СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИДА МЕДИ (I) CuCl Российский патент 2015 года по МПК C01G3/05 

Изобретение относится к гидрометаллургии меди и может быть использовано при переработке растворов, получаемых при выщелачивании медных руд, концентратов и других промышленных отходов, содержащих медь.

Известен «Способ получения хлорокиси меди», включающий взаимодействие кислого раствора хлорида двухвалентной меди с соединениями кальция в водной среде, при этом растворение меди производят переменным током в растворе, содержащем до 400 г/л (по меди) CuCl₂, до 200 г/л CaCl₂ и 5-20 HCl, однохлористую медь выделяют из раствора охлаждением, травильный раствор регенерируют электрохимическим окислением в первом электролизере оставшейся в растворе одновалентной меди до двухвалентной с добавлением HCl, однохлористую медь переводят в хлорокись меди за счет растворения в воде и электрохимического окисления суспензии CuCl во втором электролизере, а растворимые соли переводят из последнего на регенерацию в катодное пространство первого электролизера, из которого после восстановления возвращают во второй электролизер.

Патент РФ на изобретение №2209855, МПК: C25B 1/26, д. публ. 2003.08.10 Известен «Способ выделения меди в виде хлорида меди из минерального сырья», включающий хлорирование исходного сырья и последующую отгонку и сублимацию хлорида меди, при этом сублимацию ведут при температуре выше 365 в токе инертного газа с переходом хлорида меди в газовую фазу в виде хлорида меди (I).

Патент РФ на изобретение №2458163, МПК: C22B 15/00; д. публ. 2012.08.10. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому в качестве изобретения техническому решению является «Способ получения хлорида меди (I)», включающий введение в сульфатно-хлоридный раствор меди (II) палладия в количестве 5-10 мг/л и обработку раствора окисью углерода при 20-90°C, причем в качестве исходного используют раствор при отношении в нем иона хлора к иону двухвалентной меди 1,10-1,15, а полученный осадок хлорида меди (I) промывают исходным раствором при 50-65°C в течение 45-60 мин. Авт. св-во на изобретение №1696543, МПК: C22B 15/00, д. публ. 91.12.07.

Недостатками этого способа являются: использование дорогостоящего катализатора - соли палладия, необходимость его регенерации и его неизбежные технологические потери при проведении этих операций, а также использование дорогостоящего чистого моноксида углерода.

Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения хлорида меди в виде высокочистого осадка хлорида меди (I) - CuCl из растворов, получаемых при выщелачивании медных руд, концентратов и других отходов промышленности, содержащих медь, без использования специального электролизного оборудования, а также дорогих реагентов и катализаторов.

Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что «Способ получения хлорида меди (I) CuCl» из сульфатно-хлористого раствора осуществляют путем его обработки окисью углерода при атмосферном давлении и температуре 20-60°C. В качестве исходного используют раствор при соотношении в нем иона хлора к иону двухвалентной меди, равном 1,10÷1,15. При этом обработку исходного раствора проводят технологическими газами, а именно водяным газом, содержащим 38-40 об. % моноксида углерода CO. Процесс осуществляют путем контактирования газа с исходным раствором при интенсивном перемешивании в течение трех часов, с добавлением в исходный раствор хлорида меди(I) в виде CuCl или в форме хлорокомплекса меди (I) - $$CuC{l}_2^{-}$$ и при соотношении ионов меди Cu(I):Cu(II), равном 0,1÷0,5%. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом: процесс восстановления описывается следующим химическим уравнением: 2 Cu⁺²+НСО+2Cl^-+СО=2 CuCl+CO₂+2Н⁺. Для протекания этой реакции в исходном растворе должен присутствовать хлорид меди (I) в виде осадка CuCl или в форме хлорокомплекса меди (I) - $$CuC{l}_2^{-}$$ .

Осуществление предложенного способа проводилось с использованием растворов, полученных из CuSO₄, NiSO₄, FeSO₄, H₂SO₄ и HCl при мольных соотношениях ионов Cl^- и Cu⁺² 1,1-1,15. Перед началом обработки газом в раствор добавляли определенное количество CuCl для создания определенного весового соотношения Cu(I):Cu(II). В качестве восстановителя использован водяной газ с содержанием 38-40 об. % моноксида углерода при атмосферном давлении и температуре 50-60°C.

Растворы соответствующего состава при заданных температурах контактировали с водяным газом при интенсивном перемешивании в течение определенного времени. Аналитическим путем определили степень восстановления Cu(II)→Cu(I) и степень осаждения меди (I) в виде CuCl, т.к. часть ее оставалась в растворе в форме хлоркомплекса меди (I) - $$CuC{l}_2^{-}$$ , что определилось содержанием в растворе избыточного хлорид-иона. При практическом использовании предлагаемого способа использовали раствор следующего состава, г/л: Cu(II) - 49,7 в форме CuSO₄, Ni(II) - 24,3 в форме NiSO₄, Fe(II) - 8,4 в форме FeSO₄, H₂SO₄ - 98, HCl - 31,3. Мольное соотношение хлорид-иона к Cu(II) составляло 1,10.

Пример 1. В растворы указанного состава объемом 0,1 л вводили необходимое количество хлорида меди (I) для создания в растворе заданного соотношения Cu(I):Cu(II). Полученные растворы контактировали с водяным газом, содержащим 38-40 об. % моноксида углерода, при 20°C, атмосферном давлении и интенсивном перемешивании. Обработка продолжалась 180 мин, после чего определялось степень восстановления Cu(II)→Cu(I). Соотношения в исходном растворе Cu(I):Cu(II) и степень восстановления Cu(II)→Cu(I) ионов Cu⁺² после обработки приведены в таблице 1. Из таблицы 1 видно, что при 20°С приемлемые технологические результаты - степень восстановления Cu(II)→Cu(I) и степень выделения ионов CuCl в целевой продукт за три часа обработки достигается при соотношении Cu(I):Cu(II) в исходном растворе, равном 0,1-0,5%, а увеличение времени обработки при многотоннажном объеме производства неэкономично. Однако эти показатели можно улучшить за счет повышения температуры.

Пример 2. Использованы те же растворы (0,1 л), что и в примере 1, но при заданном соотношении Cu(I):Cu(II)=0,1% и различных температурах при времени обработки также три часа. Полученные результаты приведены в таблице 2. Из таблицы 2 видно, что приемлемые технологические результаты - степень восстановления Cu(II)→Cu(I) и извлечение CuCl в целевой продукт могут быть достигнуты, если в исходном растворе имеется соотношение ионов меди Cu(I):Cu(II), равное 0,10%, а обработка проводится при температуре 50-60°C. Следует указать, что при переходе от 50°C до 60°C скорость процесса несколько замедляется, что связано с уменьшением растворимости моноксида углерода с ростом температуры. Поэтому проводить процесс при t>60°C нецелесообразно.

Предлагаемый в качестве изобретения «Способ получения хлорида меди (I) CuCl» позволяет добиться высокой степени извлечения меди в виде высокочистого осадка CuCl из растворов, получаемых при выщелачивании медных руд, концентратов и других отходов промышленности, содержащих медь, без использования специального электролизного оборудования, а также дорогих реагентов и катализаторов.

Изобретение может быть использовано в области гидрометаллургии меди. Способ получения хлорида меди (I) CuCl включает добавление в исходный раствор, в качестве которого используют раствор при соотношении в нем иона хлора к иону двухвалентной меди, равном 1,10÷1,15, хлорида меди (I) в виде CuCl или в форме хлорокомплекса меди (I) - CuCl₂ при соотношении ионов меди Cu(I):Cu(II), равном 0,1÷0,5%. Полученный раствор обрабатывали технологическими газами, а именно водяным газом, содержащим 38-40 об. % моноксида углерода СО путем контактирования газа с раствором при интенсивном перемешивании в течение трех часов при атмосферном давлении и температуре 20-60°C. Изобретение позволяет повысить степень извлечения хлорида меди в виде высокочистого осадка хлорида меди (I) - CuCl до 97% из многокомпонентных растворов без использования электролизного оборудования. 2 табл., 2 пр.

Способ получения хлорида меди (I) CuCl из сульфатно-хлористого раствора путем его обработки окисью углерода при атмосферном давлении и температуре 20-60°C, причем в качестве исходного используют раствор при соотношении в нем иона хлора к иону двухвалентной меди, равном 1,10÷1,15, отличающийся тем, что обработку исходного раствора проводят технологическими газами, а именно водяным газом, содержащим 38-40 об. % моноксида углерода СО, путем контактирования газа с исходным раствором при интенсивном перемешивании в течение трех часов, с добавлением в исходный раствор хлорида меди (I) в виде CuCl или в форме хлорокомплекса меди (I) - CuCl₂ ^- при соотношении ионов меди Cu(I):Cu(II), равном 0,1÷0,5%.