RU2640704C1 - Method of copper cementation from copper-containing solutions - Google Patents
Method of copper cementation from copper-containing solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640704C1 RU2640704C1 RU2016126873A RU2016126873A RU2640704C1 RU 2640704 C1 RU2640704 C1 RU 2640704C1 RU 2016126873 A RU2016126873 A RU 2016126873A RU 2016126873 A RU2016126873 A RU 2016126873A RU 2640704 C1 RU2640704 C1 RU 2640704C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- solutions
- containing solutions
- reduction
- field
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано для извлечения металлов из растворов, а также к способам получения технически и химически чистых металлов в порошковом состоянии. Медные порошки находят применение в авиационной промышленности, приборостроении, машиностроении, в химической промышленности, электротехнике, при производстве красок для керамики. Медьсодержащие отработанные растворы являются отходами гальванического производства, отходом при производстве печатных плат, искусственных волокон и других отраслей промышленности, представляющие собой чрезвычайно устойчивые комплексные соединения меди. Соединения меди обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, вызывающими тяжелые поражения живых организмов, в том числе и человека.The invention relates to the field of hydrometallurgy of non-ferrous metals and can be used to extract metals from solutions, as well as to methods for producing technically and chemically pure metals in powder state. Copper powders are used in the aviation industry, instrument making, mechanical engineering, in the chemical industry, electrical engineering, and in the manufacture of paints for ceramics. Copper-containing spent solutions are galvanic waste, waste in the production of printed circuit boards, artificial fibers and other industries, which are extremely stable complex compounds of copper. Copper compounds have carcinogenic and mutagenic properties, causing severe damage to living organisms, including humans.
При освоении медьсодержащих месторождений на горнорудных предприятиях постоянно образуются и накапливаются значительные объемы медьсодержащих стоков, в связи с этим работы по созданию и совершенствованию высокоэффективных методов очистки медьсодержащих сточных вод имеют актуальное значение [Шадрунова И.В., Самойлова А.С., Орехова Н.Н. Закономерности формирования медьсодержащих стоков на горных предприятиях / Горный информационно-аналитический бюллетень. - №3, 2008, с. 304-311].During the development of copper-bearing deposits in mining enterprises, significant volumes of copper-containing effluents are constantly formed and accumulate, in connection with this, work to create and improve highly efficient methods for purifying copper-containing wastewater is relevant [Shadrunova IV, Samoylova AS, Orekhova N. N. Patterns of formation of copper-containing effluents in mining enterprises / Mining information and analytical bulletin. - No. 3, 2008, p. 304-311].
Сброс стоков травильных растворов меди наносит большой экономический ущерб, как за счет загрязнения окружающей среды, так и за счет потерь меди. Количество меди, попадающей в окружающую среду, а по трофической цепи в пищу животным и человека, велико. Отсутствие простых способов регенерации сточных вод объясняет однократное использование многих технологических растворов и последующий их сброс. Разработка ресурсосберегающего способа регенерации отработанных растворов травления меди является актуальной экологической проблемой.The discharge of effluent from pickling copper solutions causes great economic damage, both due to environmental pollution and copper losses. The amount of copper that enters the environment, and along the trophic chain in food by animals and humans, is large. The lack of simple methods for the recovery of wastewater explains the single use of many technological solutions and their subsequent discharge. The development of a resource-saving method for the regeneration of spent copper pickling solutions is an urgent environmental problem.
Широко известны методы получения электролитического медного порошка из растворов сульфата меди [Анциферов В.Н., Бобров Г.В., Дружинин Л.К. Порошковая металлургия и напыленные покрытия, с.107-112]. Недостатками данного способа являются сложность в аппаратурном оформлении, энергоемкость и дороговизна полученного продукта.Widely known methods for producing electrolytic copper powder from solutions of copper sulfate [Antsiferov VN, Bobrov GV, Druzhinin LK Powder metallurgy and sprayed coatings, p.107-112]. The disadvantages of this method are the complexity in the hardware design, energy consumption and the high cost of the resulting product.
Известен способ получения порошка меди из медьсодержащих хлоридных растворов [RU 2052324(13) С1. Киселев А.В., Погудин О.В., Неясов Г.В., Чуб А.В., Криворучко С.Л.]. Процесс осаждения меди ведут железным скрапом в присутствии соляной кислоты и температуре от 50-105°С. Операцию осаждения проводят в колонном цементаторе из титана. Железный скрап используется в виде стружки из расчета 0,9-1,1 кг на 1 кг меди. Недостатком данного способа является использование дорогостоящего оборудования и агрессивных сред в виде растворов соляной кислоты.A known method of producing copper powder from copper-containing chloride solutions [RU 2052324 (13) C1. Kiselev A.V., Pogudin O.V., Neyasov G.V., Chub A.V., Krivoruchko S.L.]. The process of copper deposition is carried out with iron scrap in the presence of hydrochloric acid and a temperature of from 50-105 ° C. The deposition operation is carried out in a titanium column cementator. Iron scrap is used in the form of chips at the rate of 0.9-1.1 kg per 1 kg of copper. The disadvantage of this method is the use of expensive equipment and aggressive media in the form of solutions of hydrochloric acid.
Известен процесс цементации меди из железо-медно-хлоридных отработанных травильных растворов в реакторе цементации при избытке железа по отношению к меди Сu:Fe = (1:1,6)-(1:1,7), что обеспечивает протекание реакции в течение 45-60 минут. Из раствора при этом выделяется более 90% всей меди [Хоботова Э.Б., Ларин В.И., Добриян М.А., Голик Е.В., Даценко В.В. Решение экологических проблем технологического процесса травления меди // Сб. науч. трудов. Вестник НТУ "ХПИ" Химия, химическая технология и экология/ - 2008, с.129-132]/ Недостатком данного способа является регулирование величины рН процесса (путем подкисления раствора), с необходимостью использования избытка железа по отношению к меди и длительностью процесса цементации. Кроме того, происходит разогрев реакционной смеси до 65-70°С.The known process of carburizing copper from iron-copper-chloride spent pickling solutions in a cementation reactor with an excess of iron with respect to copper Cu: Fe = (1: 1.6) - (1: 1.7), which ensures the reaction for 45 -60 minutes. In this case, more than 90% of all copper is released from the solution [Khobotova EB, Larin VI, Dobriyan MA, Golik EV, Datsenko VV Solving the environmental problems of the copper pickling process // Sat. scientific labor. Bulletin of NTU "KhPI" Chemistry, Chemical Technology and Ecology / - 2008, p.129-132] / The disadvantage of this method is the regulation of the pH of the process (by acidifying the solution), with the need to use excess iron with respect to copper and the duration of the cementation process. In addition, the reaction mixture is heated to 65-70 ° C.
Наиболее близким по технической сущности является способ цементации металлов из растворов [SU 414332 А1, С22В 3/00, 05.11.1974. Р.Ш. Шафеев, Ю.Р. Голгер, Э.Г. Израйлевич], включающий цементацию меди из раствора железной стружкой с магнитным перемешиванием и пропусканием через раствор и железную стружку постоянного электрического тока.The closest in technical essence is the method of cementation of metals from solutions [SU 414332 A1, C22B 3/00, 11/05/1974. R.Sh. Shafeev, Yu.R. Golger, E.G. Izrailevich], including the cementation of copper from a solution with iron chips with magnetic stirring and passing a constant electric current through the solution and iron chips.
Недостатком данного способа является использование дорогостоящих электродов, что в условиях производства повышает себестоимость продукции, а также использование раствора сульфата меди для цементации при значительно низкой исходной концентрации не позволяет достигнуть высокой степени восстановления меди.The disadvantage of this method is the use of expensive electrodes, which in production conditions increases the cost of production, and the use of a solution of copper sulfate for cementation at a significantly low initial concentration does not allow to achieve a high degree of copper recovery.
Задача изобретения - получение цементной меди в виде кондиционного порошка высокой степени дисперсности при интенсификации технологии получения продукта, сокращение расхода реагентов и времени. Решение этой задачи связано с разработкой способа регенерации отработанных травильных растворов участков травления меди, со снижением количества токсичных медьсодержащих сточных вод, т.е. с решением экологических проблемам различных производств.The objective of the invention is the production of cement copper in the form of a conditioned powder of a high degree of dispersion with the intensification of the technology for producing the product, reducing the consumption of reagents and time. The solution to this problem is associated with the development of a method for the regeneration of spent pickling solutions of copper pickling sites, with a reduction in the amount of toxic copper-containing wastewater, i.e. with the solution of environmental problems of various industries.
Поставленная задача решается тем, что восстановление меди из водных растворов проводят методом цементации железной стружкой в электромагнитном аппарате (ЭМА) с использованием энергии переменного магнитного поля, создаваемого магнитными элементами из магнитотвердого материала, движущимися под воздействием этого поля. Процесс восстановления ведут при следующих условиях: концентрация меди в растворах неорганических солей 50-300 г/дм3, температура 25-40°С, продолжительность 1-5 мин. Извлечение меди из раствора составляет 90-99,6%. Восстановление медно-сульфатно-хлоридных отработанных растворов с помощью железной стружки в электромагнитном аппарате (ЭМА) протекает по следующей реакции: Fe0+Cu2+=Fe2++Cu0.The problem is solved in that the recovery of copper from aqueous solutions is carried out by the method of cementation with iron chips in an electromagnetic apparatus (EMA) using the energy of an alternating magnetic field created by magnetic elements from magnetically hard material moving under the influence of this field. The recovery process is carried out under the following conditions: the concentration of copper in solutions of inorganic salts is 50-300 g / dm 3 , the temperature is 25-40 ° C, the duration is 1-5 minutes. The extraction of copper from the solution is 90-99.6%. The recovery of copper-sulfate-chloride spent solutions using iron chips in an electromagnetic apparatus (EMA) proceeds according to the following reaction: Fe 0 + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 0 .
В ЭМА используется энергия переменного поля и магнитных рабочих элементов, движущихся под воздействием этого поля. ЭМА состоит из электрической обмотки (индуктора), рабочей камеры (реактора) и магнитных рабочих элементов. При включении индуктора в электрическую цепь переменного тока напряжением 220 В, 380 В рабочие элементы подвергаются воздействию магнитного поля, приводятся в интенсивное хаотическое движение. Использовали ЭМА с частотой 50 Гц, индукцией переменного магнитного поля 0,3 Тл, напряженностью магнитного поля 450 А/см, создаваемого предварительно намагниченными магнитными элементами, изготовленными из магнитотвердого материала. Под действием удара и трения происходит измельчение обрабатываемого материала до коллоидного состояния. Кроме того, передача энергии среде в реакторе происходит за короткое время, что в обычных условиях затруднено. В ходе реакции температура реакционной смеси поднималась до 25-40°С. Образующаяся медь в виде осадка удаляется из реактора промывной водой и собирается на фильтре. Полученный медный порошок может включать примеси железа. Для удаления примесей использовали раствор соляной кислоты (1:1). В результате подобной промывки получается товарная медь, имеющая высокую степень чистоты.The EMA uses the energy of an alternating field and magnetic work elements moving under the influence of this field. EMA consists of an electric winding (inductor), a working chamber (reactor) and magnetic working elements. When you turn on the inductor in an electric circuit of alternating current voltage of 220 V, 380 V, the working elements are exposed to a magnetic field, are brought into intense chaotic motion. We used an EMA with a frequency of 50 Hz, induction of an alternating magnetic field of 0.3 T, and a magnetic field of 450 A / cm created by pre-magnetized magnetic elements made of hard magnetic material. Under the influence of shock and friction, the processed material is crushed to a colloidal state. In addition, energy is transferred to the medium in the reactor in a short time, which is difficult under normal conditions. During the reaction, the temperature of the reaction mixture rose to 25-40 ° C. The resulting copper in the form of a precipitate is removed from the reactor by washing water and collected on a filter. The resulting copper powder may include iron impurities. A solution of hydrochloric acid (1: 1) was used to remove impurities. As a result of such washing, commodity copper having a high degree of purity is obtained.
Пример 1.Example 1
Раствор сульфата меди с концентрацией ионов меди 50 г/дм3, объемом 150 см3, магнитные элементы массой 330 г и массой железной стружки, соответствующей определенному мольному отношению Fe:Cu, вносили в реактор, который помещали в индуктор ЭМА. Материал реактора инертен по отношению к компонентам раствора. Затем на индуктор подавалось напряжение 220 В, и процесс проводили в течение 2 минут. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.A copper sulfate solution with a copper ion concentration of 50 g / dm 3 , a volume of 150 cm 3 , magnetic elements weighing 330 g and a mass of iron shavings corresponding to a specific molar ratio Fe: Cu were introduced into the reactor, which was placed in an EMA inductor. The reactor material is inert with respect to the components of the solution. Then a voltage of 220 V was applied to the inductor, and the process was carried out for 2 minutes. The experimental results are presented in table 1.
Пример 2.Example 2
Раствор хлорида меди с концентрацией ионов меди 70 г/дм3, объемом 200 см3, магнитные элементы массой 330 г и 5,75 г железной стружки, что соответствует мольному отношению Fe:Cu=1:1, вносили в реактор, который помещали в индуктор ЭМА. Затем на индуктор подавалось напряжение 380 В, и процесс проводили в течение 1-5 мин. Измерялась температура начала и окончания процесса. Начальная температура соответствовала 18°С.A solution of copper chloride with a concentration of copper ions of 70 g / dm 3 , a volume of 200 cm 3 , magnetic elements weighing 330 g and 5.75 g of iron chips, which corresponds to a molar ratio of Fe: Cu = 1: 1, were introduced into the reactor, which was placed in EMA inductor. Then a voltage of 380 V was applied to the inductor, and the process was carried out for 1-5 minutes. The temperature of the beginning and end of the process was measured. The initial temperature corresponded to 18 ° C.
Результаты экспериментов представлены в таблице 2.The experimental results are presented in table 2.
Пример 3.Example 3
Раствор хлорида меди с концентрацией ионов меди 300 г/дм3, объемом 200 см3, магнитные элементы массой 330 г и 24,7 г железной стружки, что соответствует мольному отношению Fe:Cu=1:1, вносили в реактор, который помещали в индуктор ЭМА. Затем на индуктор подавалось напряжение 380 В, процесс проводили в течение 1-3 мин. Измерялась температура начала и окончания процесса. Начальная температура соответствовала 20°С.A copper chloride solution with a copper ion concentration of 300 g / dm 3 , a volume of 200 cm 3 , magnetic elements weighing 330 g and 24.7 g of iron chips, which corresponds to a molar ratio Fe: Cu = 1: 1, were introduced into the reactor, which was placed in EMA inductor. Then a voltage of 380 V was applied to the inductor, the process was carried out for 1-3 minutes. The temperature of the beginning and end of the process was measured. The initial temperature corresponded to 20 ° C.
Результаты экспериментов представлены в таблице 3.The experimental results are presented in table 3.
Проведенные исследования показали, что восстановление меди в виде порошка из медьсодержащих растворов с использованием железной стружки и энергии переменного магнитного поля, магнитных рабочих элементов, движущихся под действием этого поля в электромагнитном аппарате, происходит на 99%. Проведение предложенного способа цементации меди из медьсодержащих растворов позволяет за счет упрощения технологии, сокращения расхода реагентов и времени получить металлический порошок высокой степени дисперсности.Studies have shown that the recovery of copper in powder form from copper-containing solutions using iron chips and the energy of an alternating magnetic field, magnetic working elements moving under the influence of this field in an electromagnetic apparatus, occurs at 99%. Carrying out the proposed method of carburizing copper from copper-containing solutions makes it possible, by simplifying the technology, reducing the consumption of reagents and time, to obtain a metal powder of a high degree of dispersion.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126873A RU2640704C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Method of copper cementation from copper-containing solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126873A RU2640704C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Method of copper cementation from copper-containing solutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640704C1 true RU2640704C1 (en) | 2018-01-11 |
Family
ID=68235348
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016126873A RU2640704C1 (en) | 2016-07-04 | 2016-07-04 | Method of copper cementation from copper-containing solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640704C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU414322A1 (en) * | 1972-02-28 | 1974-02-05 | Р. Ш. Шафеев, Ю. Р. Голгер , Э. Г. зрайлевич | METHOD OF CEMENTATION OF METALS FROM SOLUTIONS |
RU2052324C1 (en) * | 1992-10-07 | 1996-01-20 | Акционерное общество "Соликамский магниевый завод" | Method of obtaining copper powder from copper containing chloride solutions |
US5679259A (en) * | 1994-02-07 | 1997-10-21 | Great Western Chemical Company | Method for recovering metals from solutions |
-
2016
- 2016-07-04 RU RU2016126873A patent/RU2640704C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU414322A1 (en) * | 1972-02-28 | 1974-02-05 | Р. Ш. Шафеев, Ю. Р. Голгер , Э. Г. зрайлевич | METHOD OF CEMENTATION OF METALS FROM SOLUTIONS |
RU2052324C1 (en) * | 1992-10-07 | 1996-01-20 | Акционерное общество "Соликамский магниевый завод" | Method of obtaining copper powder from copper containing chloride solutions |
US5679259A (en) * | 1994-02-07 | 1997-10-21 | Great Western Chemical Company | Method for recovering metals from solutions |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ХОБОТОВА Э.Б. и др. Решение экологических проблем технологического процесса травления меди. Сборник научных трудов "Вестник НТУ ХПИ". Химия, химическая технология и экология, N 10, 2008, с.63-67. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sinha et al. | Development of an efficient process for the recovery of zinc and iron as value added products from the waste chloride solution | |
Sinha et al. | Recovery of high value copper and zinc oxide powder from waste brass pickle liquor by solvent extraction | |
Wang et al. | Preparation of nanometer nickel powder from spent electroless nickel plating baths by using thiourea dioxide as a green reductant | |
EP0046974B1 (en) | Process for the production of high-purity metallic iron | |
RU2640704C1 (en) | Method of copper cementation from copper-containing solutions | |
RU2655336C1 (en) | Method of obtaining iron oxide pigments | |
Kochetov et al. | DETERMINING THE RATIONAL PARAMETERS FOR PROCESSING SPENT ETCHING SOLUTIONS BY FERRITIZATION USING ALTERNATING MAGNETIC FIELDS. | |
RU2628946C2 (en) | PREPARATION METHOD OF PURE ELECTROLYTIC CONDUCTOR CuSo4 FROM MULTICOMPONENT SOLUTIONS AND ITS REGENERATION, WHEN PRODUCING CATHODE COPPER BY ELECTROLYSIS WITH INSOLUBLE ANODE | |
Liu et al. | The new technique on separation of Cr and Fe as well as Ni-Co-Mn impurity in leaching sulfate solution of ferrochrome alloy | |
JPH0734300A (en) | Removing method for impurity metallic ion in plating bath | |
RU2363665C1 (en) | Method of removal of non-ferrous and heavy metals from sewage | |
AU2019290870B2 (en) | Nickel sulfate compound manufacturing method | |
FI110508B (en) | A method for treating 6-valent chromium in wastewater from metal processing | |
RU2535110C1 (en) | Copper galvanic sludge processing method | |
RU2622106C1 (en) | Method of producing iron oxalate diohydrate (+2) from industrial production waste | |
CN108191031B (en) | Sulfur-free arsenical chalcanthite and application thereof in purifying trivalent arsenic wastewater | |
RU2592596C2 (en) | Method or cleaning solutions from selenium and arsenic | |
RU2792956C1 (en) | Method for obtaining an adsorbent for purification of washing wastewater from hexavalent chromium | |
RU2791260C1 (en) | Method for purification of washing wastewater from hexavalent chromium | |
JP2004075463A (en) | Method for removing and recovering indium from indium-containing ferric chloride etchant waste | |
RU2739739C1 (en) | Method of producing magnesium compounds | |
RU2445273C1 (en) | Method of purifying waste water from nonferrous metal ions | |
RU2479493C2 (en) | Method of treating waste water | |
RU2048449C1 (en) | Method for desalting and purification of highly mineralized mine water | |
RU2550890C1 (en) | Method of purifying waste water from hexalent chromium compounds |