Способ утилизации медьсодержащих отходов
Владельцы патента RU 2559076:
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к извлечению меди из медьсодержащих отходов сверхпроводниковых материалов. Способ утилизации медьсодержащих отходов включает растворение меди погружением корзины с ломом в медно-кальциевый сплав в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С. Растворение меди проводят из брикетов, полученных из медной стружки путем прессования с последующим вакуумным отжигом при температуре 720-750°С. Обеспечивается высокая степень извлечения меди из медьсодержащих отходов сверхпроводниковых материалов, а также уменьшение времени растворения меди из медьсодержащих отходов и повышение производительности и безопасности процесса электролиза кальция. 1 пр.
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, МПК C01G 3/08]. Недостатками данных способов являются использование агрессивных реагентов и образование токсичных газов.
Известен способ переработки металлического лома, содержащего ниобий-титановую проволоку в медной основе [Авторское свидетельство №1669194, МПК С22В 7/00], включающий растворение меди погружением корзины с ломом в кальцийсодержащий расплав. Недостатком способа является образование сплавов меди с компонентами проволоки, что снижает выход меди из лома.
Медный лом, преимущественно в виде стружки, как правило, содержит остатки смазочно-охлаждающей жидкости и/или жидкости для прессования. Известный способ переработки металлической стружки, включающий обезжиривание стружки, промывку в воде, сушку (Металлургия циркония. Под редакцией Г.А.Меерсона. М.: Издательство иностранной литературы, 1959, с. 157), снижает, но не исключает опасность взаимодействия указанных жидкостей с солевым и металлическим расплавами.
Наиболее близким к заявляемому изобретению аналогом является способ переработки медьсодержащих отходов [патент РФ № 2393247, МПК С22В 15/00, С22В 7/00], включающий обезжиривание стружки, промывку в воде, сушку, растворение меди погружением корзины с ломом в медно-кальциевый сплав в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С.
В условиях производства кальция электролитическим способом [Доронин Н.А. Металлургия кальция. М.: Госатомиздат, 1959] усвоение меди из «бедного» медно-кальциевого сплава происходит, как правило, за 0,5-1,0 ч. При осуществлении способа процесс растворения меди длится до 1,5 ч.
Поэтому к недостаткам данного способа следует отнести длительность цикла электролиза между сливами «богатого» сплава, а также недостаточно высокую производительность электролизера.
Техническим результатом предлагаемого способа является сокращение времени растворения меди, за счет чего уменьшается время цикла электролиза и повышается его производительность, а также исключение опасности взаимодействия солевого и металлического расплава электролизера с остатками жидкостей, имеющихся в медьсодержащих отходах.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки медьсодержащих отходов в виде стружки, включающем обезжиривание стружки, промывку в воде, сушку, растворение меди погружением отходов в медно-кальциевый сплав и растворение меди в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С, медьсодержащие отходы предварительно под давлением 70-100 МПа прессуют в брикеты, которые затем подвергают вакуумному отжигу при температуре 720-750°С.
Медьсодержащие отходы в виде лома и стружки образуются в большом количестве при изготовлении сверхпроводящих проводов. Стружка меди может быть получена из лома путем известных способов обработки резанием.
Нижний предел усилия прессования стружки в брикеты выбран достаточным для получения брикетов, не склонных к рассыпанию. Верхний предел — из условия рассыпания брикетов на отдельные элементы стружки при погружении в расплав медно-кальциевого сплава. Предельные значения интервала подобраны экспериментально с учетом заявляемого интервала температуры последующего вакуумного отжига.
При вакуумном отжиге происходит повышение прочности брикетов за счет частичного спекания. Температура вакуумного отжига выбрана таким образом, чтобы, с одной стороны, нижний ее предел был выше температуры электролиза для удаления легколетучих жидкостей, например, смазочно-охлаждающей, а, с другой стороны, весь заявляемый интервал в целом, подобранный экспериментально, способствовал формированию связей между элементами стружки в брикете, легко разрывающихся при погружении в расплав медно-кальциевого сплава.
При погружении подготовленных в заявляемой последовательности при заявляемых условиях медьсодержащих отходов в электролизер происходит их нагрев и рассыпание на элементы стружки, имеющие развитую поверхность. Поэтому время растворения меди сокращается до 15 мин.
Таким образом, предлагаемый способ, в отличие от ближайшего аналога, сокращает время растворения меди и исключает опасность активного взаимодействия смазочно-охлаждающей жидкости или жидкости для прессования с солевым и металлическим расплавами в процессе электролиза.
Совокупность существенных признаков заявляемого способа при анализе научно-технической и патентной литературы не выявлена, что подтверждает изобретательский уровень заявляемого технического решения.
Исходную стружку меди в виде путанки, полученную обработкой резанием при изготовлении сверхпроводящих материалов, с остатками смазочно-охлаждающей жидкости и механической примеси ниобий-титанового сплава (НТ47) предварительно обезжиривают в водном растворе моющего средства с концентрацией 0,05-0,07 кг/л при 70-80°С в течение 10-15 мин и промывают в горячей воде при 40-60°С в течение 3-5 мин. Промывают в холодной воде в течение не менее 3 мин. Затем осуществляют сушку. Далее стружку прессуют при давлении около 85 МПа с получением цилиндрических брикетов диаметром 190 мм и высотой 100-150 мм. Затем брикеты отжигают в вакууме при остаточном давлении 13,3 Па (0,1 мм рт.ст.) и температуре 720-750°С. Полученные брикеты имеют прочность, достаточную для их транспортировки и загрузки в электролизер.
При загрузке в медно-кальциевый сплав работающего электролизера брикеты массой 4,8-6,2 кг растворяются в течение 1-2 мин. Процесс растворения брикетов протекает спокойно, с небольшим газовыделением за счет выхода воздуха из пор. Нерастворившиеся остатки ниобий-титанового сплава извлекают из электролизера вместе со шламами.
Способ утилизации медьсодержащих отходов, включающий обезжиривание стружки, промывку в воде, сушку, растворение меди погружением корзины с ломом в медно-кальциевый сплав в процессе электролиза кальция при температуре 650-715°С, отличающийся тем, что растворение меди проводят из брикетов, полученных из медной стружки путем прессования и последующего вакуумного отжига при температуре 720-750°С.
Источник
Технология, условия и основные способы переработки лома меди
 |
|
Медью называется тяжелое, пластичное, переходное, ковкое и мягкое вещество, имеющее золотисто-розовый либо розовый цвет и относящееся к категории цветных металлов. С давних пор и до настоящего времени медь активно используется человеком в различных видах деятельности, поскольку является очень пластичным металлом и обладает высокой электро- и теплопроводностью. Медь применяют для изготовления проводов и силовых кабелей, в компьютерных кулерах, радиаторах кондиционирования, охлаждения и отопления, а также в производстве трубопроводов, предназначенных для холодной и горячей воды и транспортировки бытового газа. Кроме этого, она используется в архитектуре, ювелирном деле, кожевенной и пищевой промышленности, судостроении, авиаконструкции, приборостроении и даже фармацевтике. Также на основе меди образовывается множество сплавов.
Однако медь является не только одним из самых востребованных, но и одним из самых дорогих металлов, поскольку ее добыча из природных источников является достаточно сложным процессом и отрицательно влияет на состояние окружающей среды. Именно поэтому зачастую медь получают путем вторичной переработки. При этом различный лом меди имеет различную ценность.
Наиболее ценным ломом следует считать медный провод, очищенный механическим путем. Также значительную ценность представляет прокатная медь, поскольку ее переработка не требует значительных затрат. Медь, использовавшаяся в электротехнической отрасли, практически не имеет примесей и поэтому также оценивается на пунктах приема меди достаточно высоко.
Не слишком высокой ценностью обладает медная стружка, поскольку в ее составе можно встретить примеси железа и алюминия. Лом теплообменного оборудования засорен карбонатами металлов, и поэтому также не особо ценен. Отрезки и отходы кабельной продукции довольно часто засорены бумагой, полимерной и резиновой изоляцией, а также железом.
После того как осуществляется прием меди на специальных пунктах, ее отправляют на переработку. Переработка производится на специально отведенных площадках либо на этих же пунктах приема.
Процесс переработки начинается с сортировки меди и ее первичной обработки. В процессе первичной обработки лом меди отделяют от различных примесей с помощью специального конвейера. На конце данного конвейера расположено специальное устройство, которое способствует удалению мусора.
После первичной переработки медь поступает на ленточный конвейер с целью снятия с ее поверхности чистых металлов. Затем медь отправляют на металлургические предприятия, на которых происходит удаление слабомагнитных медных сплавов.
Также лом меди активно используется для производства медного купороса. Процесс такой переработки начинается с избавления меди от примесей (металлического цинка, трехокиси мышьяка и сурьмы) в процессе выплавления. Затем медь охлаждают, и она становится пористой. При этом процессе происходит быстрое выделение газов при внезапном затвердевании меди. Следующим этапом является растворение меди в серной кислоте при продувании воздухом. Значительным недостатком данного этапа являются большие эксплуатационные затраты и малая скорость процесса. Образовавшийся медный купорос для полной готовности следует высушить и кристаллизовать. Кристаллизация купороса происходит с помощью специального кристаллизатора непрерывного действия с воздушным охлаждением раствора, а сушка – с помощью специальной барабанной сушилки.
В последние годы получила распространение тенденция к ухудшению качества лома меди, поскольку ранее пункты приема работали в основном с промышленными поставщиками, а на сегодняшний день их постоянными клиентами являются частные лица, приносящие амортизационный лом низкого качества.
Однако, несмотря на данную тенденцию, рынок по приему и переработке лома меди с каждым годом все более и более расширяется, что, в свою очередь, активно способствует увеличению количества меди, используемой повторно, и снижает истощение земельных ресурсов.
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _
 |
 |
 |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
|
 НОВОСТИ |
| |
Электрический мини-самосвал своими руками
