Переработка вторичного металлсодержащего сырья электрохимическим способом

УДК 544.6

В. А. Варюхина, О. В. Чернышова

ПЕРЕРАБОТКА ВТОРИЧНОГО МЕТАЛЛСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ СПОСОБОМ

Аннотация

В работе изложены результаты переработки металлсодержащих материалов, которые представляют стальную основу, покрытую сплавом меди. Определены оптимальные условия процесса снятия покрытия. Предложена технологическая схема переработки металлических медьсодержащих отходов.

Ключевые слова:

вторичное сырье, переработка, медь, электролиз.

V. A. Varyukhina, O. V. Chernyshova

PROCESSING OF SECONDARY METAL-CONTAINING RAW MATERIAL BY ELECTROCHEMICAL METHOD

Abstract

The paper presents the results of processing of metal-containing materials, which represent a steel substrate coated with a copper alloy. Optimum conditions of the coating removal process are determined. A technological scheme for processing metallic copper-containing waste is proposed.

Keywords:

secondary raw materials, recycling, copper, electrolysis.

Во всех высокоразвитых странах мира вопросу переработки вторичного сырья и различных видов производственных отходов, содержащих редкие, благородные и цветные металлы или их соединения, уделяется большое внимание, так как это позволяет решить ряд важнейших технологических, экономических и экологических задач.

На первом месте по объему переработки среди цветных металлов занимает медь. В промышленной практике для выщелачивания меди из лома и отходов применяют различные варианты - сернокислотное, аммиачное или электрохимическое выщелачивание.

Электрохимические процессы занимают особое место в технологии получения металлов при переработке различных видов вторичного сырья. Это обусловлено их полифункциональностью, малым расходом химических реагентов, возможностью гибкого управления процессами и проведения химических реакций. Конечной товарной продукцией гидрометаллургических технологий чаще всего являются медные порошки или электролитическая фольга.

В работе изложены результаты переработки металлсодержащих материалов, которые представляют стальную основу (мягкая сталь - Ст 4), покрытую тонким слоем сплава томпак с его содержанием 11,5% от массы материала.

Для снятия сплава выбраны растворы, используемые для травления меди при изготовлении печатных плат: 1) 90 г/л хлорида меди(П), 120 г/л хлорида аммония, 25 г/л карбоната аммония, 450 мл/л 25 %-ного раствора аммиака; 2) сульфат меди(П) 180 г/л, сульфат аммония 160 г/л, 450 мл/л 25 %-ного

раствора аммиака. Во время травления металлическая медь покрытия растворяется за счет взаимодействия с аммиачным комплексом двухвалентной меди с образованием одновалентной меди.

В результате эксперимента были определены оптимальные условия процесса снятия покрытия: состав травильного раствора, температура раствора и время выдержки и параметры электрохимического процесса: температура, скорость перемешивания, плотность тока, соотношение площадей катода и анода.

Основное назначение электрохимического процесса - регенерация травильного раствора, заключающаяся в катодном выделении растворившейся меди и окислении ионов одновалентной меди до двухвалентного состояния.

Критерием эффективности выбора травильного раствора стал максимальный переход компонентов покрытия - меди и цинка - в электролит с последующим получением катодного металлического осадка - концентрата меди.

Скорость растворения сплава с поверхности деталей при одинаковых условиях процесса в хлоридном травильном растворе в 2,2 раза выше, чем в сульфатном, причем в этом случае наблюдается существенное растворение стальной основы за счет электрохимической коррозии. Сказанное иллюстрируется изображением деталей (рис.1), после снятия покрытия травильными растворами: отчетливо видны коррозионные пятна на поверхности деталей при работе с хлоридным травильным раствором.

Рисунок 1. Вид деталей после снятия покрытия сульфатным (слева) и хлоридным (справа) травильным раствором.

Снижение температуры и времени воздействия при снятии сплава хлоридным травильным раствором также не обеспечивает селективного снятия сплава с поверхности. Установлено, что накопление железа в травильном растворе до концентрации 5-7 г/л негативно сказывается последующей регенерации травильного раствора. Сказанное относится и к сульфатному и к хлоридному травильным растворам.

Показано, что при использовании для снятия покрытия сульфатного травильного раствора качество получаемого продукта (концентрата меди) равно как и степень регенерации раствора выщелачивания выше.

Совмещение снятия покрытия с поверхности деталей и регенерации травильного раствора в одну стадию не принесло удовлетворительных результатов.

Итогом работы стала разработка технологической схемы переработки металлических медьсодержащих отходов, включающая основные стадии: 1) выщелачивание меди и цинка сульфатным травильным раствором при температуре 500С в течение 15 минут; 2) промывка деталей стальной основы; 3) гальваностатический электролиз сульфатного травильного раствора, обеспечивающий получение катодного продукта - медного концентрата с содержанием меди 95-97% и регенерацию сульфатного травильного раствора, позволяющую использовать его в течение 22-25 циклов, после чего требуется фильтрация от мелких примесей и корректировка состава.

Литература

1. Чернышова О.В., Дробот Д.В. Варианты электрохимической переработки ренийсодержащего жаропрочного сплава. Химическая технология. 2017. № 1, С. 36-43.

Сведения об авторе

Варюхина Вероника Александровна,

студентка 6 курса, Московский технологический университет 119571 Москва, ул. проспект Вернадского, 86 Эл. почта: lady.varyuhina@mail.ru

Чернышова Оксана Витальевна,

доцент кафедра химии и технологии редких и рассеянных элементов, наноразмерных и композиционных

материалов имени Большакова К.А., Московский технологический университет 119571 Москва, ул. проспект Вернадского, 86.

УДК 66.081.312.32'546.171.5'546.92'546.59 Я. Ю. Ганичева, Н. Ю. Яничева

ПОЛУЧЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТИТАНОСИЛИКАТНЫХ СОРБЕНТОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЛАГОРОДНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ХЛОРИДНЫХ РАСТВОРОВ

Аннотация

Проведено модифицирование ионами гидразиния синтетических титаносиликатов SIV, ETs-4 и ЛМ-4. Изучено влияние отношения Т:Ж на сорбционную способность SIV к ионам N2^+. Модифицированные формы титаносиликатов использованы для извлечения благородных металлов из хлоридных растворов. В случае воздействия SIV-N2H5 на Ли, Р^ Pd-содержащий раствор показана возможность выделения частиц золота различной морфологии, а также определены параметры для его селективного извлечения из данного раствора. При использовании раствора ^ргсу экспериментально оценены значения сорбционных обменных ёмкостей по Pt гидразинзамещённых форм ETS-4 и ЛМ-4.

Ключевые слова:

титаносиликаты, SIV, ETS-4, AM-4, ионный обмен, гидразин, восстановительная сорбция, благородные металлы.