Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Осаждение меди железом. Порошковая металлургия

В настоящее время данный способ применяют в крупных масштабах на ряде гидрометаллургических заводов. Медный порошок, полученный таким способом, находит широкое применение, в частности, для производства фрикционных материалов и катализаторов. В обоих случаях требуется очень тонкий и реакционноспособный порошок, высокая же химическая чистота порошка не обязательна.

Для осаждения меди широко используют железный скрап, но значительно лучший продукт можно получить, применяя высококачественный стальной скрап. Осаждение часто проводят в резервуарах, покрытых оловом. Сравнительно простая реакция осаждения меди на практике может сопровождаться побочными реакциями, и на нее оказывают влияние такие факторы, как кислотность раствора, количество в нем ионов двух- и трехвалентного железа и меди, скорость потока.

При высокой кислотности раствора увеличивается расход железа. При слишком низкой кислотности резко снижается скорость осаждения меди и могут также осаждаться основные соли меди и гидраты Железа. Из нейтрального раствора, содержащего значительное количество железа, осаждение металлической меди не происходит. Если скорость течения раствора над поверхностью железа слишком низка, то восстановление протекает плохо и качестзо осадка ухудшается. Причина — местное уменьшение кислотности раствора.

Качество осадка зависит также от концентрации меди в растворе. На фиг. 1 .показана связь между содержанием меди в продукте и в растворе по данным одного из заводов США. Расход железа составлял там приблизительно 1 кг на 1 кг меди. Медный шлам брикетировался; после сушки продукт содержал около 94,5% Сu.

На заводе в Дуйсбурге (Германия) медные руды выщелачивают после обжига; выделение меди из раствора осуществляется в наклонных вращающихся барабанах емкостью около 50 м³ каждый. Для уменьшения количества железа, переходящего в раствор, общепринятый метод осаждения меди на железном скрапе был изменен. Медный шлам, полученный в конце линии осаждения, добавляли к раствору, полученному непосредственно после выщелачивания в первых трех барабанах.

В результате этого двухвалентная медь превращалась в одновалентную, а большая ее часть затем выделялась в виде хлористой меди, которую отделяли на вакуумных фильтрах. Оставшаяся в растворе медь выделяется с помощью железного скрапа. Полученный порошок брикетировали и подвергали плавлению. При сушке осажденного медного порошка необходимо предотвратить его окисление. На заводе фирмы «Уэлман компани» (США) это осуществляется следующим интересным способом. Осадок медного порошка смешивают с водой во вращающихся барабанах, затем в пульпу добавляют концентрированную H2S04 до кислотности pH 2. Окись меди в такой пульпе растворяется. Последнюю загружают в неподвижный резервуар, из которого чистый слой жидкости сливается сифоном. При необходимости медь из этого раствора может быть выделена. Густая медная пульпа подается в автоклав с теплоизолированными стенками. В дне автоклава имеется фильтр из стеклянного волокна и патрубок для соединения с вакуумной системой. В автоклаве медный порошок медленно промывается водой при температуре 60° в течение 3—4 час до тех пор, пока кислотность вытекающей воды не достигнет pH 6. В этот момент перегретый до 540° пар впускают под давлением 1 атм сверху в автоклав. Протекая сверху вниз, пар высушивает порошок меди. Эта операция продолжается примерно 6 час; в конце ее температура дна автоклава повышается до 300°, после прекращения подачи пара в автоклав впускают естественный газ, в атмосфере которого происходит охлаждение порошка до комнатной температуры. Для ускорения охлаждения автоклав снаружи обрызгивают водой. Охлаждение продолжается 2—3 час.

Сухой порошок затем обрабатывается во вращающихся ситах для разрушения спекшихся кусков и удаления крупных частиц. Готовый медный порошок упаковы¬вают в герметичные контейнеры. Сырой осадок содержит в среднем 90% Сu, готовый порошок — 99% Сu. По крайней мере 95% порошка проходит через сито 0,3 мм; большая часть частиц имеет размеры около 2 мкм. В одном из японских патентов предлагается улучшенный способ получения как медного, так и железного порошков путем растворения окиси меди в водном растворе FeCl3 с последующей добавкой НС1 при комнатной температуре. Для лучшего растворения добавляют поверхностноактивный реагент; медный порошок осаждается на листах из малоуглеродистой стали. Осадок собирают, промывают вначале разбавленной H2S04 для удаления железа, а затем водой и, наконец, сушат. Маточный раствор подвергают затем электролизу в аппарате диафрагменного типа с графитовым анодом и железным катодом для выделения большей части железа. Оставшееся в растворе железо в виде FeCI2 переводят в FeCl3 добавкой Fe(OH)3 и раствор вновь подвергают электролизу.

 

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика