PL158541B1 - Sposób odmiedziowania elektrolitu wycofywanego z procesu elektrorafinacji miedzi PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób odm iedziow ania elektrolitu wycofywanego z procesu elektrorafinacji m iedzi, zaw ierajacego w 1 dm 3 okolo 35-55 g m iedzi, 150-200 g kw asu siarkow ego, 5-20 g niklu i 2-15 g arsenu, droga elektrolizy, k tó ra prow adzi sie przy gestosci p ra d u 50-250 A /m 2, korzystnie 150 A /m 2, w tem p eratu rze 20-65°C, korzystnie 60°C, znamienny tym, ze w trakcie procesu odm iedziow ania po uzyskaniu w elektrolicie zaw artosci m iedzi 15-20 g /d m 3 do elektrolitu do- prow adza sie pow ietrze w ilosci 10- 100dm /m in , korzystnie 5 0 d m ³ /m in , na 1 m² czynnej pow ierzchni katodow ej i k ontynuujac proces elektrolizy m iesza elektrolit pow ietrzem az do osiagniecia w elektrolicie stezenia jo n ó w m iedzi w zakresie 2-5 g /d m 3, a dalej, az d o uzyskania w elektrolicie zaw artosci m iedzi ponizej 1 g /d m 3, proces elektrolizy prow adzi sie w znany sposób. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób odmiedziowania elektrolitu wycofywanego z procesu elektrorafinacji miedzi.

^Elektrol^{it w}ycofywan^y z procesu e^ktrorafinacjⁱ miedzi zawiera w ¹ dm·⁵ około 35-55 S miedzi, 150-200 _b kwasu siarkowego, 2-15 g arsecu, 5-20 g niklu oraz inne zanieczyszczenia występujące w mniejszej ilości.

Znany i dotychczas stosowany sposób odmiedziowania elektrolitu pochodzącego z procesu elektrorafinacji miedzi polega na tym, że elektrolit przepuszcza się przez zespół kilku do kilkunastu wanien elektroliyycznycn wyposażonych w nierozpuszczalne anody oraz w katody wykonane z olach miedzianych bądź ze stali kwasoodpornej lub tytanu, na których w wyniku przepyywu prądu wydziela się miedz mettliczna, przy czym świeży elektrolit doprowadza się do wanny pierwszej, natomiast po odmiedziowaniu wyprowadza z wanny ostatniej, a przepływ elektrolitu przez kolejne wanny odbywa się najczęściej w sposób grawitacyjny.

Na ogół wanny elektrolityczne są połączone szeregowo ze źródłem prądu stałego lub re^^rsywn^go, natomiast elektrody w wannie są połączone równolegle.

W tra^kcie ^procesu stosuje się ^gęs^tośó ^prąciową granicach 5⁰-²5⁰ A/m¹⁵, jednakową ^we wszystkich wannach i utrzymuje temperaturę elektrolitu w zakresie ²⁰-65°^C. ^El^ektr°lityczne wydzielanie miedzi z elektrolitu powoduje, że zawartość miedzi w roztworze w kolejnych wannach układu odmiedziowującego ulega zmiejsceniu, tak że elektrolit wypływający z ostatniej wann^y ukłaclu zawiera ^poni^żej ^{1 g} Cu/dm·⁵. R ^wyniku zmniejszai^{a s}ię iloś^ci jonów miedzi w kolejnych wannach układu ^miedziowującego postać fizyczna i skład chemiczny osadu katodowego otrzymywanego w poszczególnych wannach ulega zmianie. Z początkowych wanien ukła^du, gdzie zawartość mie^dzⁱ n^ jest mniejsza ni.ż 1⁰-15 6 Cu^/dm⁵ l^trzymUJ^t się lity osad miedzi o niskiej zawartości zanieczyszczeń. W dalszych wannach układu, gdzie za2+ 2+ wartość miedzi w roztworze elektrolitu waha się w granicach od około 15 g Cu do 5 g Cu /dm , wytwarza się osad d.ie/ciooy o strukturze porowatej silnie zanieczyszczony głównie + 5 arsenem. fl końcowych wannach układu w zakresie stężeń Cu w elektrolicie ok. 5+4^ g/dm otrzymuje się szlaraisty osad zawierający głównie medź 1 arsen tzw. gąbkę miedziowo-arsenową. Granice stężenia miedzi w elektrolicie l/aiedziw'.tywanyd, przy których otrzymuje się

15« 5*1 wymieńione wyżej rodzaje osadów katodowych, mogą ulec pewnym zmianom zależnie od zastosowanej gęstości prądu oraz temperatury roztworu elektrolitu.

Na prz^ykład, podwyższenie temperatur^y e].ektrolitu ^do powyżej 5O°C oraz zmniejszeni.e 2 gęstości prądu do poniżej 100 A/a wpływa na zwiększenie uzysku miedzi w postaci katod lit^ych^, a więc obniża ^grani^cę stężenia Cu^^ ^prz^y której powstaje osad medziow^y o strukturze porowatej, niemniej jednak powstawanie wymienionych trzech fizycznie różnych produktów w układzie odmiedziowania prowadzonym według dotychczasowej technologii jest praktycznie nieuniknione. Duży problem w praktyce odmiedziowania elektrolitu stanowi produkt pośredni., to jest osad miedziowy o strukturze porowatej zanieczyszczony arsenem, zwany także miedzią miękką. Ze wzglęou na swoje własności fizyczne i skład chemiczny produkt ten kieruje się do powtórnego przerobu w celu odzysku miedzi. Znaczna zawartość arsenu w miedzi miękkiej powoduje, że duża ilość tego zanieczyszczenia przedostaje się powtórnie do procesu elektrorafinacji, co wpływa niekorzystnie na jakość miedzi katodowej. Ponadto miedź miękka, która odznacza się strukturą rozwiniętą objętościowo, gąbczastą, a przy tym słabą przyczepnością do podłoża stwarza liczne trudności praktyczne w prowadzeniu procesu elektrorafinacji wynikające z nadmiernej tendencji do tworzenia zwarć w wannach.

Z polskiego opisu patentowego nr 122445 znany jest sposób pozwalający wyeliminować lub znacznie ograniczyć wytwarzanie miedzi męikiej. Folega on na tym, że proces elektrolizy prowadzi się w warunkach maaejącej wzdłuż strugi roztworu katodowej gęstości prądu, dostosowanej do obniżającego się stężenia jonów miedzi w roztworze. Proces prowadzi się w kaskadzie elektrolizeódw podzielonej na sekcje, z któryca każda pracuje przy innej wartości gęstości prądu. ii sekcjach, w których wymagane gęstości prądu są większe od średniej gęstości prądu stosuje się szeregowe połączenie elektrolieróww i szeregowo-równoległe elektrod je dno imiennych, w sekcjach, w których wymagana gęstość prądu równa się średniej gęstości prądu stosuje się szeregowe połączenie elektrolżzrrów i równoległe elektrod, a w sekcjach o gęstościacn prądu niższych od wartości średniej - połączenie równoległe elektrolizrów i elektrod, natomast poszczególne sekcje elektrol zemów połączone są szeregów z ze źródłem prądu stałego. Katodowa gęstosc prądu nie przekracza 3ϋ-5Ο% granicznej gęstości prądu jonów miedziowycn w poszczególnych sekcjach kaskady.

Niedogodności tej mtody wynikają z samego założenia imie;jsiania gęstości prądu w kolejnych wannach /sekcjach/ układu odmedziowującego. Mianowicie w wannach, gdzie gęstość prądowa jest imiejsiona , szybkość procesu odmiedziowywania jest mnejisza. Chcąc zachować warunek^by rozt^r o^pu^zcza^jąo^y ukła^{d b}ył odmiedziowany, Cu^⁺< 1 ^g/d^m , należy ^zmie^jszyć szybkość przepływu elektrolitu, a tym samym produkcyjność układu, lub też w celu zachowania dotychczasowej produkcyjności układu zwiększyć ilość wanien odmiedziowujących proporcjonalnie do obniżenia gęstości prądu w poszczególnych wannach, co z kolei wiąże się ze wzrostem kosztów inwestycyjnych 1 eksploatacyjnych procesu odmiedziowywania.

Sposób według wynalazku polegający na tym, że elektrolizę prowadzi się przy gęstości ^prądu ^-250 ^2, ^korzystni^{e 1}5⁰ A/m^, w temperaturze ²°-65°C, korzystnie 6⁰°C, ^chara^kteryzuje się tym, że w trakcie procesu odmiedziowania po uzyskaniu w elektrolicie zawarto^ści ^miedzi ^15-20 g/dm^ do elektrolitu doprowadza się pow metrze w ilośm ¹0-¹00 drn^/mn, z 2 korzystnie 50 dm-²/ min na 1 m czynnej powierzchni katodowej 1 kontynuując proces elektrolizy miesza elektrolit powietrzem aż do osiągnięcia w elektrolicie stężenia jonów miedzi ^{w za}kresi^{ą 2}- 5 g/dm·^ a ^dalej, aż do uzyskania w elektrolicie zawartości medzi poniżej 1g/dm , proces elektrolizy prowadzi się w znany sposób. Powietrze korzystnie doprowadza się do wanien od dołu poniżej dolnych krawędzi elektrod 1 rozprowadza równomiernie w przestrzeniach mędzyelektrodowych.

Talki sposób odmiedziowania może być reaizoowany w dowolnym układzie wanien elektroltyy cznych.

Sposób według wynalazku umożliwia otrzymywanie litego osadu miedzi katodowej przy

158 5*1 znacznie niższych wartość lach stężenia miedzi, w porównaniu z metodą dotychczas stosowaną i wynoszących od 5 g Cu/dm^ do ok, 2 ^g Cu/dm^. Pozwala zatem na zwiększenie odzysku miedzi z wycofywanego elektrolitu w postaci miedzi litej, bez zmiejszenia intensywności procesu, oraz na wyeliminowanie produktu pośredniego - miedzi mię łucie j, a tym sanym konieczności zawrotu zawartycn w nim zanieczyszczeń, głównie arsenu, do procesu elektrorafinacji miedzi.

Sposób według wynalazku przedstawiono dokładnie na poniższych przykładach. Przakład I.Do instalacji odmiedziowującej złożonej z 11 wanien elektrolitycznych, wykonanej w ten sposób, że elektrolit dopływający do wanny pierwszej przopływa grawitacyjnie przez kolejne wanny i wypływa z ostatniej,wprowadza się podgrzany do temperatury 60 C elektrolit zaw iera jący w 1 dm 45 gramów miedzi, 180 gramów kwasu siarkowego, 10 gramów niklu oraz 3 gramy arsenu. N wannach umieszcza się naprzemiennie anody ołowiane i katody miedziane. Katody i anody jednej wanny połączone są równolegle, zas wszystkie wanny układu odmiedziowującego szeregowo do jednego źródła prądu stałego. Proces odmiedziowania rozpoczyna się z chwilą włączenia prądu, przy czym we wszystkich wannach układu stosuje się jednakową katodową gęstość prądu wynoszącą 150 A/m^. Jednocześnie ustala się takie stężenie przepływu roztwcru elektrolitu przez układ wanien, aby elektrolit wypływający z ostatniej wann^y zawiera^ł Cu^£+<· 1 ^g/dm\ ^po odmiedziowaniu elektrolitu w pierwszy^ ^pi^ęciu wannach układu ^dc zawartości miedzi ¹5 ^g/dm^, do elektrolitu w wannach o^d szóstej ^do dziewiątej, licząc od dopływu elektrolitu do układu, doprowadza się ^powietrze w ilości 5⁰ dm^/min na 2 m czynnej powierzchni katod i miesza nim elektrolit w trakcie procesu elektrolizy. Powietrze doprowadza się z kolektora sprężonego powietrza za pomocą układu rurek umieszczonych. na dnie wanny i rozprowadza równomiernie w przestrzeniach niędzyelektrodowych. ll dwóch ostatnich wannach układu proces elektrolizy prowadzi się bez mieszania elektrolitu.

wyniku tak prowadzonego procesu w pierwszych dziewięciu wannach elektrolttycnnych uzyskuje się zwarty, lity osad katodowy o niskiej zawartości zanieczyszczeń, a w dwóch ostatnich wannach układu otrzymuje się na katodach gąbkę miedziowc-arsenową stanowiącą surowiec do produkcji arsenu.

Przykład II. Elektrolit o składzie i temperaturze jak w przykładzie I wprowadza się do wanny elektrolitycznej wyposażonej w anody iieroztwarcalne i katody ze stali kwasoodpornej. Po podłączeniu katod i anod do źródła prądu rewersywnego prowadzi się elek2 3 trollzę przy katodowej gęstości prądu 150 A/o stosując cyrkulację elektrolitu 35 dn^/godz. na ¹ m^ powierzchni katod w wannie. Po osiągnięciu w c^kulujący rn el.ektrol kie zawartości, miedzi 15 g/dn^ do elektrolitu doprowadza się powietrze w kości 5C dm^/min na ¹ m^c cennej powierzchni katod i jednocześnie mieszając nim elektrolit prowadzi proces odmiedziowani ^do osiągnięcia s^żenia jonów miedzi, w eiktroliie ²,5 ^g/d^m. W ^wyniku rtkiego postępowania otrzymuje się lity osad miedzi katodowej o niskiej zawartości zanieczyszczeń. Da^lej, a^ż do uzyskania w elektrolicie zawartości miedzi ^poni^żej 1 ^g/dm^ proces elektrolizy prowadzi się bez mieszania elektrolitu powietrzem i otrzymuje w tym etapie procesu gąbkę miedzlowo-arsenową, którą kieruje się do produkcji zwiąskrów arsenu.

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób odmiedziowania elektrolitu wycofywanego z procesu elektrorafinacji miedzi, zawierającego w ^{1 d}m⁵ olsoło 35 - ^{55 g} miedzi, ¹5O-2OO ^g Icwasu siarkowe^go, 5-20 ^g niklu i ^2-15 s ar^sen^u, drogą ^elektrolizy, kt;órą prowadzi się przj gęstości pr^ądu 50^-250 A/rnS ^{ko rz}ystni.e ¹⁵⁰ A/mS ^w temperaturze ^-65°^ ^korzystnie 60^cC^, zna^mienny ^t y rn, ^{że w} tirakcie pr^ocesu odmiedziowani po uzyskaniu w elektrolicie zawartości medzi 2⁵ - 2° ^g/dm^{5 do} el.e^ktrolitu doprowadza się powietrze w ilości 10-100 drn^/rnin, kor^zystⁿie ⁵0 ^dm5/^miⁿ, ^na 1 m czynnej powierzchni katodowej i kontynuując proces elektrolizy miesza elektrolit oowietrzer-. ₃ę do osiągnięcia ^w elektrolicie stężenia jonów miedzi w okresie 2-5 g/dm⁵, ^a dale^j, ^aż do uzyskania w elektrolicie zawartości mieczi poniżej 1 g/dm<, proces elektrolizy prowadzi się w znany sposób.
2. 2. Sposób według zastrz. 1,znamienny t y 0, że powietrze doprowadza się do wanien elektrolttycznych od dołu poniżej dolnych krawędzi elektrod i rozprowadza równomier nie w przestrzeniach międzyelektrodowych.