Спосіб утилізації відходів, що містять мідь.
Власники патенту UA 2559076:
Винахід відноситься до галузі кольорової металургії, а саме до вилучення міді з відходів, що містять мідь надпровідникових матеріалів. Спосіб утилізації відходів мідь містить розчинення міді зануренням кошика з брухтом в мідно-кальцієвий сплав в процесі електролізу кальцію при температурі 650-715°С. Розчинення міді проводять з брикетів, отриманих з мідної стружки шляхом пресування з подальшим відпалом вакуумним при температурі 720-750°С. Забезпечується високий ступінь вилучення міді з відходів, що містять мідь, надпровідникових матеріалів, а також зменшення часу розчинення міді з відходів, що містять мідь, і підвищення продуктивності та безпеки процесу електролізу кальцію. 1 ін.
Винахід відноситься до металургії кольорових металів, зокрема до вилучення міді з відходів, що містять мідь надпровідникових матеріалів.
Відомі гідрометалургійні способи розчинення міді у гарячій концентрованій сірчаній кислоті [Ремі Г. Курс неорганічної хімії. М: Світ, 1974, т. 2] або азотної кислоти [патент Україна № 2243163, МПК C01G 3/08]. Недоліками цих способів є використання агресивних реагентів та утворення токсичних газів.
Відомий спосіб переробки металевого брухту, що містить ніобій-титановий дріт в мідній основі [Авторське свідоцтво №1669194, МПК С22В 7/00], що включає розчинення міді зануренням кошика з брухтом в кальційрозплав. Недоліком способу є утворення сплавів міді з компонентами дроту, що знижує вихід міді з брухту.
Мідний брухт, переважно у вигляді стружки, як правило, містить залишки мастильно-охолоджуючої рідини та/або рідини для пресування. Відомий спосіб переробки металевоїстружки, що включає знежирення стружки, промивання у воді, сушіння (Металургія цирконію. За редакцією Г.А.Меерсона. М.: Видавництво іноземної літератури, 1959, с. 157), знижує, але не виключає небезпеку взаємодії зазначених рідин з сольовим розплавами.
Найбільш близьким до винаходу аналогом є спосіб переробки мідьвмісних відходів [патент Україна № 2393247, МПК С22В 15/00, С22В 7/00], що включає знежирення стружки, промивання у воді, сушку, розчинення міді зануренням кошика з ломом в процесі електролізу кальцію за температури 650-715°С.
У разі виробництва кальцію електролітичним способом [Доронін Н.А. Металургія кальцію. М.: Госатоміздат, 1959] засвоєння міді з «бідного» мідно-кальцієвого сплаву відбувається, як правило, за 0,5-1,0 год. При здійсненні способу процес розчинення міді триває до 1,5 год.
Тому до недоліків даного способу слід віднести тривалість циклу електролізу між зливами "багатого" сплаву, а також недостатньо високу продуктивність електролізера.
Технічним результатом запропонованого способу є скорочення часу розчинення міді, за рахунок чого зменшується час циклу електролізу і підвищується його продуктивність, а також виключення небезпеки взаємодії сольового та металевого розплаву електролізера з залишками рідин, що є в відходах, що містять мідь.
Технічний результат досягається тим, що в способі переробки відходів мідь містять у вигляді стружки, що включає знежирення стружки, промивання у воді, сушку, розчинення міді зануренням відходів в мідно-кальцієвий сплав і розчинення міді в процесі електролізу кальцію при температурі 650-715°С, відходи попередньо підтиском 70-100 МПа пресують брикети, які потім піддають вакуумному відпалу при температурі 720-750°С.
Мідьвмісні відходи у вигляді брухту і стружки утворюються у великій кількості при виготовленні надпровідних проводів. Стружка міді може бути отримана з брухту шляхом відомих способів обробки різанням.
Нижня межа зусилля пресування стружки брикети обраний достатнім для отримання брикетів, не схильних до розсипання. Верхня межа - з умови розсипання брикетів на окремі елементи стружки під час занурення в розплав мідно-кальцієвого сплаву. Граничні значення інтервалу підібрані експериментально з урахуванням інтервалу температури наступного вакуумного відпалу.
При вакуумному відпалюванні відбувається підвищення міцності брикетів за рахунок часткового спікання. Температура вакуумного відпалу обрана таким чином, щоб, з одного боку, нижня її межа була вищою за температуру електролізу для видалення легколетких рідин, наприклад, мастильно-охолоджуючої, а, з іншого боку, весь заявляється інтервал в цілому, підібраний експериментально, сприяв формуванню зв'язків між елементами стружки в брикеті, що легко розриваються при зануренні в розплав мідно-кальцієвого сплаву.
При зануренні підготовлених в послідовності, що заявляється при заявляється умовах мідьвмісних відходів в електролізер відбувається їх нагрівання і розсипання на елементи стружки, що мають розвинену поверхню. Тому час розчинення міді скорочується до 15 хв.
Таким чином, пропонований спосіб, на відміну від найближчого аналога, скорочує час розчинення міді та виключає небезпеку активної взаємодії мастильно-охолоджувальної рідини або рідини для пресування з сольовим та металевим розплавами в процесі електролізу.
Сукупність істотних ознак заявляється способу при аналізі науково-технічної та патентної літератури не виявлено, що підтверджує винахідницький рівень технічного рішення, що заявляється.
Вихідну стружку міді у вигляді плутанки, отриману обробкою різанням при виготовленні надпровідних матеріалів, із залишками мастильно-охолоджувальної рідини та механічної домішки ніобій-титанового сплаву (НТ47) попередньо знежирюють у водному розчині миючого засобу з концентрацією 0,05-0,07 при 70-80 ° С протягом 10-15 хв і промивають у гарячій воді при 40-60 ° С протягом 3-5 хв. Промивають у холодній воді протягом не менше 3 хв. Потім здійснюють сушіння. Далі стружку пресують при тиску близько 85 МПа з отриманням брикетів циліндричних діаметром 190 мм і висотою 100-150 мм. Потім брикети відпалюють у вакуумі при залишковому тиску 13,3 Па (0,1 мм рт.ст.) та температурі 720-750°С. Отримані брикети мають міцність, достатню для їхнього транспортування та завантаження в електролізер.
При завантаженні в мідно-кальцієвий сплав електролізера, що працює, брикети масою 4,8-6,2 кг розчиняються протягом 1-2 хв. Процес розчинення брикетів протікає спокійно, з невеликим газовиділенням за рахунок виходу повітря з пір. Нерозчинені залишки ніобій-титанового сплаву витягають з електролізера разом із шламами.
Спосіб утилізації мідьвмісних відходів, що включає знежирення стружки, промивання у воді, сушіння, розчинення міді зануренням кошика з брухтом в мідно-кальцієвий сплав в процесі електролізу кальцію при температурі 650-715°С, який відрізняється тим, що розчинення міді проводять з брикетів мідної стружки шляхом пресування та подальшого вакуумного відпалу при температурі 720-750°С.