SU1154378A1 - Способ электролитического рафинировани меди и электролит дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ электролитического рафинировани  меди в присутствии поверхностно-активных веществ, отличающийс  тем, что, с целью повьаени  качества катодной меди и снижени  расхода реагентов , в качестве поверхносГно-активного вещества используют моиои диалкилфен11ловые эфиры полиэтиленгликол  и электролиз ведут при 51-55°С. 2. Электролит дл  электролитического рафинировани  меди, содержащий сернокислую медь и серную кислоту , отлич ающи.й с   тем, что он дополнительно содержит монои диалкилфениловые эфиры полиэтиленгликол  при следующем соотношении компонентов, г/л: Сернокисла  35-40 (по меди) медь 120-180 Серна  кислота Моно- и диалкилфениловые эфиры полиэтиленгликол  0,005-0,070 3. Электролит по п.2, о т л ичающийс  тем, что, с целью улучшени  микроструктуры катодного осадка, он дополнительно содержит Л триамины при следукицем соотношении компонентов, г/л: Сернокисла  35-48 (по меди) медь Серна  кис120-180 лота Моно- и диалкилфениловые эфиры полиэтиленгли0 ,005-0,070 кол  н-алкил-Sk-N N -

Description

I

Изобретение относитс  к цветной металлургии, в частности к электролитическому районированию меди.

Известен способ электролитического рафинировани  меди в присутстви  поверхностно- активных вещеетв позвол ющих повысить катодну nnotHocTb тока f .

Эйектролиз провод т при плотноет  тока 330-340 А/м, температуре :f ac:TBopoB в электролизерах 6063 € и скорости циркул ции электролита 32,5-33,5 л/мин в электролите следующего состава, г/л:

Сер окМслг 

медь 46,7-49,3 (по меди)

Серна  кислота 107-t28,4

Ион хлора 0,05

Стол рный

клей 0,03-0,065

Диметнлолтиомочевина 0,07-0,150

Недостатком данного способа  вл етс  невысока  плотность тока (330-340 А/м).

того, электролит этого со тава не позвол ет получить мелкозернистый с гладкой поверхностыб катодньй осадок, так как при повышении плотности тока выше 340 А/м образуютс  дендрйты, и осадок резк ухудшаетс  по качеству.

В данном способе наблюдаетс  повышенный расход диметилолтиомочевины (90-120 г на 1 т катодной меди) вследствие разложени  при повышенной температуре электролита.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ электролитического рафинировани  меди в присутствии поверхностноактивных веществ и электролит дл  его осуществлени  f2J .

Электролиз провод т при плотности тока 350-400 А/м, температуре 60-65 С и скорости циркул ции элекTpomiTa 30-35 л/мин.

Используетс  электролит следующего состава, г/л:

Сернокисла 

медь 40-60 (по меди)

Серна  -кислота 150-270

Ион хлора 0,03-0,07

Желатин 0,003-0,080

1543782

Высокомолекул рные алифатические амины

5 фракции С| 1 0, 012-0,072 Синтетический стиральный порошок 0,010-0,064

На 1 т полученной катодной меди расходуетс , г: сол на  кислота 240, желатин 79, алифатические амины 20 и синтетические моющие средства 40.

Недостатком известного способа  вл етс  то, что электролит данного Состава не позвол ет получать плотные с гладкой поверхностью катоды При плотности тока выше 400 А/м. „ Кроме того, повьшение температуры раствора в электролизере (до 65 С) ведет к перерасходу энергии, идущей на подогрев растворов, к понижению выхода по току за счет корродировани  анодов и ухудшению условий окружающей среды, а повьшенна  скорость циркул ции электролита приводит к взмучиванию электролитного шлама и ухудшению качества катодных осадков.

Известньй способ характеризуетс  повышенным расходом используемых поверхностно-активных веществ, большим ассортиментом ПАВ: хлорионы желатин, алифатические амины и 5 синтетические СП.

Цель изобретени  - повьюение качества катодной меди и понижение расхода реагентов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, чтр согласно способу электролитического рафинировани  меди в присутствии поверхностно-активных веществ, в качестве поверхностноактивного вещества используют моно и диалкипфениловые эфиры полнэтиленгликол  и электролиз ведут при 51-55 С.

Электролит дл  электролитического рафинировани  меди, содержащий ® сернокислую медь и серную кислоту, дополнительно содержит моно- и диалкилфениловые эфиры полиэтиленгликол  при следующем соотношении компонентов , г/л: Сернокисла 

медь .35-40 (по меди) Серна  кислота120-180

3

Моно- и диалкилфениловые эфиры

полиэтиленгликол  0., 005-0,070

С целью улучшени  микроструктуры катодного осадка, электролит дополнительно содержит триамины при следующем соотношении компонентов , г/л: I

Сернокисла 

35-48 (по меди

медь Серна  кислота120-180 Моно- и диалкилфениловые эфщ полизтиленгликол  0,005-0,070 N -Алкил-S JC-N . (З-аминопропил )амин 0,004-0,030 Расход реагентов в предлагаемом способе в отличие от известного понижен и составл ет, г/т: Моно- и диалкилфениловые э4«ры полиэтнленгликол  10-40 N - Ал кил-Бес-N ,(3-aмйнoпpoпил ) амин 8-10 При плотности тока ниже 400 А/м снижаетс  скорость процесса электролиза , а вьпйё 550 А/м заметно ухудшаетс  качество осадков, по вл ютс  дендриты и микропоры по всему полотну катода. Повьйвенне скорости циркул ции вьше 30 л/мин приводит к механическому взмучиванию электролитного пшама;, возрастает переход микропримесей в катода, по вл ютс  дендриты и неровности . Пр  скорости циркул ции ниже 25 л/мин и высоких плотност х тока (400-550) А/м затрудн етс  достав разр жающихс  ионов в приэлектродный слой, что в свою очередь приводит к подгоранию осадков,растет пол ризаци  и напр жение на ванне, последнее приводит к перерасходу электроэнергии. Температуру электролита необходимо поддерживать в пределах 51-55 0, так как ниже 51 растет в зкость электролита и пада электропроводность раствораj а выие заметно ухудшаетс  структура катодных осадков, растут теп4378

ловые потери и ухудшаютс  услови  окружающей среды.

Поверхностно-активное вещество: МОНО- и диалкилфениловые эфиры по5 лиэтиленгликол  общей формулы t(CH,),()H, где m 6-7, имеют промышленное название - смачиватель ДБ. Концентрацию смачивател  ДБ в электролите необходимо поддерживать в пределах 0,005-0,070 г/л, так как ниже . 0,005 г/л ощущаетс  нехватка реагента , по полотну катода по вл ютс  полосы, выше 0,070 г/л растет расход реагента, осадки станов тс 

чрезмерно пластичными, растет в зкость электролита.

Концентрацию триамина необходимо поддерживать в пределах 0,0040 ,030 г/л по тем же причинам, что.и смачивател  ДБ. При концентрации триамина ниже 0,004 г/л положительное вли ние на микроструктуру катодного осадка ослабевает, а выше 0,030 г/л по вл ютс  микропоры.

С вводом в состав электролита смачивател  ДБ структура обадков резко Мен етс , осадок становитс  мелкокристаллическим и шютньм.

0 Ввод нар ду со смачивателем триамина приводит к получению более мелкокристаллических осадков. Увеличение перенапр жени  при разр де ионов металлов приводит к получению

5 мелкокристаллических плотных осадков . Вводимые в электролит поверхностно-активные вещества, адсорбиру сь на поверхности электрода, способствуют увеличению перенапр жени  вьщелени  меди. Благотворное вли ние смеси смачивател  ДБ и триамина на микроструктуру катодного осадка объ сн етс  образованием прочной адсорбционной пленки на

5 границе раздела электрод/электролит.

электрорафинирование меди во всех опытах провод т в ваннах  щичного типа, выполненного из органического стекла, который  вл етс  моделью промьшшенного.электролизера

Дозирование ПАВ провод т путем введени  в состав электролита соответств5тещего количества предварительно растворенного в дистиллированной воде смачивател  ДБ (исходна  концентраци  10 г/л) и трнамина (10 г/л).

I

Пример 1. Электрорафинироваиие провод т при следующих услови х:

Плотность тока на катоде,

Температуры электролита , С55 Скорость циркул ции электролита, л/мин 28 Продолжительность электролиза, ч 1 Напр жение на ванне,В 0,41 Электролит готов т следун цим образом.

156,25 г медного купороса раствор ют в 1 41 серной кислоты концентрации 170 г/л. В приготовленную таким образом основу электролита добавл ют 0,05 г смачивател  ДБ в результате получают электролит следующего состава, г/л: Сернокисла 

медь 40 (по меди) Серна  кислота 1 70 Смачиватель ДБ 0,05 Выход меди по току 97,2%, производительность электролизера 17,0 г/ч, получена медь чистой 99,993%. Осадок крупнокристалличекий (КК), полублест щий (ПБ), плоный (пл). Расход реагента, 31,4 г

Пример 2. Электрорафинирование меди провод т при следующ услови х:

Плотность тока на катоде Температура электро51

лита , С

Скорость циркул ции электролита, л/мин 25 Продолжительность электролиза, ч 6 Напр жение на ванне,В 0,36

Электролит готов т следующим образом .

136,7 г медного купороса раствор ют в 1 л серной кислоты концентрации 120 г/л, В приготовленную таким образом основу электролита добавл ют 0,005 г смачивател  ДБ, в результате получают электролит следующего состава, г/л:

Сернокисла  медь 35 (по меди)

Серна  кислота 120

Смачиватель ДБ 0,005

4378

Вьпсод меди по току 96,8%, производительность электролизера 13,6 г/ч. Получена медь чистотой 99,99%. Осадок крупнокристаллический (КК), полублест щий (ПБ), плотный (пл). Расход реагента, 10 г/т. Пример 3. Электрорафинирование меди провод т При следующих услови х:

О Плотность тока на катоде , Температура электролита , °С 55 Скорость циркул ции 5 электролита, л/мин 30 Продолжительность электролиза, ч 6 Напр жение на ванне,В 0,43 Электролит готов т следующим 0 образом.

187,5 г медного купороса раствор ют в 1 л серной кислоты концентрации 180 г/л. В приготовленную таким образом основу электролита 5 добавл ют 0,07 г смачивател  ДБ, в результате получают электролит следующего состава, г/л:

Сернокисла 

медь 48 (по меди) Серна  кислота 180 Смачиватель ДБ 0,07 Выход меди по току 97,1%, получена медь чистой 99,99%. Осадок крупнокристаллический, полублест щий , плотный. Расход реагента, 40 г/т. Производительность электролизера 18,7 г/ч.

Пример 4. Электрорафинирование меди провод т при следующих услови х:

Плотность тока на катоде,

Температура электролита , с55 Скорость циркул ции электролита, л/мин 28 Продол сительность электролиза, ч 1 Напр жение на ванне , В 0,39 Электролит готов т следующим образом.

156,25 г медного купороса раствор ют в 1 л серной кислоты концентрации 170 г/л. В приготовленную таким образом основу электролита 7 добавл ют 0,05 г смачивател  ДБ 0,008 г триамина, в результате получают электролит следующего состава, г/л: Сернокисла  медь-40 (по ме Серна  кислота 170 Смачиватель ДБ 0,05 Триамин0,008 Выход меди по току 98,1%, пол чена медь чистой 99,99%. Осадок мелкокристаллический, полублест  плотный. Расход реагентов, г/т: ДБ 31,4, триамин 11. Производите ность электролизера 17,2 г/ч. Пример 5. Электрорафини вание меди ведут при следующих услови х: Плотность тока на катоде , А/м . 400 Температура электролита , °С51 Скорость циркул ции электролита, л/мин 25 Продолжительность электролиза, ч1 Напр жение на ванне , В 0,4 Электролит готов т следующим образом. 136,7 п тиводной сернокислой меди раствор ют в 1 л серной кис ты концентращ1и 120 г/л. В приго товленную Таким образом основу электролита добавл ют 0,005 г см чивател  ДБ и 0,004 триамина, в зультате получают электролит сл дующего состава, г/л: Сернокисла  медь 35 (по м Серна  кислота 120 Смачиватель ДБ 0,005 Триамин 0,004 Выход меди по току 97,6%, полу чена медь чистотой 99,99%. Осадо мелкокристаллический, полублест  плотный. Расход реагентов, г/т: ДБ 10, триамин 8. Производительность электролизера 13,7 г/ч. Пример 6. Электрорафини вание меди ведут при следующих услови х: Плотность тока, А/м 550 Температура электролита ,°С55 Скорость циркул ции электролита, л/мин 30 Продолжительность электролиза, ч 6 8 Напр жение на ванне, В 0,46. Электролит готовит следующим образом . 187,5 г п тиводной сернокислог) меди раствор ют п I л серной киг.лоты концентрации 180 г/л. В приготовлет (ную таким образом основу электролита добавл ют 0,07 г смачивател  ДБ и 0,03 г триамина, в результате получают электролит следующего состава, г/л: Сернокисла  медь 48 (по меди) Серна  кислота 180 Смачиватель ДБ 0,07 Триамин0,03 Выход меди по току 97,7%, получена медь чистотой 99,99%. Осадок мелкокристаллический, полублест щий, плотный. Расход реагентов, г/т: ДБ 40, триамин 16. Производительность электролизера 18,8 г/ч. Пример 7. Электрорафинироание меди ведут при следующих слови х: Плотность тока, А/м 500 Температура электролита , с55 Скорость циркул ции электролита,л/мин 29 Продолжительность э  ектролиэа, ч 1 Напр жение на ванне , В 0,45 Электролит готов т.следующим бразсм. 196,7 г п тиводной сернокислой еди раствор ют в 1 л серной кислоы концентрации 140 г/л. В пригоовленную таким образом основу лектролита довавл ют 0,05 г смачиател  ДБ и 0,09 г триамина, в реультате получают электролит слеующего состава, г/л: Сернокисла  медь 35 (по меди) Серна  кислота Т40 Смачиватель ДБ 0,05 Триамин0,03 Выход меди по току 97,6%, полуена медь чистотой 99,99%.Осадок елкокристаллический, полублест щий, лотный. Расход реагентов, г/т: Б 37,4 триамин 16,0. Произвоительность электролизера 17,0 г/ч. садки полученные по предлагаемому пособу, отличаютс  тонкокристаллиеской структурой,  вл ютс  гшотныи и ровными. Таким образом, увеличение плотости тока до 500 А/м с применени9 115 ем известных поверхностно-активных веществ (электролита) приводит к резкому ухудшению качества осадна , Применение изобретени  обеспечивает повышение производительности процесса (до 18,8 г/ч по предложенному способу и до 11,6 г/ч по известному ) в 1,6 раза, значительную экономию энергии, расходуемой на подогрев растворов в электролизерах, так как температура снижаетс  до 51 С; улучшение условий окружающей среды за счет сокращени  испарений серной кислоты при понижении температуры электролита, повышение качества катодной меди. 810 Дополнительный ввод в состав электролита N -aлкип-Б1 c-N ,N-(3-аминопропил )амина .улучшает микроструктуру катодной меди, получаютс  мелкокристаллические, компактные и полу1блест щие катодные осадки. Кроме того, понижаетс  расход используемых поверхностно-активных веществ на единицу веса получаемой катодной меди, например расход моно- и диалкилфениповых зфиров полиэтиленгликол  составл ет 1040 г/т, а N -алкил-5кс-Н,N -(3-аминопропил )амина 8-16 г/т. Понижение расхода реагентов может дать значительную .экономию в услови х многотоннажного электролитного производства .

Claims (3)

1. Способ электролитического рафинирования меди в присутствии поверхностно-активны* веществ, отличающийся тем, что, с целью повьшения качества катодной меди и снижения расхода реагентов, в качестве поверхностно-активного вещества используют моно- н диалкилфенйловые эфиры полиэтиленгликоля и электролиз ведут при 51-55°С.

2. Электролит для электролитического рафинирования меди, содержа щий сернокислую медь и серную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит монои диалкилфениловые эфиры полиэти ленгликоля при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая медь 35-40 (по меди)

Серная кислота Моно- и диал120-180 килфениловые эфиры полиэтиленгликоля 0,005-0,070

3. Электролит по п.2, о т л ичающийся тем, что, с целью улучшения микроструктуры катодного осадка, он дополнительно содержит триамины при следующем соотношении компонентов, г/л:

Сернокислая медь 35-48 (по меди)

Серная кислота 120-180

Моно- и диалкилфениловые эфиры полна тилей гликоля 0,005-0,070 ы'-алкил-Stic-N* ,ν-(3-аминопропил) амин 0,004-0,030

SU ....1154378 >