Електроліт для переробки відходів мідно-цинкових сплавів

Реферат: Електроліт для переробки відходів мідно-цинкових сплавів містить сульфат міді та cульфамат міді. UA 103562 U (54) ЕЛЕКТРОЛІТ ДЛЯ ПЕРЕРОБКИ ВІДХОДІВ МІДНО-ЦИНКОВИХ СПЛАВІВ UA 103562 U UA 103562 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Запропоновано електроліт для переробки відходів мідно-цинкових сплавів, який дозволяє провести розділення сплаву на індивідуальні компоненти шляхом послідовного катодного відновлення міді і цинку. Електроліт може знайти використання для одержання чистих міді і цинку зі сплавів, які не містять домішок срібла, свинцю, заліза, нікелю у значних кількостях. Відомим типом електроліту для переробки мідно-цинкових сплавів є хлоридний [1, 2], який містить хлоридну кислоту, хлорид натрію та хлорид міді (І). У промисловій практиці [1] знайшов застосування електроліт, який містить 290 г/л NaCl, 36 г/л НСl, 50-100 г/л CuCl. Електроліз 2 проводять за температури 25 °C, густини струму 1-2 А/дм і слабкому перемішуванні. На катоді утворюється щільний крупнокристалічний осад міді. Для одержання гладких осадів міді до складу електроліту рекомендовано вводити добавку желатину в кількості 0,05 г/л. При електролізі хлоридного електроліту складу (г/л): НСl-145, NaCl-240, CuCl-40-50, який 2 запропонований авторами у джерелі [2], на катоді за густини струму 1-2 А/дм формується щільний осад міді з високим виходом за струмом. Цинк, який переходить у електроліт при розчиненні відходів, накопичується в електроліті. Перевагами хлоридних електролітів є низькі витрати електроенергії на виділення міді, яка знаходиться в електроліті у одновалентному стані, висока електропровідність розчину, значна розчинність хлориду цинку. Водночас суттєвим недоліком способу є необхідність попереднього одержання CuCl, нестійкість розчинів цієї сполуки при контакті з атмосферою, що вимагає ізоляції поверхні електроліту у ванні, необхідність встановлення додаткового обладнання для одержання Сu2О, яким проводять корегування складу електроліту, значна корозійна агресивність хлоридних розчинів. Електроліт для переробки відходів мідно-цинкових сплавів, який обраний за прототип, містить 150-250 г/л CuSO4·5H2O і 50-70 г/л H2SO4 [3]. В результаті електролізу за температури 2 15-20 °C і густини струму 1-2 А/дм на катоді утворюється осад міді, а цинк накопичується у розчині. Переробка у даному електроліті характеризується незначними питомими витратами електроенергії на проведення електролізу. Іншою перевагою електроліту є його стабільність при експлуатації. Нормальна робота ванни потребує періодичного введення в електроліт оксиду, гідроксиду або основного карбонату міді для компенсації витрат іонів міді, а також сульфатної кислоти для підтримки необхідного рівня рН. Це є головним недоліком способу, оскільки обумовлює необхідність встановлення обладнання для одержання CuO, Cu(OH)2 або СuСОз·Сu(ОН)2, а також додаткових витрат хімічних реагентів для синтезу цих сполук. Крім того, можливість корегування електроліту і, відповідно, тривалість робочого циклу ванни, обмежується розчинністю сульфату міді, яка залежить від загальної концентрації сульфат-іонів в електроліті. В основу корисної моделі поставлено задачу розробки електроліту для переробки відходів мідно-цинкових сплавів, який має забезпечити тривалу роботу ванни з можливістю окремого виділення чистих міді і цинку з відходів. Поставлена задача вирішується за рахунок використання електроліту, що містить сульфат міді, у якому згідно з корисною моделлю, до складу електроліту додатково введено сульфамат міді при наступному співвідношенні компонентів (г/л): міді сульфат - 100, міді сульфамат - 300. Одержання електроліту для електрохімічної переробки полягає в приготуванні розчинів сульфату і сульфамату міді. Розчин сульфату міді готують шляхом розчинення необхідної кількості кристалічної солі у теплій воді. Розчин сульфамату міді готують нейтралізацією сульфамінової кислоти основним карбонатом міді. Для цього до сульфамінової кислоти, розчиненої у як можна меншій кількості води, добавляють вологий пастоподібний СuСО3·Сu(ОН)2. Розчини сульфату і сульфамату зливають разом, електроліт фільтрують в робочу ванну і доводять водою до необхідного рівня. Електроліз проводять у наступному 2 режимі: температура електроліту 15-30 °C, анодна і катодна густина струму 1-2 А/дм . Для виключення забруднення електроліту шламом, який утворюється при анодному розчиненні відходів, їх слід розміщувати у титанових кошиках. В результаті електролізу на катоді з титану або нержавіючої сталі виділяється осад міді, який періодично знімають і промивають дистильованої водою. При експлуатації ванни спостерігається поступове погіршення якості мідного осаду, тому для одержання чистої міді необхідно знижувати катодну густину струму або піддавати отриману мідь додатковому електрохімічному рафінуванню у стандартному сульфатному електроліті. Корегування електроліту полягає в періодичному введенні у ванну кристалічного сульфату міді і концентрованого розчину сульфамату міді. Після закінчення терміну експлуатації ванни електроліт зливають. Відпрацьований електроліт фільтрують, а залишки міді видаляють з нього цементацією цинком. Мідний порошок відділяють від електроліту, промивають і направляють на додаткове рафінування. 1 UA 103562 U 5 10 15 20 Одержаний змішаний розчин сульфату і сульфамату цинку направляють на електроліз для одержання металевого цинку, частину якого витрачають на цементацію нових порцій відпрацьованого електроліту, а частину відправляють споживачу. Електроліз цинку проводять з використанням нерозчинних анодів і катодів з титану або нержавіючої сталі за густини струму 12 2 А/дм . Для корегування в електроліт періодично вводять гідроксид або основний карбонат цинку. Осад цинку знімають з катоду і промивають дистильованою водою. Промивні води всіх стадій використовують для приготування електролітів або компенсації витрат на випаровування розчинів основних ванн. Запропонований електроліт дозволяє ефективно переробляти відходи мідно-цинкових сплавів з роздільним виділенням міді і цинку, характеризується тривалим часом роботи електрохімічних ванн, дозволяє забезпечити замкнений цикл переробки з максимальним вилученням металів зі вторинної сировини. Джерела інформації: 1. Баймаков Ю.В. Электролиз в гидрометаллургии / Ю.В. Баймаков, А.И. Журин // М.: Металлургиздат, 1963. - 616 с. 2. Федотьев Н.П. Прикладная электрохимия / Н.П. Федотьев, А.Ф. Алабышев, А.Л. Ротинян [и др.] // Л.: ГХИ, 1962. - 640 с. 3. Стендер В.В. Прикладная электрохимия / В.В. Стендер // Харьков.: Из-во ХГУ, 1961. - 542 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Електроліт для переробки відходів мідно-цинкових сплавів, що містить сульфат міді, який відрізняється тим, що до складу електроліту додатково введено сульфамат міді при наступному співвідношенні компонентів (г/л): міді сульфат 100 міді сульфамат 300. Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2