Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

При выводе медного электролита на утилизацию его отсечка ведется по примеси, которая оказывает наиболее отрицательное влияние на процесс. Обычно такой примесью является железо, концентрацию которого поддерживают на уровне не более 1,5 г/л, так как с дальнейшим увеличением его содержания снижается качество катодной меди [3]. Для удаления из медного электролита железа нами ранее разработан экстракционный способ извлечения железа(ІІІ) с помощью технической ди-2-этилгексилфосфорной кислоты [4]. Однако организация извлечения только железа может снизить лишь часть объёма сернокислого раствора, выводимого на утилизацию, но не позволяет устранить проблему полностью, так как в электролите неизбежно будет проходить накопление и других примесей, включая никель и цинк. Таким образом, целью данного исследованияявляется изучение комплексной переработки отработанного медного электролита. В качестве исходного раствора для переработки выступал отработанный электролит медного производства предприятия «Фосфохим», содержащий, г/л: N i — 16,4, Cu — 4,45, Zn — 10, Fe — 2,15, H 2 SO 4 — 220 и модельные растворы схожего состава. Результаты Как известно, всульфатных растворах разделение цветных металлов возможно с использованием катионообменных экстрагентов в слабокислой или нейтральной средах. Вследствие чего первоначально решалась задача по удалению избыточной серной кислоты. Эффективным способом извлечения кислоты является её экстракция третичными аминами, которая ранее применялась для извлечения H 2 SO 4 из никелевых и медных сульфатных растворов [5, 6]. Третичные амины (ТАА) экстрагируют серную кислоту в широком интервале концентраций, но они не могут быть использованы в чистом виде из-за высокой вязкости, поэтому применяются обычно в виде 20-40 %-х растворов. Наиболее эффективными для извлечения серной кислоты из электролита можно считать смеси 40 % ТАА в октаноне-2 и 35 % ТАА в Escaid 110, при экстракции которыми степень извлечения кислоты составила более 90 % за три ступени при соотношении О : В = 5 : 1. При реэкстракции водой на 5 ступенях был получен реэкстракт с концентрацией серной кислоты 150 г/л. При разделении металлов после экстракции серной кислоты медь удаляли посредством её цементации с последующей переработкой цементной меди совместно со вторичным сырьем. Наиболее распространённым металлом для цементации меди является железо [7, 8]. Известно, что скорость цементации возрастает с увеличением температуры процесса, оптимальное время цементации лежит в диапазоне 0,5-1 ч при избытке железа по отношению к меди [7]. В связи с этим проведена цементация меди из сульфатного раствора при температуре 70 °С, постоянном перемешивании, соотношении Т :Ж = 1 : 50 в течение 1ч. Степень извлечения меди из раствора составила более 99 %. В связи с тем что врастворе после цементации меди железо находится в двухвалентном состоянии, отделение железа от цинка и никеля гидролитическим методом не представляется возможным, так как значения pH начала гидратообразования и полного осаждения металлов соответственно: Fe(II) = 7,5 и 9,7, Zn(II) = 6,4 и 8,0, аN i(II) = 7,7 и 9,5 [9], поэтому длядальнейшего их разделения необходим перевод всего железа в трёхвалентное состояние, причём в качестве окислителя выбрана перекись водорода. Процесс окисления можно описать уравнением: 2FeSO4 + H 2 O 2 + H 2 SO 4 ^ Fe2(SO4)3 + 2 H 2 O, (1) из которого очевидно, что для окисления 1 моль Fe(II) требуется 0,5 моль 30 %-го раствора H 2 O 2 . Экспериментально установлено, что для количественного окисления железа необходим двукратный избыток перекиси от стехиометрического при температуре, близкой к температуре кипения раствора. После количественного окисления железа до трёхвалентного состояния возможно его удаление гидролитическим способом, однако необходимость дальнейшего складирования или утилизации железистого кека и потеря цветных металлов, соосаждённых с Fe(III), приводят как к загрязнению окружающей среды, так и к снижению эффективности производства. В качестве альтернативного способа удаления железа(Ш) из отработанного электролита опробована его экстракция. В качестве экстрагента применялась ди-2-этилгексилфосфорная кислота (Д2ЭГФК), извлекающая как железо(Ш) [4], так и цинк [10]. Ранее нами было показано, что экстракцию Fe(III) раствором Д2ЭГФК целесообразно проводить при температуре 50 °С [4]. Перед экстракцией предпочтительно переводить экстрагент в солевую форму Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 229-233. Transactions of the Kala Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 229-233. © Соколов А. Ю., Щелокова Е. А., Воронцов К. А., Касиков А. Г., 2023 230