Переработка медного лома в медный купорос

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 + H2SO4 = Cu2SO4 + H2O.

Образующийся сульфат закиси меди легко окисляется в сульфат окиси меди:

2Cu2SO4 + 2H2SO4 + O2 = 4CuSO4 + 2H2O.

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+ + 2H2O,

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•5H2O – 100.0 г/л, H2SO4 – 111.3 г/л, FeSO4 – 20.8 г/л и 116.2 г/(м2•час) при содержании в растворе CuSO4•5H2O – 500.0 г/л, H2SO4 – 111.3 г/л, FeSO4 – 20.8 г/л.

Перейти на страницу: 1 2

Немного больше об экологии

Экологические проблемы лесов и других биологических ресурсов
Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совмест ...

Современные теории получения экологически чистой энергии
Человечество потребляет для своих нужд громадное количество энергии, и потребности в ней пока увеличиваются вдвое каждые 25 лет. За девяносто лет, прошедших с начала прошлого века, энергопотребление выросло более чем в 12 раз. Соответственно выросла и до ...