RU2052324C1

RU2052324C1 - Method of obtaining copper powder from copper containing chloride solutions

Info

Publication number: RU2052324C1
Authority: RU
Inventors: А.В. Киселев; О.В. Погудин; Г.В. Неясов; А.В. Чуб; С.Л. Криворучко
Original assignee: Акционерное общество "Соликамский магниевый завод"
Priority date: 1992-10-07
Filing date: 1992-10-07
Publication date: 1996-01-20

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: method comprises steps of depositing powder from aqueous solution by a way of cementation of copper by iron scrap; performing cementation process upon next conditions; total concentration of sodium and potassium chlorides in the solution being (50-300) kg/cubic m, hydrochloric acid concentration 10 - 50 kg/cubic m, temperature 50-105 C. A copper deposit in the form of powder with copper content, being more, than 99 % is being provided. Recovery degree of copper from solution consists 99,5-99,9 %. A residual concentration of copper in the solution consitsts (0,01-0,02) kg/cubic m. EFFECT: enhanced copper yielding. 1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано в производстве порошка меди из хлоридных медьсодержащих растворов. The invention relates to the field of powder metallurgy and can be used in the production of copper powder from chloride chloride-containing solutions.

Широко известны методы получения электролитического медного порошка из растворов сернокислой меди [1]
Недостатки данного способа сложность в аппаратурном оформлении, энергоемкость и дороговизна получаемого продукта.Widely known methods for producing electrolytic copper powder from solutions of copper sulfate [1]
The disadvantages of this method is the complexity in the hardware design, energy consumption and high cost of the resulting product.

Наиболее близким по технической сущности является процесс цементации меди железом из сернокислых растворов с содержанием меди до 35 кг/м³ и кислотности рН= 4,5 при температуре 90-100^оС [2] Получены цементные осадки с содержанием меди выше 99,8% легко отделяющиеся от поверхности железа. Максимум скорости цементации при высоких температурах смещается в сторону больших концентраций меди в растворе.The closest in technical essence is the cementation process with iron from copper sulphate solutions having a copper content of up to 35 kg / m ³ and acidity pH = 4.5 at a temperature of 90-100 ^{° C} [2] obtained cement precipitation with copper content above 99.8% easily separated from the surface of iron. The maximum rate of carburization at high temperatures shifts toward higher concentrations of copper in the solution.

Цементная медь, полученная вышеописанным способом, представляет собой рыхлую губку. Для получения из нее порошка необходима дополнительная операция размола. Cement copper obtained by the above method is a loose sponge. To obtain powder from it, an additional grinding operation is necessary.

Цель изобретения получение цементной меди из хлоридных медьсодержащих растворов в виде кондиционного порошка с одновременным повышением степени извлечения меди из раствора. The purpose of the invention is the production of cement copper from chloride copper-containing solutions in the form of a conditioned powder while increasing the degree of extraction of copper from the solution.

Указанная цель достигается тем, что в цементуемый железным скрапом раствор вводят хлорид натрия и калия до их суммарной концентрации в растворе 50-300 кг/м³ и соляную кислоту в количестве 10-50 кг/м³. Данная совокупность существенных отличительных признаков позволяет получить осадок порошковой меди с содержанием меди >99% Форма частиц порошка дендритная. Извлечение меди из раствора составляет 99,5-99,98% Это объясняется влиянием индифферентных ионов на процесс цементации.This goal is achieved by the fact that sodium chloride and potassium chloride are introduced into the solution cemented with iron scrap to a total concentration of 50-300 kg / m ³ in the solution and hydrochloric acid in an amount of 10-50 kg / m ³ . This set of essential distinguishing features allows to obtain a precipitate of powdered copper with a copper content> 99%. The shape of the powder particles is dendritic. The extraction of copper from the solution is 99.5-99.98%. This is due to the influence of indifferent ions on the cementation process.

Ионы хлора вызывают увеличение скорости цементации и образование рыхлого осадка цементной меди. Чем больше пористость осадка, тем меньше остаточная концентрация ионов меди в растворе и, следовательно, больше извлечение меди из раствора. Ионы натрия и калия способствуют увеличению скорости цементации меди железом. Верхний предел интервала суммарной концентрации хлоридов натрия и калия определяет предельная растворимость этих веществ в бедных по меди хлоридных растворах. С увеличением концентрации хлорида меди в растворе растворимость хлоридов натрия и калия уменьшается. Присутствие соляной кислоты в растворе в указанных пределах также повышает скорость цементации. При более высоких концентрациях кислоты наблюдается отрицательное влияние ее на процесс цементации. Это объясняется выпадением основных солей железа (III), которые могут пассивировать поверхность металла-цементатора. Chlorine ions cause an increase in the rate of cementation and the formation of a loose precipitate of cement copper. The greater the porosity of the precipitate, the lower the residual concentration of copper ions in the solution and, therefore, the greater the extraction of copper from the solution. Ions of sodium and potassium contribute to an increase in the rate of cementation of copper by iron. The upper limit of the range of the total concentration of sodium and potassium chlorides determines the ultimate solubility of these substances in copper-poor chloride solutions. With an increase in the concentration of copper chloride in solution, the solubility of sodium and potassium chlorides decreases. The presence of hydrochloric acid in the solution within the specified limits also increases the rate of cementation. At higher concentrations of acid, its negative effect on the cementation process is observed. This is due to the precipitation of the basic salts of iron (III), which can passivate the surface of the metal-cementer.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. The proposed method is as follows.

В качестве сырья используют отработанный расплав после извлечения ванадия и титана в процессе переработки титановых шламов хлорными методами. Состав плава следующий, хлорид меди (I) ≈62% хлорид натрия ≈9,5; хлорид калия ≈20; сумма хлоридов железа, титана, ниобия, циркония, алюминия и ванадия ≈5; остальное гигроскопическая влага. As a raw material, spent melt is used after extraction of vanadium and titanium during the processing of titanium sludge by chlorine methods. The composition of the melt is as follows, copper (I) chloride ≈62% sodium chloride ≈9.5; potassium chloride ≈20; the amount of chloride of iron, titanium, niobium, zirconium, aluminum and vanadium ≈5; the rest is hygroscopic moisture.

Исходный материал растворяют в воде при соотношении 1 кг плава на 3 л воды. Полученный раствор уже содержит хлориды натрия и калия в количестве соответственно 33 и 68 кг/м³. Добавляют соляную кислоту из расчета концентрации ее в растворе 30 кг/м³. Операцию осаждения меди проводят в колонном цементаторе из титана диаметром 0,2 м и длиной 1 м с подачей исходного раствора через нижнюю часть колонны. В качестве металла-цементатора используют железный скрап в виде стружки из низкоуглеродистой нелегированной стали из расчета 0,9-1,1 кг на 1 кг меди, содержащейся в растворе. После срабатывания железа полученный порошок собирается в нижней части сосуда. Его промывают 20% -ной соляной кислотой и затем сушат в вакуумном сушильном аппарате при температуре 40-80^оС в течение 40-60 мин.The starting material is dissolved in water at a ratio of 1 kg of melt per 3 liters of water. The resulting solution already contains sodium and potassium chlorides in an amount of 33 and 68 kg / m ^3, respectively. Hydrochloric acid is added based on its concentration in a solution of 30 kg / m ³ . The copper deposition operation is carried out in a titanium column cementator with a diameter of 0.2 m and a length of 1 m with the supply of the initial solution through the bottom of the column. As a metal cementer, iron scrap is used in the form of chips from low-carbon unalloyed steel at the rate of 0.9-1.1 kg per 1 kg of copper contained in the solution. After the iron is activated, the resulting powder is collected in the lower part of the vessel. It is washed with 20% hydrochloric acid and then dried in a vacuum dryer at a temperature of 40-80 ^{° C} for 40-60 min.

Из данных, представленных в таблице (опыт 1), видно, что получаемый порошок меди содержит >99% меди. Извлечение меди из раствора составляет 99,98% Остаточная концентрация меди в растворе 0,02 кг/м³. Частицы порошка имеют форму дендритов. Более 95% получаемого порошка проходит через сито 0016.From the data presented in the table (experiment 1), it is seen that the resulting copper powder contains> 99% copper. The extraction of copper from the solution is 99.98%. The residual concentration of copper in the solution is 0.02 kg / m ³ . Powder particles are in the form of dendrites. More than 95% of the resulting powder passes through a 0016 sieve.

Для иллюстрации применимости предлагаемого способа для бедных по меди растворов в таблице представлены результаты экспериментов по получению порошка меди из растворов с концентрациями меди 12,3 кг/м³ и 1,9 кг/м³ (опыты 2 и 3), которые получили разбавлением раствора опыта 1 и последующим добавлением хлоридов натрия и калия соляной кислоты. Извлечение меди из этих растворов составило соответственно 99,9 и 99,5% при остаточной концентрации меди в растворе 0,01 кг/м³.To illustrate the applicability of the proposed method for copper-poor solutions, the table shows the results of experiments to obtain copper powder from solutions with copper concentrations of 12.3 kg / m ³ and 1.9 kg / m ³ (experiments 2 and 3), which were obtained by diluting the solution experiment 1 and the subsequent addition of sodium chloride and potassium hydrochloric acid. The copper recovery from these solutions was 99.9 and 99.5%, respectively, with a residual copper concentration in the solution of 0.01 kg / m ³ .

В таблице представлены результаты цементации раствора, полученного от переработки сверхпроводникового кабеля. Данный раствор содержит, кг/м³: СuCl₂ 150; FeCl₃ 50; SnCl₂ 5; HCl 10. Хлориды натрия и калия добавлены из расчета их концентрации в растворе 75 и 27 кг/м³. Извлечение меди из этого раствора составило 99,98% при остаточной концентрации меди в растворе 0,02 кг/м³.The table shows the results of cementation of a solution obtained from the processing of a superconducting cable. This solution contains, kg / m ³ : CuCl ₂ 150; FeCl ₃ 50; SnCl ₂ 5; HCl 10. Sodium and potassium chlorides were added based on their concentration in the solution of 75 and 27 kg / m ³ . The copper recovery from this solution was 99.98% with a residual copper concentration of 0.02 kg / m ³ in the solution.

Из результатов опытов следует, что при увеличении исходной концентрации меди в растворе извлечение ее увеличивается. Содержание меди в порошке более 99% Более 95% получаемого порошка проходит через сито 0016. From the results of the experiments it follows that with an increase in the initial concentration of copper in solution, its extraction increases. The copper content of the powder is more than 99%. More than 95% of the resulting powder passes through a 0016 sieve.

Claims

METHOD FOR PRODUCING COPPER POWDER FROM COPPER-CONTAINING CHLORIDE SOLUTIONS by iron scrap cementation method, characterized in that sodium and / or potassium chloride is added to the cemented solution to their total concentration of 50 - 300 kg / m ³ and hydrochloric acid in an amount of 10 - 50 kg / m ³