Статья : Переработка медного лома в медный купорос 


Полнотекстовый поиск по базе:

Главная >> Статья >> Экология


Переработка медного лома в медный купорос




Переработка медного лома в медный купорос

Е. В. Фесенко, В. С. Масляев

Способы производства медного купороса различают главным образом по видам применяемого сырья:

из медного лома и отходов меди с окислением меди кислородом воздуха, электролизом или раствором хлорной меди;

из окиси меди, получаемой из белого матта;

из окиси меди и сернистого газа;

из окисленных медных руд, содержащих незначительное количество меди;

из колчеданных огарков и других отходов;

из отбросных электролитных растворов медеэлектролитных заводов.

Традиционным является способ производства медного купороса из меди и медного лома с окислением меди кислородом воздуха. Этот процесс имеет следующие стадии:

плавление медного лома;

получение гранулированной меди;

«натравка» и получение медного купороса;

кристаллизация и сушка медного купороса.

Следует отметить положительные характеристики данного метода. В отсутствии окислителей в разбавленной серной кислоте медь практически не растворяется. Она с достаточной скоростью растворяется в горячей концентрированной серной кислоте, но осуществлять этот процесс нерационально, т.к. при этом половина затрачиваемой кислоты восстанавливается до SO2, который необходимо улавливать. С целью экономии серной кислоты, а также во избежание образования вредных выбросов окисление меди производят кислородом воздуха одновременно с процессом «натравки».

Рассмотрим все стадии процесса детально.

Медный лом предварительно переплавляют для рафинирования (очистки от примесей Fe, Zn, Al, Pb и др.) и придания ему формы, удобной для растворения. Примеси летучих металлов и окислов – металлический цинк, трехокиси мышьяка и сурьмы – удаляются при нагревании меди до ее расплавления. Образующиеся в процессе окислы металлов, нерастворимые в меди, переходят в шлак, всплывающий на поверхность металла.

После окисления, ошлакования примесей металлов и удаления шлака производят процесс гранулирования с получением пузыристой и пористой меди, который основан на быстром выделении газов при внезапном охлаждении и затвердевании расплавленной меди.

После получения гранул меди, обладающих большой поверхностью, что ускоряет растворение в кислоте, осуществляют процесс «натравки». При взаимодействии гранул меди с разбавленным раствором серной кислоты, содержащим также сульфат меди, в присутствии воздуха, кислород воздуха растворяется в кислоте, диффундирует к поверхности меди и окисляет ее до закиси меди:

4Cu + O2 = 2Cu2O.

Закись меди растворяется в серной кислоте:

Cu2O + H3SO4 = Cu2SO4 + H3O.

Образующийся сульфат закиси меди легко окисляется в сульфат окиси меди:

2Cu2SO4 + 2H3SO4 + O2 = 4CuSO4 + 2H3O.

Процесс значительно ускоряется, когда в растворе уже присутствует медный купорос. В результате деполяризации CuSO4 восстанавливается медью до Cu2SO4, а затем Cu2SO4 вновь окисляется растворенным кислородом до CuSO4. Таким образом, медный купорос играет роль переносчика кислорода. Растворение меди также ускоряется в присутствии в растворе ионов железа вследствие деполяризации:

4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H3O,

2Cu + 4Fe3+ = 2Cu2+ + 4Fe2+.

Ионы Fe2+ вновь окисляются в Fe3+ и служат, таким образом, катализатором процесса. При этом происходит постепенное накопление сульфата железа в маточном растворе.

При рассмотрении процесса «натравки» следует отметить такие недостатки, как большие эксплуатационные затраты, т.к. на 1 тонну готовой продукции необходимо подать большое количество орошающей жидкости, а отработанный раствор, выводимый из цикла необходимо перерабатывать. Также общая скорость процесса очень мала и лимитируется наиболее медленной его стадией – окислением меди до закиси меди. Это объясняется малой растворимостью кислорода и медленной его диффузией к поверхности гранул меди. Причем скорость растворения меди составляет 129.8 г/(м2•час) при содержании в растворе CuSO4•5H3O – 100.0 г/л, H3SO4 – 111.3 г/л, FeSO4 – 20.8 г/л и 116.2 г/(м2•час) при содержании в растворе CuSO4•5H3O – 500.0 г/л, H3SO4 – 111.3 г/л, FeSO4 – 20.8 г/л.

Дальнейшей стадией процесса является кристаллизация. Вытекающий из натравочной башни горячий щелок подается насосом во вращающийся кристаллизатор непрерывного действия с воздушным охлаждением раствора. Основное внимание на данной стадии следует уделить совместной растворимости в системе FeSO4 – CuSO4 – H3SO4, равновесные соотношения которой можно посмотреть по литературным данным. Как уже отмечалось, ионы железа попадают в циркулирующий раствор при растворении меди с серной кислотой, образуя FeSO4. Содержание сульфатов железа в растворе непрерывно возрастает и достигает иногда критических значений. Вследствие этого при кристаллизации медного купороса выделяется также и сульфат железа, загрязняющий продукт. Поэтому, когда концентрация железа в растворе становится столь большой, что создается опасность получения нестандартного по содержанию железа медного купороса, раствор полностью выводят из обращения. Если бы маточный раствор, циркулирующий в цикле производства, представлял собой слабый раствор медного купороса, была бы возможна его переработка, например, цементацией меди из раствора:

FeSO4 + CuSO4 + Fe = 2FeSO4 + Cu.

Однако в реальных условиях этот процесс проводить нецелесообразно, т.к. теряется часть готовой продукции. Это является еще одним недостатком данного метода.

Завершающими стадиями процесса являются центрифугирование и сушка медного купороса. Смесь кристаллов с маточным раствором поступает в центрифугу, где кристаллы, отжатые от маточного раствора, промываются водой. Отфугованный продукт высушивают в барабанной сушилке воздухом при 90 – 100 o.

Таким образом, на основе выше изложенного следует вывод о том, что необходимо искать другой более эффективный окислитель.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://masters.donntu.edu.ua/

Похожие работы:

  • Классификация, количественные определения минеральных удобрений

    Учебное пособие >> Химия
    ... и внесение. Концентрированные удобрения, получаемые в результате переработки природных калийных солей — это: Хлорид ... меди в соли — 25,4%. Медный купорос производится преимущественно из медного лома и отходов медеобрабатывающей промышленности растворением ...
  • Вторичная металлургия серебра

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... купороса, пригодного для переработки, и др. Основные направления переработки электронного лома. Ведущими отечественными организациями в области переработке ... Данную технологию можно использовать при переработке лома кабеля с медной жилой для извлечения меди ...
  • Из истории становления и развития химико-фармацевтической промышленности г. Шымкента

    Реферат >> География
    ... разработка технологии получения порошка медного купороса из медного штейна. Решением этой ... зарекомендовал себя завод по переработке аккумуляторного лома в подмосковном городе ... комплекса по совместной переработке аккумуляторного лома и сухих щелочей ...
  • Давно ли люди гибнут за металл и как именно закалялась сталь

    Книга >> История
    ... сортов углеродистых сталей, они ломались при ударе индийского оружия. ... отполированное железо натирали раскаленным порошком медного купороса), синие, белые, цвета ... многофункциональным и пригодным к последующей переработке. Преобладание в раскопах предметов из ...
  • Проектирование систем очистки выбросов цеха литья пластмасс

    Реферат >> Экология
    ... во вторичную переработку (предприятие передает лом металлов на ... галтовки в растворе: медный купорос + водный купорос. Осветление и пассивация ... последующим состоянием угнетения [ ]. При переработке пластмасс, в результате испарения материала , ...
  • Медь и её природные соединения, синтез малахита

    Курсовая работа >> Биология и химия
    ... руд, что требует более сложной переработки. Эти руды сравнительно бедные, и ... собой вторичную медь, выплавленную из лома. Годовое производство нового металла ... II) CuSO4·5H3O – часто называют медным купоросом. Слово купорос, по-видимому, происходит от ...
  • Менеджмент в моей организации

    Курсовая работа >> Менеджмент
    ... производство компании медным купоросом, а также утилизировать медные кеки. Годовая ... Тюмень», перерабатывающее свинцовый аккумуляторный лом. В ближайшее время активы ... металлургические технологии, принимая в переработку нестандартные виды сырья, а также ...
  • Система удобрения в севообороте

    Курсовая работа >> Ботаника и сельское хоз-во
    ... побелении, черешок под соцветием ломается. Вновь образующие листья мелкие, ... периоде покоя опрыскивают 4-процентным раствором медного купороса, а после распускания листьев – 0, ... расходов, связанных с её уборкой и переработкой. При этом учитываются как полная ...
  • Перспективы развития таксидермии в Шимановском районе Амурской области

    Дипломная работа >> Биология
    ... аккуратно обращаться с пером, не ломать и не мять маховые и рулевые ... заменить их. К ним относятся: медный купорос, кремнефтористые соединения, сулема, боракс. Процесс ... по изготовлению, а точнее по переработке вторичного сырья животного происхождения. Любое ...
  • Металлургическое производство

    Учебное пособие >> Промышленность, производство
    ... чугун и небольшое количество металлического лома черных металлов, загруженных в ... относятся невозможность переработки значительного количества металлического лома, значительный ... в ванну с водным раствором медного купороса в серной кислоте. Параллельно анодам ...