СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МЕДЬСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
PROCEDURE FOR PROCESSING COPPER CONTAINING WASTES

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к извлечению меди из медьсодержащих отходов сверхпроводниковых материалов.
Известны гидрометаллургические способы растворения меди в горячей концентрированной серной кислоте [Реми Г. Курс неорганической химии. - М.: Мир, 1974, т.2] или азотной кислоте [патент РФ №2243163, бюл. №36 от 27.12.2004]. Недостатками данных способов являются использование агрессивных реагентов и образование токсичных газов.
Наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению является способ переработки металлического лома, содержащего медь [авторское свидетельство №1669194, МПК С22В 9/18], включающий растворение меди погружением корзины с ломом в кальцийсодержащий расплав.
Недостатками данного метода являются высокая температура процесса растворения меди, а также значительные трудо- и энергозатраты, обусловленные необходимостью нагрева кальция выше температуры плавления (850°С) в инертной атмосфере.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение температуры процесса растворения меди в расплаве, а также уменьшение технологических затрат на процесс извлечения меди из медьсодержащих отходов.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки медьсодержащих отходов, включающем погружение корзины с медьсодержащими отходами в кальцийсодержащий расплав и растворение меди, растворение меди осуществляют путем погружения корзины с отходами в расплав медно-кальциевого сплава, являющегося жидким катодом, под слой электролита из хлоридов калия и кальция в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С.
2
При осуществлении предлагаемого способа в условиях производства кальция электролитическим способом [Доронин Н.А. Металлургия кальция. - М., 1959] используют электролизные ванны с жидким катодом - медно-кальциевым сплавом. Растворение меди из медьсодержащих отходов проводят при рабочей температуре электролизера (650-715)°С. За счет слоя электролита KCl-CaCl исключается окисление медно-кальциевого сплава воздухом. При этом замена листовой катодной меди медьсодержащими отходами для восполнения потерь меди в производстве кальция не приводит к повышению трудо- и энергоемкости производства.
Таким образом, предлагаемый способ, в отличие от ближайшего аналога, не требует использования специального герметичного оборудования и затрат энергии для плавления кальция в инертной среде.
Совокупность существенных признаков заявляемого способа при анализе научно-технической и патентной литературы, включая цитированные источники, не выявлена, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого технического решения.
Пример
Медьсодержащие отходы сверхпроводниковых материалов представляют собой прутки диаметром 70 мм и тонкие прутки в форме шестигранников с размером по диагонали 4 мм. Стренд, состоящий из сплава Nb-Ti, находится в медной основе в виде проволоки диаметром 0,8 мм. Данные отходы перерабатывают в соответствии со схемой, представленной на фиг.1. Медьсодержащие отходы 1 загружают в электролизер 2 путем их погружения в корзине 3 в медно-кальциевый расплав 4 под слой электролита 5. Полное растворение меди с массивных и тонких прутков происходит за 1,5 и 0,5 ч соответственно. Результаты обработки отходов в расплаве приведены в таблице.
№ п/п
Вид отходов
Загружено
Остаток после растворения
Растворилось меди
кг
%
кг
%
кг
%
1
Пруток, ǿ 70 мм
73,8
100
5,4
7,32
68,4
92,68
2
Шестигранник, диагональ 4 мм
43,8
100
29,3
66,89
14,5
33,11
Всего
117,6
100
34,7
29,51
82,9
70,49
В итоге из 117,6 кг отходов сверхпроводниковых материалов, загруженных в электролизер, 82,9 кг (70,5%) переходит в медно-кальциевый сплав. Остатки от растворения в виде проволоки Nb-Ti сплава подвергают гашению в воде для подготовки к последующему переплаву.
Представленный пример не ограничивает использование заявляемого способа. По предлагаемому способу возможно получение кальциевых сплавов, например с никелем, магнием, алюминием и другими металлами.