Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДНОГО ГАЛЬВАНОШЛАМА

Изобретение относится к способам переработки техногенных отходов, в частности шламов гальванического меднения.

Известен способ переработки гальваношламов, содержащих в своем составе медь, никель, хром, железо и другие элементы, включающий их смешивание с активными химическими веществами, в частности серой, и проведение физико-химической обработки, в результате которой шламы превращаются в медный или медно-никелевый концентрат и в железохромовый продукт, который может быть использован как пигмент, пригодный для лакокрасочного производства [Беликов В.В. и др. Переработка гальваношламов и хвостов флотации. Обогащение руд. 1999, №6, с. 27-29].

Недостатками способа являются высокие требования к однородности химического состава шлама, высокая трудоемкость и низкая рентабельность производства, базирующегося на этом способе.

Известен способ утилизации шламов гальванических производств, заключающийся в выщелачивании, регенерации, фильтрации и обезвреживании шламов. При этом перед выщелачиванием шлам подвергают гидравлической активации водой высокого давления до 15 МПа, а само выщелачивание меди, никеля и цинка ведут последовательно в одном аппарате сначала раствором соляной кислоты с концентрацией 0,3-0,5 м/л, а затем в аммиачно-хлоридном растворе состава, м/л: 0,3-0,5 NH₄Cl+3,0-4,0 NH₄OH, образующемся при добавлении в первый раствор избытка аммиачной воды [Патент РФ №2217529 «Способ утилизации шламов гальванических производств» Опубликован 27.11.2003 г.].

При этом недостатком такого способа является многоступенчатая технологическая схема переработки гальваношламов, включающая сложное производственное оборудование.

Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является способ, заключающийся в смешивании гальваношламов и алюминиевого порошка с получением реакционной смеси и проведении алюминотермического восстановления окисленных металлов шлама в реакционной емкости с образованием металлического сплава и шлака, пригодных для практического использования. В качестве алюминиевого порошка используют алюминиевый порошок с пассивированной поверхностью. Восстановление проводят в металлической реакционной емкости. Перед смешиванием с алюминиевым порошком гальваношламы подвергают активационно-стабилизационному обжигу при температуре 800-1000°C в течение 1-3 часов на воздухе [Патент РФ №2235795 «Способ переработки гальваношламов» Опубликован 10.09.2004 г.].

Однако недостатком данного способа является повышенное содержание примесей в полученном сплаве, высокая стоимость алюминиевого порошка, усложненная технологическая схема.

Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение ,является повышение степени извлечения меди из шламов гальванического меднения, уменьшение количества примесей в составе чернового сплава и снижение затрат.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе переработки медного гальваношлама, включающем приготовление шихты смешиванием шлама с реагентами, восстановление окисленных металлов шлама в реакционной емкости и отделение сплава от шлака, согласно изобретению шихту готовят путем смешивания гальваношлама с карбонатом натрия, хлоридом натрия и с углем или углем и касситеритовым концентратом, а восстановление осуществляют расплавлением шихты при температуре 1000-1100°C в течение 1,5 ч, затем полученный расплав охлаждают и отделяют затвердевший медный сплав от шлака.

Шихту для переработки гальваношламов готовят путем смешивания гальваношлама с карбонатом натрия, хлоридом натрия и с углем или углем и касситеритовым концентратом (табл.1).

Плавку вели при температурах 1000-1100°C в течении 1,5 часа. Получены сплавы меди с различной концентрацией олова (оловянные бронзы) и черновая медь. В табл.2 приведены составы полученных сплавов.

Преимущество предлагаемого технологического решения заключается в следующем:

- углетермическое восстановление медного шлама или медного шлама с касситеритовым концентратом в ионном расплаве обеспечивает 95% извлечение меди из шлама;

углетермическое совместное восстановление гальваношлама и касситеритового концентрата в ионном расплаве позволяет уменьшить количество примесных элементов в сплаве до 5% и при этом получить оловянную бронзу требуемого состава;

- углетермическое восстановление медного шлама или медного шлама с касситеритовым концентратом в ионном расплаве позволяет уменьшить затраты за счет замены алюминиевого порошка на уголь.

Примеры реализации способа:

Способ 1. Медный шлам смешивают с касситеритовым концентратом (36% SnO₂) и реагентами в соотношении: на одну массовую долю шлама приходится 0,43 масс. долей касситеритового концентрата, 0,49 масс. долей угля, 0,49 масс. долей карбоната натрия, 0,3 масс. долей хлорида натрия. Приготовленную шихту плавят в печи при 1100°C в течение 1,5 часа с момента полного расплавления шихты. По окончании плавки расплав сливают в изложницу, охлаждают, затвердевший металл отделяют от шлака. Состав полученного сплава: Cu 66%, Sn 26,7%, Fe 2%, S 0,02%.

Способ 2. Медный шлам смешивают с касситеритовым концентратом и реагентами в соотношении: на одну массовую долю шлама приходится 0,053 масс. долей касситеритового концентрата, 0,34 масс. долей угля, 0,34 масс. долей карбоната натрия, 0,132 масс. долей хлорида натрия. Приготовленную шихту плавят в печи при 1100°C в течение 1,5 часа с момента полного расплавления шихты. Состав полученного сплава: Cu 89%, Sn 4,5%, Fe 6%, Р 0,28%, S 0,08%.

Способ 3. Медный шлам смешивают с реагентами в соотношении: на одну массовую долю шлама приходится, 0,34 масс. долей угля, 0,34 масс. долей карбоната натрия, 0,132 масс. долей хлорида натрия. Приготовленную шихту плавят в печи при 1100°C в течение 1,5 часа с момента полного расплавления шихты. Состав полученного сплава: Cu 93,2%, Fe 6,2%.

Таким образом, углетермическое восстановление медного шлама или медного шлама с касситеритовым концентратом в ионном расплаве повышает степень извлечения меди из шлама до 95%, позволяет уменьшить количество примесных элементов в сплаве до 5%, уменьшить затраты за счет замены алюминиевого порошка на уголь.