Способ выделения меди Советский патент 1979 года по МПК C23G1/36 

Изобретение относится к способам выделения меди и других элементов, в частности железа из отработанных травильных растворов и может быть использовано для регенерации травнл нлх растворов, а также в отраслях, использующих железные катализаторы ферромагнитные материалы, активную железную массу для щелочных аккумуляторов и др. Известен способ осаждения меди железным скроном во вращающемся барабанном цементаторе из растворов сернокислотного выделачивания медны руд. При времени контакта 3-6 мин извлекают 90% меди. Расход скрока составляет 1,3-1,6 кг/кг цементной меди. Выход цементной меди 85-93% Недостатком этого способа являет недостаточно высокий выход меди и невысокое ее качество. Известен также способ выделения меди из слабокислых травильных раст воров, заключающийся в восстановлеНИИ меди металлическим железом при давлении 1,2 атм при отсутствии кислорода. Восстановленную медь оса дают на металлическом железе (2). Способ позволяет получить медь с вы ходом 84-99%, снизить расход восстановителя (металлического железа) до 0,44 кг/кг меди и получить средний коэффициент для растворенного железа 1,51. Недостатками этого способа являются сложность проведения процесса, недостаточно высокий выход меди. Целью изобретения является упрощение способа и .повышение выхода меди, а также выделение других металлов (в частности, железа) из отработанных травильных растворов в виде устойчивых кокислению солей. Поставленная цель достигается описываемым способом, заключающимся в смешении отработанного травильного раствора, содержащего ионы Железа (III) и (II), меди и др. и соляную кислоту с металюминатным раствором до рН 4-4,4, в обработке полученного раствора металлическим алюминием в количестве 1-1,53 кг/кг восстановленной меди; в повторно введении металюминатного раствора из расчета 1-3 г-ион С1ЛЮМИНИЯ на 1 г-ион железа, введение щелочи или соляной кислоты дорН 4-4,4; в отделении продукта - металлической меди в

обработке маточника щелочью для осаждения гидроксидов железа и алюминия, в введении соляной кислоты до рЯ 5-5,5 и через Z-e ч отделяют осадок.

Предлагаемый способ позволяет получить металлическую медь с выходом 99,8% от теоретического, коэффициент для растворенного алюминия - 0,51, степень восстановления железа до двухвалентного состояния 100%, выход соединения со стабильным двухвалентным железом 100%, чистота его 99,9%. Кроме того, способ позволяет утилизировать отработанный щелочной травильный раствор, содержащий металюминат.

Расход алюминия в 2-3 раза больше чем стехиометрический/ обусловлен (эсуиествлением гетерогенного процесса восстановления меди, скорость которого, как правило, мсша. Указанный расход алюминия увеличивает поверхность раздела фаз, а следовательно и скорость процесса, и способствует повышенному выходу атомарного водорода, который также является восстановителем для ионов меди и железа.

Соотношение количества г«ионов гшюминия и железа, равное 1-3, в растворах обусловлено созданием условий, препятствую цих окислению двухВалентного железа в процессе получения его соли- в устойчивом двухвалеитнс состоянии. Ионы алюминия катионного и анионного типа в 2-20 раз уменьшают объем поглощенного кислсфода раствора, содержащего кроме них ионы двухвалентного железа.

При рН 5-5,5 происходит процесс стабилизации двухвалентного состояния ионов железа, обусловленный перегруппировкой ионов в двойной гидроокиси Ав(ОЯ)| .Ре(ОН).), , полученной действием щелочи на раствор, содержащий хлориды алюминия и двухвалентного железа. При указанном значении рН в течение 2-6 ч последовательно образуются комплексные соединения

АС Ре(OH)s НзР -ЛЕ fFeCteJi . Последнее соединение двухвалентного железа является целевым и находится в Форме, удобной для длительного хранения.

Пример. Обработанный травильный раствор, содержащий,,г/л: хлорид железа (II) - 117,-хлорид железа (III) - 100 и хлорид меди 63, наливают в емкость, в которую порциями при перемешивании добавляют отработанный щелочной раствор, содержащий 48 г/л метёшн)мината натрия, до получения в растворе рЯ 4-4,4, после чего в эту «viKocTb помицают 359 г алюминия. Раствор.с металлическим гшюминием вьадержнвают 15-40 мин, после чего вновь добавляют обработанный щелочной раствор, в объеме которого содержится 660 г-ионов алюминия, а затем раствором соляной кислоты доводят рН раствора до 4-4,4. Полученный раствор при медленном перемешивании вьшерживают 15-20 мин, затем отфильтровывают и получают металлическую медь с выходом 39,8%. К

фильтрату добавляют 10-15%-ный раствор щелочи до выпадения осадка гидроксидов железа и ёшюминия. Добавлением 10-15%-ного раствора соляной кислоты доводят рЯ до 5,5-5, после чего выдерживают полученный осадок в течение 2-6 ч. Полученное соединение является устойчивым к окислению кислородом воздуха и может быть оставлено на хранениеили в данном растворе или после фильтрации и сушки в твердом виде. Для вьщеления гидроксида железа (11) полученное соединение на фильтре отмываиот избыТОЧНЫГ.1 количеством щелочи от ионов алюминия, а затем водой отмывают от щелочи. Для получения солей гидроксид растворяют в кислотах.

Выход гидроксидов железа и алюминия составляет 99,6%.

Пример2. О,2 г отработанного травильного раствора, содержащего, г/Л хлорид железа (II) - 83, хлорид железа (III) - 446 и хлорид меди - 63, смешивают в емкости с 0,15 л раствора мвталюминдта натрия, содержащего 48 г/л АСгОд и получают раствор, имеющий рН 4. При перемешивании добавляют 83 г металлического алюминия, выдерживают 15-40 мин и 5 добавляют 0,2 л раствора металюмината натрия, содержсццего 48 г/л AI OjДобавлением соляной кислоты устанавливают рЯ 4. Полученный раствор при медленном перемешивании вьщёрживают 20 мин, а затем отфильтровывают и получают металлическую медь, выход которой составляет 99,8%. К фильтрату добавляют 0,1 л 10%-ного раствора едкого натра, при этом выпадают осадки гидроксидов железа (II) и алюминия. 10%-ным раствором соляной кислоты доводят рЯ раствора до 5 и выдерживают осадки в течение 4 ч. Затем осадки отфильтровывают, промывёцот на фильтре соляной кислотой (рЯ 5), высушивают на воздухе. Полученный продукт содержит ионы двухвалентного железа в стабилизированном состоянии.

Формула изобретения

1. Способ выделения меди из отработанных травильных растворов путем восстановления ее металлом и цементацией на металлических поверхностях, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса за счет исключения давления, повьшения степени извлечения меди, с одновременным извлечением солей двухвалентного 5 68 железа, отработанный травильный раствор смешивают с метапюминатным раствором до ,4, обрабатывают полученный раствор металлическим алюминием в количестве 1-1,53 кг/кг восстановленной меди, затем повторно вводят металюминатный раствор из расчета 1-3 г-ион алюминия на 1 гИОН железа, вводят щелочь или соляную кислоту до рН 4-4,4, отделяют продукт и обрабатывают маточ1вник щелочью, осаждают гидроксиды железа и алюминия, вводят соляную кислоту до рН 5-5,5 и через 2-6 ч отделяют осадок, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Цветные металлы , 1971, 8, с.91-92. 2. Патент Великобритании 1204549, кл. С 7 А, 1957 (прототип)