Способ регенерации промывных растворов для медных осадков Советский патент 1986 года по МПК B01D61/42 C25C1/12 

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к области электролитического производства металлической меди (компактной и порошковой).

Целью изобретения является обеспечение возможности регенерации промывных растворов, содержащих органические ПАВ.

Сущность способа заключается в следующем.

При подаче промывной воды в многокамерный электродиализатор из растворов в тракте диализата в раствор тракта концентрата через мембраны переносятся все ионные компоненты , Я, , Na и sol), тогда как алкиларилсульфоновая (или нафтеновая) кислота (HR) остается в исходном растворе. В камере концентрата накапливаются и концентрируются сульфаты меди, никеля, натрия, а также серная кислота. Концентрация их зависит от соотношения Д:К. Содержание NaR здесь не изменяется.

Полученный в тракте диализата раствор очищен от ионов, но алкил-арилсульфоновая (или нафтеновая) кислота, накапливающаяся там, не обладает моющей активностью. Для восстановления моющей активности необходимо добавить в него едкий натр, который и получается при переработке (концентрата) смеси сульфатов меди, никеля, натрия и серной кислоты в двухкамерном электролизере. При подаче этого раствора в качестве католита на катоде осаждается металлическая медь в виде порощка, при рН 3-4 начинается осаждение и металлического никеля также в виде порошка.

Через анионитовую мембрану извлекаются сульфат-ионы, из-за чего в катодной камере остается щелочной раствор, содержащий алкиларилсульфонат или нафтенат. Добавление этого раствора в диализат восстанавливает моющую активность раствора. Введением расчетного количества щелочи

5

можно восстановить его моющую активность, т. е. превратить содержащуюся там кислоту в соль, но в этом случае теряется часть органических ПАВ, содержащаяся в концентрате, а это (учитывая то, что растворы в тракты диализата и концентрата подаются в соотношениях Д:К():1 составляет 5,6-7,1% от общего количества моющих ПАВ. Введение щелочи не обеспечивает достигаемых результатов - полной регенерации про.мывных растворов, содержащих органические ПАВ.

Эффективность любого электрохимического процесса определяется расходом электроэнергии. В предлагаемом способе она состоит из суммы ее расходов: на электродиализ и двухкамерный электролиз.

На чертеже показана зависимость расхода электроэнергии на переработку 1 м промывного раствора, где 1 - расход электроэнергии на электродиализ, 2 - на электролиз, 3 - суммарный расход, в зависимости от соотношения Д:К.

Из этих данных следует, что наименьший суммарный расход электроэнергии наблюдается при Д:К (14-18) :1, что и позволило выбрать именно этот интервал соот- ношения Д:К.

0

Значения рН 10-12 соответствуют растворам NaOH с концентрациями 0,5-2,5 кг/м соответственно. Добавление их восстанавливает моющую активность раствора (диализата), превратив алкиларилсульфоновую кислоту в алкиларилсульфонат натрия NaOH + +

При соотношении Д:К 14:1 необходимо доводить рН до 10, а при - до 12.

В анолите, куда подается раствор, содержащий 3-5 кг/м серной кислоты, по мере опыта накапливается серная кислота, которая по достижении ее концентрации 50-

60 кг/м, пригодна для добавления в электролит в процессе рафинирования меди.

Экспериментальная установка состояла из 20-камерного электродиализатора с графитовыми электродами и с чередующимися анионитовыми и катионитовыми мембранами и пяти двухкамерных электролизеров и со свинцовыми анодами и медными катодами, камеры которых разделены анионито- вой мембраной. Использовались катиони- товая мембрана марки МК - 40 л и анио- нитовая марки МА-41 л. Рабочая площадь каждого электрода и мембраны в мембранных аппаратах по 16 см.

В таблице приведены результаты опытов по электродиализу и электролизу.

В опытах 1-5 для регенерации взяты растворы после промывки катодов, содержащие, медь 1,9; никель 0,9; серная кислота 1,5; натрий 1,3 и алкиларилсуль- фоновый анион (R ) 0,8. На каждый опыт взяли по 2 л раствора. Эти растворы делили в определенных соотношениях (см. таблицу) на 2 части и подавали в соответствующие тракты электродиализатора, где они рециркулировали до достижения концентрации меди в диализате 0,40-0,45 кг/м Концентрат, полученный электродиализом, направляется в катодные камеры двухкамерных электролизеров. После окончания электролиза этот раствор смешивали с диализатом и эта смесь использовалась для промывки медных катодов.

В опытах 6 и 7 для регенерации взяты растворы, содержащие, медь 1,7; натрий 2,4; серная кислота 2,5 и нафтенат аниона 1,5. Опыты проводили в том же порядке, как с предыдущим раствором.

Условия проведения опытов и их результаты сведены в таблицу. Кроме этого, в каждом опыте получены по 250 .мл раствора, содержащего 56,2-60,0 кг/м серной кислоты.

180 135 120 105 95

5

0

5

0

5

Промывка медных осадков этими растворами показала следующее.

Растворы, полученные в опытах 2-4 и 5, 6 обеспечивают качественную промывку и стабилизацию медных осадков.

Раствор, полученный в опыте I, не пригоден для промывки медных катодов, так как из-за нехватки щелочи в неМ содержится некоторое количество нерастворенного ПАВ.

Раствор опыта 5 при промывке на катодах дает зеленый налет, что связано с избытком шелочи, из-за чего пленка электролита дает гидроокиси металлов.

Таким образом, переработка промывочных растворов, содержащих органические ПАВ, предлагаемым способом позволяет полностью устранить попадание промывочных растворов, содержащих вредные для окружающей среды органические вещества, в стоки.

Кроме того, благодаря обеспечению возврата моющих веществ в цикл промывки практически полностью исключается расход органических ПАВ. Соотношение Д:К (14- 18) :1 обеспечивает минимальный суммарный расход электроэнергии на процесс регенерации этих растворов.

Соблюдение рН концентрата в области 10-12 при смешивании его с диализатом обеспечивает качественную промывку катодов без образования налета гидроксидоЕ или пленки нерастворившихся ПАВ на поверхности товарного продукта - металлической .меди. Применение способа позволяет сделать технологию промывки металлических медных осадков полностью безотходной, а также получить из растворов после промывки медных катодов процесса элект- рора()инирова11ия меди металлический никель, который известными способами не извлекался.

6 7

5,60,72 1895 105 18:1 4,8 2,03 6,5

5,30,67 1865 135 14:1 3,8 2,03 6,5

0525012,0 5,2 10,0 2,50

13525010,0 6,2 10,0 2,53

8

Продолжение таблицы