Электрохимическая переработка вторичного металлсодержащего сырья

Московский технологический университет, Москва

Объем отходов, содержащих редкие и цветные металлы и их сплавы, из года в год возрастает и исчисляется величинами от десятков килограммов до сотен тысяч тонн в год. Поэтому вопросы рационального и комплексного использования вторичных сырьевых ресурсов приобретают все большее значение в общем балансе производства металлов.  Одним из методов переработки вторичного сырья является электрохимический метод, легко поддающийся автоматизации и являющийся экологически безопасным [1].

В работе изложены результаты переработки металлсодержащих материалов, представляющих собой детали из стальной основы (сталь мягкая - Ст 4) покрытой тонким слоем сплава томпак, содержание которого составляет 11,5 % от массы материала.

В качестве электролитов были выбраны растворы, используемые для травления меди в технологии изготовления печатных плат: 1 – 90 г/л хлорида меди(II), 120 г/л хлорида аммония, 25 г/л карбоната аммония, 450 мл/л 25 %-ного раствора аммиака, 2 – сульфат меди(II) 180 г/л, сульфат аммония 160 г/л, 450 мл/л 25 %-ного раствора аммиака.

Проведены эксперименты по выбору электролита, условий проведения процесса, определены оптимальные параметры электрохимического процесса – плотность тока, температура, скорость перемешивания, соотношение площадей катода и анода.

Критерием эффективности выбора электролита явился максимальный переход меди и цинка в электролит с последующим получением катодного металлического осадка – концентрата меди. Показано, что скорость растворения сплава с поверхности деталей в хлоридном электролите в 2,2 раза выше, чем в сульфатном, при прочих равных условиях. Но качество получаемого при этом катодного продукта – медного концентрата, а также степень регенерации электролита выше для сульфатного электролита. Попытка совмещения в одном процессе снятия покрытия с поверхности деталей и регенерации травильного раствора с получением медного концентрата не принесла удовлетворительных результатов.

Итогом работы стала разработка принципиальной  технологической схемы переработки металлсодержащих отходов, включающей следующие основные стадии: 1 – выщелачивание меди и цинка с поверхности деталей сульфатным травильным раствором при температуре 50^оС в течение 15 минут; 2 – промывка деталей из стальной основы; 3 – гальваностатический электролиз сульфатного травильного раствора, обеспечивающий получение катодного продукта – медного концентрата (содержание меди 95-97%)и регенерацию сульфатного травильного раствора, что позволяет его использовать в течение 22-25 циклов, после чего необходима фильтрация от мелких примесей и корректировка состава. 

Литература

1. Елемесов Т.Б., Чернышова О.В.,  Шакирова Д.Т., Дробот Д.В., Джумаев П.С. Тонкие химические технологии. 2015. Т. Х , № 2, С. 53-60.