СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ В БЛОК-СЕРИЯХ ВАНН ЯЩИЧНОГО ТИПА Российский патент 2009 года по МПК C25C1/12 

Описание патента на изобретение RU2366763C2

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам электрохимического рафинирования меди из анодов с примесями других металлов, например свинца, никеля, железа, мышьяка, сурьмы, свинца, золота, серебра, платины и палладия, и может быть использован при электролитическом рафинировании цветных металлов, в частности меди, в водных растворах.

Известен способ электрохимического рафинирования меди, используемого для производства чистой меди с использованием ванн ящичного типа, включающий электролиз меди и подготовительные операции. К подготовительным операциям относится загрузка и выгрузка из ванн электродов, заполнение ванн электролитом и удаление его после электролиза. Очистка от шлама и анодного скрапа, подвод электроэнергии и другие операции. Сам электролиз меди осуществляется при совмещенном направлении циркуляции электролита и электрической цепи с напряжением 1-3 В, скорости циркуляции 15-50 дм3/мин (см. патент РФ №2187579, кл. C25C 1/12 за 2000 г.).

Недостатком этого способа рафинирования меди являются высокие скорости циркуляции раствора (50 дм3/мин), что приводит к перемешиванию шлама, образующегося на дне ванн от растворения анода, и осаждение в тело катодной меди. В результате снижается качество меди, приводит к потере благородных металлов, находящихся в шламе, а так же сложность практического применения из-за невозможности подачи электролита в пространство между электродами. Кроме того, расстояние между поверхностями смежных электродов составляет 55-65 мм и его увеличение приводит к дополнительному расходу электроэнергии и снижению производительности из-за снижения количества электродов в ванне. Судя по значениям напряжения на ваннах, равным 1-3 В при данном способе, используются стандартные ванны с размерами 4×1 м.

Также известен способ электрохимического извлечения меди из сернокислых растворов, включающее катодное осаждение меди из растворов с концентрацией меди менее 40 г/л, при катодной плотности тока 86-258 А/м2 и концентрацией серной кислоты 160-200 г/л с температурой электролита 50-65°С (см. патент РФ №2033481, кл. C25C 1/12 за 1992 г.).

Недостатками этих способов является то, что он может быть использован для извлечения меди из растворов только с нерастворимыми анодами и не может быть использован для электролитического процесса, т.к. при содержании меди в растворе не более 40 г/л, качественный осадок катодной меди можно получить только при низких плотностях тока менее 200 А/м2 и незначительном содержании примесей в растворе электролита.

Наиболее близким по своей технической сущности с предложенным является способ электролитического рафинирования меди в блок-сериях ванн ящичного типа, используемый на группе медерафинировочных заводов, особенно заводы бывшего СССР, описанный в книге [В.А.Козлов, С.С.Набойченко, Б.Н.Смирнов «Рафинирование меди». Москва, «Металлургия», 1992, стр.123]. Способ электролитического рафинирования меди включает осаждение катодной меди под воздействием электрического тока плотностью 170-300 А/м2 из раствора электролита, в котором меди 36-45 г/дм3, серной кислоты 120-200 г/дм3, примесей 1-7 г/дм3 и ПАВ 20-200 г/т. Скорость циркуляции равна 0.6-25 дм3/мин, а температура электролита равна 50-65°С.

Недостатком данных способов является невозможность получения качественной меди марки М00к при плотности тока выше 300 А/м2 и переработке анодной меди с содержанием меди ниже 99,0%. Скорость циркуляции 12-30 дм3/мин недостаточна) для стабилизации раствора по всему объему электролизной ванны при плотности тока выше 300 А/м2. В процессе электролиза прикатодный слой обедняется ионами меди, что ухудшает химический состав катодного осадка. Увеличение скорости циркуляции свыше 30 дм3/мин приводит к взмучиванию шлама, что приводит к потере благородных металлов.

Технической задачей предлагаемого способа является повышение производительности процесса электролиза с сохранением наивысшего качества катодной меди марки М00к при рафинировании меди с высоким содержанием примесей.

Указанная техническая задача достигается тем, что в предлагаемом способе электролитического рафинирования меди в блок-сериях ванн ящичного типа, включающий электролиз с анодным растворением меди и ее осаждение на катоде при воздействии электрического тока с катодной плотностью тока 220-330 А/м2, прямоточную подачу медьсодержащего раствора с коллоидом и с концентрацией свободной серной кислоты 120-180 г/дм3, с температурой 50-65°С при скорости циркуляции раствора от 12 дм3/мин до 30 дм3/мин, концентрацию меди в растворе поддерживают в пределах 35 - 65 г/дм3, электролиз ведут при напряжении на ванне 0,25-0,6 В, при суточном выводе части объема раствора из блок-серий ванн, которая составляет 1-4% от общего объема и восполняют ее конденсатом или медьсодержащим раствором.

Пример

Предлагаемый способ электролитического рафинирования меди в ваннах осуществляется следующим способом. Блок-серии (состоящие, например, из 40 ванн), заполняют электролитом (медьсодержащим сернокислотным раствором) с концентрацией меди 35-65 г/дм3, свободной серной кислоты 120-180 г/дм3. Внутрь каждой ванны устанавливают параллельно друг другу с чередованием между собой анодные и катодные пластины, таким образом, чтобы они контактировали с одним из полюсов источника питания. Аноды выполнены в виде медных пластин, катоды - медные основы или матрицы (например, из титана или нержавеющей стали). После заполнения ванн включают циркуляцию электролита и нагревают электролит до температуры 50-65°C. Циркуляция электролита осуществляется следующим способом - электролит подается через карман на одном торце каждой ванны со скоростью 12-30 дм3/мин, при движении перпендикулярно плоскости электродов ванны и удалении через карман на другом торце ванны. После нагрева электролита до заданной температуры включают источник питания постоянного тока и выставляют необходимую токовую нагрузку для обеспечения плотности тока в пределах 220-330 А/м2.

В процессе электролиза на ванне устанавливается напряжение от 0,25-0,6 В в зависимости от установленной токовой нагрузки и химического состава электролита. Кроме того, в процессе электролиза происходит накапливание примесей (никель, мышьяк, железо и др.), получаемые в результате химического растворения меди, которые выводятся из ванн с электролитом на утилизацию, например на производство сульфата меди и никеля. При этом суточный объем выводимого медьсодержащего раствора из блок-серии составляет 1,0-4,0% от общего циркулирующего объема электролита. Для пополнения необходимого объема раствора используется конденсат, например после вакуум-выпарных кристаллизационных установок в производстве сульфата меди и никеля, или медьсодержащий раствор, образующийся, например, в результате промывки поверхности катодов конденсатом.

Использование предлагаемого способа позволяет проводить рафинирование анодной меди в широком пределе ее химического состава (от 98,0% по содержанию меди до 99,7%). При этом, не взирая на качество анодной меди, получать высококачественную катодную медь, сохранять высокую производительность электролизной ванны. Подбор технологических режимов ведется в зависимости от качества анодной меди.

Например, для рафинирования анодной меди с содержанием меди 98,5%-98,7% при плотности тока выше 300 А/м2 и получение медных катодов высшей марки М00к необходимо поддерживать содержание меди в растворе в пределах 58-62 г/дм3, поддерживать скорость циркуляции электролита в пределах 20-25 дм3/мин, осуществлять суточный вывод электролита 1,6-2% от общего объема раствора в блок-серии и производить его пополнение конденсатом. При этом напряжение на ванне составляет 0,35-0,46 В.

Таким образом, данный способ электролитического рафинирования меди расширяет техническую возможность получения качественной меди при ухудшении качества медного сырья, снижает расходы медеплавильного производства, т.к. не требуется дополнительных энергозатрат и флюсов на увеличение глубины рафинирования меди. При этом увеличивается производительность медерафинировочных печей и снижается количество трудноуловимых вредных выбросов в атмосферу при огневом рафинировании меди.

Похожие патенты RU2366763C2

название год авторы номер документа
Способ обезмеживания сернокислых растворов медеэлектролитного производства 2022
  • Тимофеев Константин Леонидович
  • Воинков Роман Сергеевич
  • Ивонин Владимир Петрович
  • Субботина Ирина Леонидовна
  • Яковлева Любовь Михайловна
  • Ряпосова Вера Витальевна
  • Белавкина Марина Валерьевна
  • Сбоев Михаил Геннадьевич
RU2815375C1
ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ БЛОК-СЕРИЯ ВАНН ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ И СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ 2000
  • Козлов В.А.
  • Чижов Е.А.
  • Вольхин А.И.
  • Бобов С.С.
RU2187579C2
СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ 2003
  • Рюмин А.А.
  • Скирда О.И.
  • Ладин Н.А.
  • Дылько Г.Н.
  • Логойко А.Н.
RU2233913C1
СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ 2004
  • Скирда Ольга Ивановна
  • Ладин Николай Алексеевич
  • Юрьев Александр Иванович
  • Шиловских Владимир Анатольевич
  • Дылько Георгий Николаевич
  • Елисеев Олег Дмитриевич
  • Бондарев Михаил Тимофеевич
RU2280106C2
Способ электролитического рафинирования меди 2017
  • Селиванов Евгений Николаевич
  • Нечвоглод Ольга Владимировна
  • Лобанов Владимир Геннадьевич
RU2693576C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНЫХ ПОРОШКОВ ИЗ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ АММИАКАТНЫХ ОТХОДОВ 2011
  • Рыбалко Елена Александровна
  • Липкин Михаил Семенович
  • Науменко Александр Александрович
  • Дорофеев Юрий Григорьевич
  • Липкин Валерий Михайлович
RU2469111C1
СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ СПЛАВОВ МЕТАЛЛОВ 1993
  • Кондрашов Александр Алексеевич
  • Ловчиновский Игорь Юрьевич
  • Чернышов Валерий Иванович
  • Чернышов Юрий Иванович
RU2044112C1
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МЕДНОЙ НИЗКОПРОФИЛЬНОЙ ФОЛЬГИ И НИЗКОПРОФИЛЬНАЯ ФОЛЬГА, ПОЛУЧЕННАЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННОГО СПОСОБА 2006
  • Коновалов Борис Александрович
  • Вольхин Александр Иванович
  • Екимов Борис Евгеньевич
  • Плеханов Илья Данилович
RU2366764C2
ЭЛЕКТРОЛИТ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕДНОЙ ФОЛЬГИ ЭЛЕКТРОЛИЗОМ 2007
  • Вольхин Александр Иванович
  • Бобов Сергей Степанович
  • Шабалин Валерий Михайлович
  • Екимов Борис Евгеньевич
RU2350694C1
Способ электрохимической переработки медного штейна 2021
  • Нечвоглод Ольга Владимировна
  • Лобанов Владимир Геннадьевич
  • Мамяченков Сергей Владимирович
  • Сергеева Светлана Владимировна
RU2770160C1

Реферат патента 2009 года СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ В БЛОК-СЕРИЯХ ВАНН ЯЩИЧНОГО ТИПА

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам электрохимического рафинирования меди из анодов с примесями других металлов. Техническим результатом изобретения является повышение производительности производства процесса электролиза и улучшение качества катодной меди марки МООК из материалов с большим содержанием примесей в сырье. Способ включает электролиз с анодным растворением меди и ее осаждение на катоде при воздействии электрического тока с катодной плотностью тока 220-330 А/м2. При этом осуществляют прямоточную циркуляционную подачу медьсодержащего раствора с коллоидом и с концентрацией свободной серной кислоты 120-180 г/дм3. Электролиз ведут при температуре раствора 50-65°C при скорости его циркуляции от 12 дм3/мин до 30 дм3/мин. Концентрацию меди в растворе поддерживают в пределах 35-65 г/дм3. Напряжение на ванне при электролизе поддерживают 0,25-0,6 В при суточном выводе части объема раствора из блок-серий ванн, которая составляет 1-4% от общего объема и восполняют ее конденсатом или медьсодержащим раствором.

Формула изобретения RU 2 366 763 C2

Способ электролитического рафинирования меди в блок-сериях ванн ящичного типа, включающий электролиз с анодным растворением меди и ее осаждение на катоде при воздействии электрического тока с катодной плотностью тока 220-330 А/м2, прямоточную подачу медьсодержащего раствора с коллоидом и с концентрацией свободной серной кислоты 120-180 г/дм3, с температурой 50-65°С при скорости циркуляции раствора от 12 до 30 дм3/мин, отличающийся тем, что концентрацию меди в растворе поддерживают в пределах 35-65 г/дм3, электролиз ведут при напряжении на ванне 0,25-0,6 В и при суточном выводе части объема раствора из блок-серий ванн, которая составляет 1-4% от общего объема, и восполняют ее конденсатом или медьсодержащим раствором.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2366763C2

КОЗЛОВ В.А
и др
Рафинирование меди
- М.: Металлургия, 1992, с.123
ЭЛЕКТРОЛИЗНАЯ БЛОК-СЕРИЯ ВАНН ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ И СПОСОБ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ МЕДИ 2000
  • Козлов В.А.
  • Чижов Е.А.
  • Вольхин А.И.
  • Бобов С.С.
RU2187579C2
DE 19710510 A1, 26.03.1998
Пломбировальные щипцы 1923
  • Громов И.С.
SU2006A1
Плавучий док 1985
  • Исаков Леонид Иванович
  • Рыбалов Борис Павлович
  • Калашников Борис Михайлович
  • Михайлова Елена Викторовна
SU1294694A1
US 2004011664 A1, 22.01.2004.

RU 2 366 763 C2

Авторы

Макаров Юрий Александрович

Вольхин Александр Иванович

Чухланцев Николай Михайлович

Винник Виктор Иванович

Плеханов Илья Данилович

Даты

2009-09-10Публикация

2006-12-13Подача