RU2085495C1 - Method of cupreous oxide producing - Google Patents

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy. SUBSTANCE: method involves interaction of copper sulfate solution with metal-reducing agent - copper powder at its mass ratio to copper in solution = (0.85-1.1):1 at pH = 2.75-3.5. Copper sulfate solution source - blister copper sulfate. Copper powder is used as freshly precipitated substance. Process is carried for 10-12 h. EFFECT: decreased cost, increased output of process. 1 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения закиси меди из медьсодержащих растворов. The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and can be used to obtain copper oxide from copper-containing solutions.

Известен способ получения закиси меди, включающий смешение раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем, при этом в качестве исходного раствора в этом способе используется промежуточный продукт свинцово-цинковой промышленности сернокислый медно-цинковый раствор, полученный после выщелачивания медно-хлорного кека, а в качестве металла-восстановителя - цинковый порошок с тониной помола минус 1,0 мм, взаимодействие ведут при pH реакционной среды 3,0-3,5 до остаточного содержания меди 2-3 г/л [1]
Недостаток данного способа заключается в том, что наличие в реакционной смеси ионов хлора ведет к образованию полухлористой меди, из-за чего невозможно получить чистый продукт с высоким содержанием основного вещества.A known method of producing copper oxide, comprising mixing a solution of copper sulfate with a metal reducing agent, while the initial solution in this method uses an intermediate product of the lead-zinc industry sulfate copper-zinc solution obtained after leaching of copper-chlorine cake, and as a metal -reducer - zinc powder with fineness grinding minus 1.0 mm, the interaction is carried out at a pH of the reaction medium of 3.0-3.5 to a residual copper content of 2-3 g / l [1]
The disadvantage of this method is that the presence of chlorine ions in the reaction mixture leads to the formation of copper chloride, which makes it impossible to obtain a pure product with a high content of basic substance.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ получения закиси меди, включающий взаимодействие раствора товарного медного купороса с металлом-восстановителем медным порошком, который берут в количестве, обеспечивающем массовое отношение его к меди, содержащейся в растворе, (0,85-1,1) 1 [2] Данный способ принимаем за прототип. Closest to the claimed method according to the technical essence and the achieved result is a method for producing copper oxide, including the interaction of a solution of marketable copper sulfate with a metal reducing agent with copper powder, which is taken in an amount that provides its mass ratio to the copper contained in the solution (0.85 -1.1) 1 [2] This method is taken as a prototype.

Недостатком способа является использование в процессе товарных продуктов: товарного медного купороса и стабилизированного медного порошка, что приводит к удорожанию производства. Помимо этого, применение стабилизированного медного порошка резко увеличивает продолжительность процесса до 20-24 ч, что снижает его производительность. The disadvantage of this method is the use in the process of marketable products: marketable copper sulfate and stabilized copper powder, which increases the cost of production. In addition, the use of stabilized copper powder dramatically increases the duration of the process up to 20-24 hours, which reduces its productivity.

Задачами изобретения являются удешевление процесса и повышение его производительности. The objectives of the invention are to reduce the cost of the process and increase its productivity.

Поставленные задачи достигаются тем, что в способе получения закиси меди, включающем взаимодействие раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем медным порошком при его массовом соотношении к меди, содержащейся в растворе, равном (0,85-1,1) 1 и при pH 2,75-3,5, согласно изобретению, в качестве раствора сернокислой меди используют черновой медный купорос, а медный порошок берут свежеосажденный, при этом процесс проводят в течение 10-12 ч. The objectives are achieved in that in the method for producing copper oxide, which includes the interaction of a solution of copper sulfate with a reducing metal with copper powder at its mass ratio to copper contained in the solution equal to (0.85-1.1) 1 and at pH 2, 75-3.5, according to the invention, blister copper sulfate is used as a solution of copper sulfate, and freshly precipitated copper powder is taken, while the process is carried out for 10-12 hours

Главным преимуществом заявляемого способа является использование в качестве исходных реагентов промежуточных продуктов медеэлектролитного производства: чернового медного купороса и свежеосажденного медного порошка. The main advantage of the proposed method is the use as starting reagents of intermediate products of copper electrolyte production: blister copper sulfate and freshly precipitated copper powder.

Медный купорос, используемый в способе-прототипе в качестве исходного реагента (раствора сернокислой меди), является товарным продуктом и не содержит ионов посторонних металлов. А черновой медный купорос, используемый в качестве исходного реагента в заявляемом способе, содержит, кроме меди, ионы тяжелых металлов: никеля, железа, т.к. он является промежуточным продуктом медеэлектролитного производства. Однако, выявлено, что так как данный раствор не содержит ионов хлора, то при его использовании качество получаемого основного продукта не ухудшается, а процесс значительно удешевляется, при этом присутствие ионов тяжелых металлов не влияет ни на происходящие реакции, ни на качество получаемого продукта. Copper sulfate, used in the prototype method as a starting reagent (copper sulfate solution), is a marketable product and does not contain foreign metal ions. And blister copper sulfate, used as a starting reagent in the present method, contains, in addition to copper, heavy metal ions: nickel, iron, because It is an intermediate product of copper electrolyte production. However, it was found that since this solution does not contain chlorine ions, when it is used, the quality of the resulting main product does not deteriorate, and the process is significantly cheaper, while the presence of heavy metal ions does not affect the reactions that occur or the quality of the resulting product.

Использование в качестве исходного реагента промежуточного продукта медеэлектролитного производства нестабилизированного свежеосажденного медного порошка помимо общего удешевления процесса, вызванного разницей в ценах товарного и промежуточного продуктов, дает еще один положительный технический результат. Нестабилизированный свежеосажденный медный порошок обладает более высокой активностью в гидрометаллургических процессах, чем товарный, стабилизированный и, вследствие этого, продолжительность процесса сокращается вдвое до 10-12 ч. The use of an unstabilized freshly precipitated copper powder as an initial reagent of the copper-electrolyte production, in addition to the overall reduction in the cost of the process caused by the difference in the prices of commodity and intermediate products, gives another positive technical result. Unstabilized freshly precipitated copper powder has a higher activity in hydrometallurgical processes than commercial, stabilized and, as a result, the process time is halved by 10-12 hours.

Экспериментально установлено, что снижение продолжительности процесса ниже 10 часов приводит к неполному взаимодействию исходных реагентов и к снижению количества закиси меди в конечном продукте. Увеличение продолжительности взаимодействия свыше 12 ч экономически нецелесообразно, так как это не способствует увеличению содержания закиси меди в продукте. It was experimentally established that a decrease in the duration of the process below 10 hours leads to incomplete interaction of the starting reagents and to a decrease in the amount of copper oxide in the final product. An increase in the duration of interaction over 12 hours is not economically feasible, since this does not contribute to an increase in the content of copper oxide in the product.

Известен способ получения закиси меди [1] в котором также в качестве исходного реагента используется промежуточный технологический продукт - промежуточный продукт свинцово-цинковой промышленности, использование которого также удешевляет процесс. A known method for producing copper oxide [1] in which an intermediate technological product is also used as a starting reagent - an intermediate product of the lead-zinc industry, the use of which also reduces the cost of the process.

Однако в известном способе используется хоть и промежуточный, но совсем другой продукт сернокислый медно-цинковый раствор, содержащий ионы хлора. А наличие этих ионов хлора не позволяет получить чистый продукт с высоким содержанием основного вещества. However, in the known method, although an intermediate, but a completely different product is used, sulfate copper-zinc solution containing chlorine ions. And the presence of these chlorine ions does not allow to obtain a pure product with a high content of the main substance.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена технологическая схема процесса. The invention is illustrated in the drawing, which shows the technological scheme of the process.

Способ осуществляют следующим образом. The method is as follows.

Медный электролит подвергают упариванию до плотности 1270-1280 кг/м³. Упаренный раствор охлаждают до 8-12^oC и выдерживают при этой температуре в течение 6-8 ч. При этом происходит кристаллизация чернового медного купороса, который затем отделяют от раствора фильтрацией. Маточный раствор, содержащий 10-25 г/л меди направляют на электроэкстракцию с получением медного порошка и обезмеженного раствора, который упаривают и кристаллизацией получают никелевый купорос и маточный раствор, обогащенный серной кислотой. Последний раствор используют в качестве раствора серной кислоты в технологии рафинирования меди и никеля. Черновой медный купорос загружают в реактор с горячей водой или оборотным раствором и растворяют до концентрации меди 50-60 г/л. После этого в полученный раствор загружают влажный свежеосажденный медный порошок в количестве, обеспечивающем массовое отношение меди в порошке к меди в растворе 0,85-1,1 1. pH пульпы поддерживают равным 2,75-3,5 раствором соды концентрацией 100-200 г/л. Процесс ведут 10-12 ч при 70 -80^oС. После этого пульпу отфильтровывают, кек промывают горячей водой и сушат при 80 -100^oC.The copper electrolyte is subjected to evaporation to a density of 1270-1280 kg / m ³ . One stripped off solution is cooled to 8-12 ^o C and maintained at this temperature for 6-8 hours. In this case, crystallization of crude copper sulfate occurs, which is then separated from the solution by filtration. A mother liquor containing 10-25 g / l of copper is sent for electroextraction to obtain a copper powder and an anesthetized solution, which is evaporated and crystallization produces nickel sulfate and a mother liquor enriched in sulfuric acid. The latter solution is used as a solution of sulfuric acid in the technology of refining copper and nickel. Raw copper sulfate is loaded into the reactor with hot water or a circulating solution and dissolved to a copper concentration of 50-60 g / l. After that, the freshly precipitated wet copper powder is loaded into the resulting solution in an amount providing a mass ratio of copper in powder to copper in the solution of 0.85-1.1 1. The pH of the pulp is maintained at 2.75-3.5 with a soda solution of 100-200 g concentration / l The process is carried out for 10-12 hours at 70 -80 ^o C. After this, the pulp is filtered off, the cake is washed with hot water and dried at 80 -100 ^o C.

Конкретные примеры осуществления способа (результаты сведены в таблицу). Specific examples of the method (the results are summarized in table).

Пример 1. 1 кг чернового медного купороса, содержащего 21,0% меди растворили в 3,5 л воды. Полученный раствор, содержащий 60 г/л меди и 4,1 г/л никеля, залили в лабораторный реактор, нагрели до 80^oC и добавили 200 г стабилизированного медного порошка. Соотношение введенной меди к меди в растворе составило 0,95:1. Процесс вели при pH 2,75-3,5 и температуре 80^oC в течение 12 ч. Затем пульпу отфильтровали, кек промыли на фильтре горячей водой, высушили при 80 -100^oC и проанализировали. Полученный продукт содержал, Cu₂O 92,4, Ni 0,01, S 0,06.Example 1. 1 kg of blister copper sulfate containing 21.0% copper was dissolved in 3.5 l of water. The resulting solution containing 60 g / l of copper and 4.1 g / l of nickel was poured into a laboratory reactor, heated to 80 ^° C and 200 g of stabilized copper powder was added. The ratio of introduced copper to copper in solution was 0.95: 1. The process was conducted at a pH of 2.75-3.5 and a temperature of 80 ^o C for 12 hours. Then the pulp was filtered, the cake was washed on the filter with hot water, dried at 80 -100 ^o C and analyzed. The resulting product contained Cu ₂ O 92.4, Ni 0.01, S 0.06.

Пример 2. Процесс проводили по аналогии с примером 1, только продолжительность взаимодействия увеличили до 22 ч. Example 2. The process was carried out by analogy with example 1, only the duration of the interaction was increased to 22 hours

Пример 3. 1 кг чернового медного купороса, содержащего 21,3% меди растворили в 4 л воды. Полученный раствор, содержащий 53,3 г/л меди и 3,1 г/л никеля, залили в лабораторный реактор, нагрели до 80^oC и добавили 260 г влажного медного порошка, содержащего 200 г меди и 60 г воды (отношение введенной меди к меди в растворе составило 0,94:1). Процесс вели при pH 2,9-3,2 и температуре 80^oC в течение 11 ч. Затем пульпу отфильтровали, кек промыли на фильтре горячей водой, высушили при 80 -100^oC и проанализировали. Полученный продукт содержал. Cu₂O 98,2, Ni 0,01; S 0,06.Example 3. 1 kg of blister copper sulfate containing 21.3% copper was dissolved in 4 l of water. The resulting solution containing 53.3 g / l of copper and 3.1 g / l of nickel was poured into a laboratory reactor, heated to 80 ^° C. and 260 g of wet copper powder containing 200 g of copper and 60 g of water was added (ratio of introduced copper to copper in solution was 0.94: 1). The process was conducted at a pH of 2.9-3.2 and a temperature of 80 ^o C for 11 hours. Then the pulp was filtered, the cake was washed on the filter with hot water, dried at 80 -100 ^o C and analyzed. The resulting product contained. Cu ₂ O 98.2; Ni 0.01; S 0.06.

Примеры 4-7. Взаимодействие раствора медного купороса с нестабилизированным медным порошком осуществляли по аналогии с примером 3 (см. таблицу), варьируя продолжительность процесса от 9 до 13 ч. Examples 4-7. The interaction of a solution of copper sulfate with unstabilized copper powder was carried out by analogy with example 3 (see table), varying the duration of the process from 9 to 13 hours

Результаты проведенных опытов видны из таблицы. Если использовать не свежеосажденный медный порошок, а стабилизированный, то для достижения необходимого качества продукта (содержание Cu₂O более 98%), продолжительность процесса необходимо увеличить до 22 ч. По примеру 4, при продолжительности процесса 9 ч (менее 10 ч) содержание закиси меди в полученном продукте уменьшается до 95,3% А при увеличении продолжительности процесса свыше 12 ч (пример 7), увеличение содержания закиси меди в полученном продукте не наблюдается по сравнению с примером 6, что говорит об экономической нецелесообразности увеличения продолжительности процесса.The results of the experiments are visible from the table. If you use not freshly precipitated copper powder, but stabilized, then to achieve the required product quality (Cu ₂ O content is more than 98%), the duration of the process must be increased to 22 hours. For example 4, with a process duration of 9 hours (less than 10 hours), the nitrous content copper in the resulting product decreases to 95.3% And with an increase in the duration of the process over 12 hours (example 7), an increase in the content of copper oxide in the obtained product is not observed in comparison with example 6, which indicates the economic inexpediency icheniya process duration.

Таким образом, конкретные примеры осуществления способа подтверждают оптимальность выбранных параметров по продолжительности процесса и преимущества использования медного порошка в свежеосажденном виде. Thus, specific examples of the method confirm the optimality of the selected parameters for the duration of the process and the advantages of using copper powder in a freshly precipitated form.

Claims (1)

Способ получения закиси меди из растворов, включающий взаимодействие раствора сернокислой меди с металлом-восстановителем медным порошком при его массовом соотношении с медью, содержащейся в растворе, равном 0,85 1,1 1 и при pН 2,75 3,5, отличающийся тем, что в качестве раствора сернокислой меди используют черновой медный купорос, а медный порошок берут свержеосажденным, при этом процесс ведут в течении 10 12 ч. A method of producing copper oxide from solutions, comprising the interaction of a solution of copper sulfate with a metal reducing agent of copper powder in its mass ratio with copper contained in the solution is 0.85 1.1 1 and at pH 2.75 3.5, characterized in that rough copper sulfate is used as a solution of copper sulfate, and copper powder is taken as supercoated, while the process is carried out for 10 12 hours

Images