Спосіб сумісної регенерації відпрацьованих травильних розчинів хлориду заліза (ііі) і хлориду міді (іі)

Спосіб сумісної регенерації відпрацьованих травильних розчинів хлориду заліза (III) і хлориду міді (II), що включає цементацію міді на залізі, окислення іонів заліза (II) до заліза (III) в анодному відділенні електролізера, який відрізняється тим, що проводять сумісну регенерацію двох відпра 3 Основним недоліком даного способу є втрати електроенергії, про що свідчить значення виходу по струму (60%) і неповне витягання міді (до 93%). Основною причиною є реакція відновлення іонів заліза (III) до іонів заліза(ІІ), що проходить паралельно. На протікання даної реакції витрачається енергія, а в подальшому циклі енергію необхідно витратити на зворотний процес - окислення іонів Fe (II) до Fe (lll). Як найближчий аналог вибраний спосіб регенерації ВТР хлорного заліза [А. с. 1258876 СССР, МКИ С 23 G1/36. Способ регенерации отработанных травильных растворов хлорного железа / Д.Н. Грицан, В.И. Ларин, Э.Б. Хоботова и др.- Заявл. 01.01.85; Опубл. 23.09.86.], згідно якому видалення міді з ВТР проводять шляхом цементації в «киплячому» шарі на високодисперсному порошку заліза, одержаному на титановому катоді, що обертається, при подальшій електрохімічній обробці 1/3 звільненого від міді травильного розчину. Що залишилися 2/3 об'єму травильного розчину направляють в анодний простір, де на інертному аноді відбувається окислення заліза (ll) до заліза (lll). Істотний недолік даного способу - великі витрати електроенергії на процес виділення водню разом з залізом, що протікає паралельно. Це знижує вихід по струму заліза. Для отримання високодисперсного заліза на катоді рекомендується катодна щільність струму 500 А/дм2, при її зниженні залізо виділяється у вигляді щільного компактного осаду. Підвищення катодної щільності струму до 680 А/дм2 приводить до падіння виходу по струму заліза. Недоліком способу регенерації також є його критичність по відношенню до об'ємів розчинів в катодному і анодному відділеннях. Недотримання рекомендованого співвідношення об'ємів приводить до порушення балансу між окислювальними і відновними процесами по залізу і неспівпаданню закінчення катодних і анодних процесів. В основу корисної моделі покладено задачу вдосконалення способу регенерації ВТР за рахунок проведення спільній регенерації двох відпрацьованих травильних розчинів, яка здійснюється разом з процесом травлення шляхом безвідхідної утилізації відходів радіоелектронної й приладобудівельної промисловості при сполученні хімічного й електрохімічного процесів. Поставлене завдання вирішується шляхом цементації міді на залізі, окислення іонів заліза (II) до заліза (III) в анодному відділенні електролізера, згідно корисної моделі, проводиться сумісна регенерація двох відпрацьованих травильних розчинів хлориду заліза (ІІІ) і хлориду міді (ІІ), яка здійснюється в циклі з процесом травлення, цементацію міді з відпрацьованого травильного розчину FeCІ 3 проводять за допомогою високодисперсного порошку заліза РЖ - 4М 2, узятого в кількості 90% по відношенню до розчиненої міді, окислення іонів заліза (ll) до іонів заліза (lll) здійснюють в анодних відділеннях трикамерного електролізера на окиснорутенієвотитанових анодах при щільності анодного струму 2×103 А×м-2, в катодному відділенні на мідному катоді здійснюють виділення міді з від 40037 4 працьованого травильного розчину СuСІ 2 при щільності катодного струму 103 А×м- 2. Схема способу регенерації представлена на Фіг. Заявлений спосіб здійснюється таким чином. ВТР хлориду міді (II) з ванни травлення 1 надходить в катодні простори 2 електролізеру 3, де на мідних катодах 4 відбувається осадження міді спочатку у вигляді порошку, а потім у вигляді щільного осаду, що формується під шаром порошку, при оптимальній щільності струму 103 А×м2. Розчин хлориду міді (II) після електролітичної обробки знов придатний для травлення і повертається у ванну травлення 1. ВТР на основі FеСl3 з ванни травлення 5 подають в цементатор 6, де на порошку заліза ПЖ 4М 2 при інтенсивному перемішуванні протікає контактне витіснення міді. При відділенні міді від розчину в центрифузі 7 осад збирається в резервуарі 8. Розчин після центрифуги надходить у анодний простір 9 електролізера 3, де на ВТР анодах 10 відбувається окислення заліза (II). Для підтримки необхідної величини показника рН розчин FеСl3 до і після електролізу коректують соляною кислотою до рН 0 - 1 в резервуарі 11. Потім розчин знов відправляють на травлення у ванну 5. Приклад 1. Стосується оптимальних значень катодної і анодної щільності струму. Катодним процесом є електроосадження міді по реакції: Сu2+ + Сu, (1) а анодним процесом електроокислення іонов заліза (ll) Fe2+ - е = Fe3+. (2) Оптимальні значення щільності струму: jк = 10 А×м-2 та ja =- 2×10 А×м-2. Перевищення цих значень виявляється в небажаному підвищенні напруги на електролізері і, отже, в збільшенні енерговитрат. Енерговитрати 1л ВТР РеСl3 та 2л ВТР СuСl2 складають 89,0 А×год. Процентний вихід окисленого заліза під час електролізу складає 119%, що пояснюється не тільки електрохімічним окисленням Fe (II), але і хімічним окисленням киснем повітря по реакції 4 Fe2+ + О2 + 4Н+ = 4 Fe3+ + 2H2O (3) каталітичне прискорюваній іонами міді (II), присутніми в розчині аноліту. Невелика кількість міді (II) не тільки не заважає подальшому використанню розчину при травленні, але навіть надає на цей процес каталітичну дію. Приклад 2. Стосується проведення регенерації в оптимальному температурному режимі. Оптимальний температурний режим регенерації (2050°С). Використання аніонітових мембран МА 40Л не дозволяє здійснювати електроліз при вищих температурах зважаючи на їх низьку хімічну стійкість. Розглянутий спосіб регенерації має наступні переваги в порівнянні з найближчим аналогом: проведення одночасної регенерації двох ВТР різного складу; варіабельність співвідношень об'ємів ВТР в анодних і катодному відділеннях; заміна катодного процесу: замість електроосадження заліза проводиться електроосадження міді, що зменшує витрати електроенергії, оскільки виділен 5 40037 ня заліза енергоємніший процес, чим виділення міді; використання для цементації міді готового залізного порошку; істотне зниження катодної і анодної щільності струму; простота і швидкість здійснення всіх стадій процесу; високі значення основних технічних характеристик при використанні регенерованого розчину; отримання чистого Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 утилізованого продукту - металевої міді; відсутність відходів виробництва. Таким чином, розглянутий спосіб дозволяє здійснити процес травлення і регенерації міді в замкнутому циклі з повною ліквідацією відходів і промислових стоків з меншими витратами електроенергії. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601