Способ электрорафинирования меди

(51) 25 1/12 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ анодной меди в сернокислых электролитах с растворимыми анодами. Техническим результатом изобретения является повышение качества катодной меди, сокращение расхода вводимых в электролит поверхностноактивных веществ в процессе электрорафинирования черновой - анодной меди. Указанный технический результат достигается тем, что в способе электрорафинирования черновой- анодной меди в сернокислом электролите в присутствии добавок желатина, тиомочевины и ионов хлора в электролит дополнительно вводят магнофлок 351 (поли-2-пропенамид) в количестве 120 г на тонну катодной меди. Желатин вводят в электролит в количестве 60-75 г, тиомочевины 40-70 и ионов С- 80-100 г на тонну катодной меди. При этом дополнительный реагент вводят в электролит и электролит в электролизеры в ламинарном режиме перемешивания.(72) Ахбетов Гаким Серикболович Романов Геннадий Алексеевич Перепечаев Павел Сергеевич Медиханов Далел Гумарович Киричевская Ирина Всеволодовна Букетова Аксулу Евнеевна Малахов Виталий Андреевич(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговли Республики Казахстан(57) Изобретение относится к области цветной металлургии, к электрорафинированию черновой 19715 Изобретение относится к области цветной металлургии, к электрорафинированию черновой анодной меди в сернокислых электролитах с растворимыми анодами. Процесс электрорафинирования меди на практике проводят в сернокислом электролите с растворимым анодом. Аноды изготавливаются из черновой - анодной меди, полученной после огневого рафинирования. В процессе электрорафинирования сернокислый электролит постоянно циркулирует в системе и обогащается примесями различных металлов. Примеси никеля, железа,свинца, мышьяка, сурьмы, висмута, серебра и другие по разному оказывают отрицательное влияние на катодный процесс рафинирования,загрязняя катодную медь. Особенно опасна группа металлов , , , которая может образовывать в электролите тонкодисперсные фазы, так называемый, плавучий шлам, с размером частиц 2-7 мкм. На этих частицах также сорбируются и другие примесные компоненты анодного шлама. Указанный плавучий шлам и частицы анодного шлама оседают на дно ванны очень медленно. В случае получения на катоде крупнокристаллических осадков и неровностей, шлам, особенно при высокой плотности тока, захватывается катодом, что приводит к его загрязнению. Снизить отрицательное влияние примесных компонентов на процесс электрорафинирования меди и улучшить качество катодного металла возможно с помощью некоторых добавок в электролит поверхностно- активных веществ (ПАВ). Известен промышленный способ электрорафинирования меди в сернокислых растворах (А.А.Цейдлер, Металлургия меди и никеля, М.,1958 г, с. 178218) с использованием в качестве коллоида столярного клея 40 г и сульфитного щелока 80 г на одну тонну меди. На другом заводе в качестве коллоидов употребляли 18 г минерального масла, 54 г клея, 295 г сульфитного щелока и 14 г поваренной соли на одну тонну катодов, причем, оптимальное содержание ионов хлора в электролите не должно превышать 0,012 г/л. Недостатком данного способа является то, что предприятия получали, в основном, катодную медь низкого качества, как по состоянию поверхности,так и по химическому составу. Кроме этого,введение указанных ПАВ дополнительно загрязняло электролит. Это приводило к увеличению объема выводимого электролита из системы электролиза для очистки электролита от примесей. Известен патент Японии Электролитическое рафинирование меди (заявка 56-090993 от 23.07.1981 г.), согласно которому для получения ровных и плотных осадков катодной меди в кислый медносульфатный электролит вводят добавки клея,тиомочевины и полиакриламида в качестве ПАВ с предпочтительной концентрацией 1-10 мг/л и расходом 10-100 г на тонну меди при соотношении клей тиомочевина от 11 до 101, а клей полиакриламид от 21 до 15. При этом полиакриламид может иметь молекулярную массу от 1000 до 10 млн. 2 Недостатком данного способа является то, что авторам не удалось установить сочетание реагентов ПАВ, которое позволило бы стабильно получить качественную катодную медь не только по химическому составу, но и по внешнему виду поверхности катодов. В настоящее время ни один из японских заводов не использует указанный коллоидный режим. Известен также электролитический способ получения меди из кислых растворов в присутствии 10 мг/л (100 г/т) желатина, 7 мг/л (85 г/т) тиомочевины и 0,1-5 мг/л (0,8-40 г/т) высокомолекулярного полиэлектролита сополимера акриламида и акрилата натрия АК - 618 (предпатент РК 1647040, опубл. Бюл.1, 1994 г). Однако указанный реагент недостаточно снижает содержание контролируемых примесей серебра, сурьмы, свинца в катодной меди и не оказывает влияния на концентрацию никеля и железа в катодном металле. Реагент АК - 618 был приготовлен в виде опытной партии и выпуск его прекращен. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ электрорафинирования черновой - анодной меди в сернокислом электролите в присутствии поверхностно активных веществ желатина 80 г/т меди, тиомочевины 85 г/т меди и С- (НС) 80-100 г/т катодной меди (диханов Д.Г., Байгуатов Д.И., Жалелов Р.З., Оралов Т.А. Совершенствование технологии переработки меди на БГМК., Караганда, изд. Комплекс, 2000 г., 213 с). Указанный способ электрорафинирования черновой меди в сернокислом электролите позволяет на практике получать 80-90 катодной меди марки М 00 к, а 10-20 металл марки М 0 к. Недостатком этого способа является высокий выход катодного металла пониженного качества меди М 0 к 10-20 при сравнительно больших расходах реагентов. Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества катодной меди,сокращение расхода вводимых в электролит поверхностно-активных веществ в процессе электрорафинирования черновой анодной меди. Указанный технический результат достигается тем, что в способе электрорафинирования черновой- анодной меди в сернокислом электролите в присутствии добавок желатина, тиомочевины и ионов хлора в электролит дополнительно вводят магнофлок 351 (поли-2-пропенамид) в количестве 120 г на тонну катодной меди. При этом желатин вводят в электролит в количестве 60-75 г,тиомочевины 40-70 и ионов С- 80-100 г на тонну катодной меди. При этом дополнительный реагент вводят в электролит и электролит в электролизеры в ламинарном режиме перемешивания. Сущность изобретения заключается в следующем. Магнофлок 351 - синтетический высокомолекулярный порошкообразный водорастворимый полиэлектролит на основе акриламида и его сополимеров. Реагент магнофлок 351 предназначен 19715 для повышения эффективности удаления тонкодисперсных (коллоидных) частиц из водной(сернокислой) суспензии. Эффект флокуляции достигается за счет адсорбции длинноцепной молекулы с молекулярной массой порядка 20 миллионов частично на одной твердой частице,частично на другой с образованием связующего их мостика. Очень важно в этот момент не разрушить бурным перемешиванием предполагаемые мостики,т.к. в этом случае содержание твердого в электролите не только не уменьшится, а, наоборот,увеличится и ожидаемый положительный эффект может стать даже отрицательным. При обработке суспензии реагентом магнофлок 351, твердые тонкодисперсные частицы в процессе седиментации образуют крупные хлопья, которые быстро оседают, обеспечивая осветление от анодного и плавучего шлама. Реагент магнофлок 351 используется в малых количествах, 1-20 г/т, так как облагает высоким сродством к твердой фазе. Он полностью удаляется с флохкулированным твердым веществом. При правильном использовании он не накапливается в технологических электролитах и не вызывает нежелательных побочных эффектов. Реагент магнофлок 351 соответствует государственным санитарно-эпидемиологическим нормам. Известно, что избыток тиомочевины способствует повышению ионизации серебра и золота из анодной меди в электролит, несмотря на присутствие в растворе 0,08-0,1 г/дм 3 ионов хлора. Как электроположительный по отношению к меди металл серебро будет предпочтительно восстанавливаться на катоде. Кроме этого, тиомочевина 2(2)2 содержит в своем составе серу, которая при катодной плотности тока порядка 300 А/м 2 при электрорафинировании меди частично переходит в катодный металл, снижая его качество. Повышенное содержание желатина может также отрицательно воздействовать на процесс восстановления, адсорбируясь на катоде, а также повысить вязкость растворов и снизить электропроводность электролита. Для проведения исследований готовится 1 водный раствор магнофлока 351, из которого путем разбавления водой каждые 2 суток готовится 0,010,1 раствор, который вводится в электролит. Реагент магнофлок 351 значительно усиливает действие желатина и тиомочевины, что позволило снизить расход желатина в электролите с 80 до 6075, а тиомочевины с 85 до 40-70 г на тонну катодной меди. Содержание ионов хлора остается неизменным. Увеличение концентрации магнофлока 351 более 20 г/т оказывает незначительное положительное влияние на процесс электрорафинирования меди. Дальнейшее снижение желатина и тиомочевины нецелесообразно, так как может привести к снижению качества катодного металла. Расход магнофлока менее 1 г/т недостаточен и не улучшает качество катодного металла. Способ осуществляется следующим образом. Пример 1 (по прототипу). Используется сернокислый электролит состава,г/дм 3 С 52,24,4 24 115,9 0,052,00,30,390,30,25 н/обн 0,370,20,087 Удельный вес электролита 1,23 г/см 3. Аноды, отлитые после огневого рафинирования черновой меди, содержали в г/т А 26,481789. Остальные примеси вР 0,160,00740,00140,0160,00170,050,0630,000170,00020,00025 Р 0,00260,00340,053 Те 0,00690,00490,0016. Содержание меди и серебра в анодах составляло 99,4-99,5. Электрорафинирование меди в сернокислом электролите вели в электролизере с объемом 1,6 дм 3,выполненном из оргстекла. В аппарат помещали один катод, два анода и змеевик для регулирования температуры электролита. В качестве катода использовали пластины из титана марки ВТ-1-0, обрамленные по периметру изоляционной трубкой. Расстояние между анодами составляло 110 мм,близкое к промышленным условиям. Электролизер работал с циркуляцией электролита, обеспечивающий смену электролита в электролизере за 3 часа. Катодная и анодная плотности тока составляли 300 А/м 2, температура электролита 601 С. Продолжительность электролиза составляла 48 часов. Реагенты желатин 80 г/т, тиомочевина 85 г/т и С 1- (90 г/т) вводили в электролит (в электролизер и в емкости для циркуляции). Поверхность катода была ровная, плотная и мелкокристаллическая. Эмиссионно-спектральный анализ с фотоэлектрической регистрацией спектра на компьютере приведен в таблице 1. Пример 2 (по предлагаемому способу). Состав электролита, материал катода и анодов и условия проведения эксперимента аналогичны примеру 1. Но в качестве добавки к известным реагентам вводят дополнительно магнофлок 351 в количестве 10 г на тонну металла. Реагент магнофлок 351 вводят в оборотный электролит и электролит в электролизер в ламинарном режиме перемешивания. При этом расход желатина составляет 65 г, а тиомочевины 55 г на тонну катодной меди. Поверхность катодной меди более ровная,плотная, мелкокристаллическая без шишек и разводов. Спектральный анализ катодного металла представлен в таблице 1. Результаты опытов приведены в таблице 2. 19715 Таблица 1 Состав электролита СМФ 351 Без МФ-351 Хорошее. Плотный мелкокристаллический Более хорошее. Гладкий Более хорошее. Плотный мелкокристаллический Более хорошее. Лучше чем в оп.1 Более хорошее Более хорошее Более хорошее Более хорошее ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ электрорафинирования меди,включающий введение в сернокислый электролит желатина,тиомочевины и хлорид-иона,отличающийся тем, что в электролит вводят дополнительно в ламинарном режиме перемешивания водный раствор магнафлока 351 в количестве 1-20 г на тонну катодной меди. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в электролит вводят тиомочевины 40-70 г и желатина 60-75 г на тонну катодной меди. Качество катодного металла с использованием магнофлока 351 (-351) чище заводского и по содержанию примесей серебра, железа, никеля,свинца и сурьмы снижено более чем в 2 раза. Таким образом, введение в электролит в ламинарном режиме перемешивания дополнительного реагента магнофлок 351 в количестве 1-20 г на тонну катодного металла в процессе электрорафинирования меди в сернокислом электролите совместно с желатином и тиомочевиной позволяет повысить качество катодной меди, снизить содержание серебра, железа, никеля,свинца и сурьмы в 2 и более раз, сократить расход вводимых в электролит поверхностно-активных веществ тиомочевины до 40-70 г и желатина до 6075 г на тонну меди. Предлагаемый способ