отделение полученных кристаллов с последующей корректировкой полученного раствора.