способ переработки медьсодержащих отходов

Формула изобретения

Способ переработки медьсодержащих отходов, включающий погружение корзины с медьсодержащими отходами в кальцийсодержащий расплав и растворение меди, отличающийся тем, что 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.

Описание изобретения к патенту

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.

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-CaCl₂ 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, 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.