Электрохимический способ получения медного порошка Советский патент 1981 года по МПК C22B15/00 C25C1/12 

(54) ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНОГО ПОРОШКА

Изобретение относится к металлур гии цветных металлов и может быть . использовано при переработке сульфидных медно-железных промпродуктов. с

Известен электрохимический способ получения медного порошка из сульфидных медных концентратов, включающий плавку концентрата до получения медно-железного штейна, отливку ано- 10 дов и последующее их электрохимическое растворение в кислом водном электролите. По этому способу сульфидный медный концентрат подвергают плавке в отражательных, шахтных или |5 электропечах с предварительным ркислительным обжигом концентрата (частичное удаление серы) . Полученный в результате т павки штейн подвергают бессемерованию в конвертерах в две ста- 20 с целью удаления из него железа и серы. На первой стадии происходит окисление сернистого железа с образованием закиси железа, которое удаляют со шлаком, и сернистого ангид- 25 рида, который удаляют с отходящими газами. Таким образом, в первой стадии бессемирования получают так называемый белый штейн, т.е. чистый сульфид меди с содержанием меди не зо

менее 75% и небольшой примео (десятые доли процента) железа, шлак, отходящие газы и пьшь. Продуктами второй стадии бессемирования является черновая медь с содержанием меди 97,5-99,5% и сернистый газ. Конверторную черновую медь подвер- . гают сначала огневому рафинированию, затем отливают в аноды, которые подвергают электролитическому рафинированию для очистки меди от примесей и извлечения благородных металлов. Получают катодную медь и нодный шлам, и,з которого извлекают благородные металлы. Для па%чения металлических медных порошке электролитную медь подвергают вторичному электролизу 1 .

К существенным недостаткам этого способа относятся сложность и ммогостадийность технологической схемы; недостаточная комплексность использования сырья; с отв альными продуктами (шлаки, отходящие газы) полностыо теряют железо и серу.- Кроме того, загрязняется воздушный бассейн сернистым газом, а штейны получаются строго определенного состава: содержание серы не должно превышать

24Л; отношение меди к железу должно быть равным не более 1, так как .высокое содержание меди в штейнах приводит к получению богатых по меди отвальных шлаков, в которых содержание меди пропорционально ее содержанию в штейнах.

Цель изобретения-повышение производительности процесса и степени извлечения меди и серы.

Поставленная цель достигается тем что в способе получения медного порошка из сульфидных медных концентратов, включающем плавку концентрата до получения медно железного штейна, отливку анодом и последующее их электрохимическое растворение в кислом водном электролите, плавку концентрата ведут до получения.штейна с отношением меди к, железу 0,5-2,0 и электролиз анодов, отлитых из этого штейна ведут в электролите с содержанием, г/л меди 0,5-1, хлор-иона 40-50, серной кислоть 10-30 прit анодной плотности тока 700-800 А/м .

Сущность способа заключается в том, что сульфидный медный концентрат подвергают электроплавке в нейтральной сред;е, минуя стадию окислительного обжига концентрата, так как содержание серы в штейне и отношение меди к железу в предложенном процессе не лимитируется. Плавка в нейтральной среде не влечет за собой выделе ия в атмосферу вредного сернистого газа.

Полученный медно-железный штейн отливают в аноды, которые охлаждают на воздухе. Аноды завешивают в электролитные ванны в диафрагменных мешках из кислотостойкой ткани (хлорин, куралон, вилон и др.) длясбора анодного шлама и исключения возможности смешивания порошкообразных продуктов электролиза (анодного шлама и металлического медного порошка). В электролизер также помещают катоды из листовой меди для осс1ждения медного порошка . ;(;,

Сульфий ые аноды подвергают прямому эле ггролитическому растворению в сульфат-хлоридном электролите, в процессе которого медь осаждаю,т на катоде в виде металлического порошка железо переводят в раствор в виде сернокислой соли, серу в элементарном виде и благородные металлы концентрируют в анодном шламе. Процесс электрохимического растворения ведут при анодной плотности тока 700800 А/м напряжении на ванне не выше 2,8-5,0 В, температуре электролита 60-70 С при содержании в нем, г/л: меди 0,5-1; железа 60-80; хлориона.40-50; серной кислоты 10-30. При этом анодный выход по току со. ставляет 1,5-1,7 г/А-ч, выход анодного шлама с учетом удаления из неге элементарной серы 4,8-5,0%, выход

катодного медного порошка - 0,550,60 г/А-ч; извлечение меди в катодный осацок 97-99%, железа в раствор 92-93%, степень концентрирования благородных металлов в шламе составляет 20-21 раз.

Процесс ведут с накапливанием в электролите железа до 300-400 г/л сульфата железа при непрерывной переточной циркуляции раствора. Железо извлекается израствора путем пеиодического вывода части обогащенного железом циркулирующего раствора кристаллизацией сернокислого железа при комнатной температуре. Обедненный по железу раствор возвращают на электролиз.

Полученный медный порошок периоически выгружают из ванны, обрабатывают (промывают, сушат, стабилизируют, упаковывают) и получают таким образом товарную продукцию. Медный порошок по своему химическому и гранулометрическому составу отвечает марке ПМ-.

Анодный шлам выгружают из анодных ешков, промывают, сушат, извлекаиот ИЗ него элементарную серу одним из известных способов (горячая фильтрация, экстракция, отгонка и др.). Остаток, концентрирующий благородные металлы, в 20-100 раз, представляет собой продукт с содержанием золота от 60 до 200 г/т и серебра от 0,5 до 1,5 кг/т- и может быть переработан на любом медеэлектролитном заводе на концентрат благородных металлов.

Пример 1. Лабораторная стуия в оптимальном режиме с получе-. нием катодного медного порошка.

Сульфидный медный концентрат без предварительного окислительного обига подвергают электроплавке при 1300°С в нейтральной среде под слоем силикатно-известкового шлака, получают медно-железный штейн с содержанием, %: меди 23,5; железа 42,2; серы 32,9; отливают из него аноды, весом 500 г, помещают их в диафрагменном мошке из хлорина в электролитную ванну, объемом 2 л, и ведут электрохимическое растворение анодов в сульфат-хлоридном электролите с содержанием, г/л: меди 1,1; железа 36,Oj хлор-иона 46,4; серной кислоты 31,8.

Процесс осуществляют при анодной плотности тока 800 А/м , среднем напряжении на ванне 2,8 В и температуре электролита . В результате электрохимического растворения анодов получают следующие продукты: катодный медный порошок, соответствующий марке ПМ, анодный шлам, концентрирующий драгоценные металлы, с содержанием элементарной серы 80,2% и раствор железного купороса с содержанием, г/л: железа 70,6; меди 0,6; серной кислоты 10,1. Анодный выход по току составляет 1,7 г/А-ч, выход катодного медного цорошка 0,6 г/А-ч, выход анодного шлама с ,,учетом удаления из него элементарной - 5%, повышение концентрации железа в электролите 0,6 г/А-ч. 1;1звлечение меди в катодный осадок составляет 97,2%, железа в раствор 91,9%. Содержание благородных металлов в анодном шламе по сравнению с содержанием их в штейне повышается в 20 раз. Содержание железа в медном порошке составляет менее 0,005%, серы менее 0,01%. П р и м е р 2. Полупромышленная проверка способа Е оптимальном режиме с получением катодного медного порошка. Медно-железный штейн состава, %: меди 36,7; железа 34,8; серы 23,4 полученный электроплавкой обожженного сульфидного медного концентрата, расплавляют при 1300 С в ней гральной среде под слоеМ силикатно-известкового шлака, отливают из него аноды, весом 32 кг каждый, помещают их в диафрагменных мешках из хлорина в электролитную ванну, объемом 200 л, и подвергают электрохимическому растворению в электролите с содержанием, г/л; меди 1,0; железа 60,0;хлор-иона 46,0; серной кислоты 20. Электролиз ведут в течение двух суток при непрерывной рециркуляции электролита. Общий объем циркулирующего раствора составляет 1000 л. Процесс осуществляют при анодйой плотности тока 800 А/м среднем напряжении на ванне 4 В и температуре электролита 60 С Всего переработано 96 кг штейна и получены следующие продукты: катод ный медный порсядок, соответствующий марке ПМ, анодный шлам с содержанием элементарной серы 82,3% и раствор сернокислого железа с содержанием же леза 81,2 г/л. Из анодного шлама уда ляют элементарную серу путем низкотемпературной отгонки и получают два продукта, серу элементарную и остаток концентрирук щий драгметаллы с со держанием, %: железо 32,1; медь 2,6; сера сульфидная 16,1; золото 120 г/т серебро 800 г/т. Раствор сернокислог железа охлаждают до комнатной емпературы, выделяют кристаллы железного купороса, получают раствор с содержанием железа 30 г/л, готовый для последующего ведения электролиза. Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить производительность процесса, его экономическую эффективность (сумма годового экономического эффекта составляет около 3 млн. р.), повысить извлечение меди на 4,6%, серы на 10,9% и других ценных составляющих за счет сокращения числа технологических переделов таких, как окислительный обжиг, конвертирование, огневое рафинирование и электролитическое рафинирование на катодную медь, получить более качественную продукцию, комплексно извлекать все ценные составляющие (медь, железо, серу, золото и серебро) при полном отсутствии вредных стоков и отвальных.продуктов, ликвидировать загрязнение воздушного бассейна сернистым газом за счет извлечения всей серы в элементарном виде, перерабатывать штейны в широком диапазоне соотнсидений меди, железа и серы. Предлагаекый способ также может быть использован и при получении компактной меди при соответствующем режиме электролиза и составе электролита. Формула изобретения Электрохимический способ получения медного порошка из сульфидных медных концентратов, включающий плавку концентрата до получения медно- . железного штейна, отливку анодов и последующее их электрохимическое растворение в кислом водном электролите, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности процесса и степени извлечения металлов и серы, плавку концентрата ведут до получения штейна с отношением меди к железу 0,5-2,0 и электролиз анодов, отлитых из этого штейна ведут в электролите с содержанием, г/л: меди 0,5-1, хлор-иона 40-50, серной кислоты 10-30 при ашэдной плотности тока 700-800 А/м . Источники информации, принятые во внимание при экспе1 тизе 1. Основы металлургии. Металлургиздат, М., т. 2, 1962, с. 152-236.