Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия

В. Г. Лобанов, доцент, канд. техн. наук, эл. почта: v.g.lobanov@urfu.ru
С. Э. Полыгалов, старший преподаватель, инженер, эл. почта: sergey.polygalov@urfu.ru
С. В. Мамяченков, заведующий кафедрой «Металлургия цветных металлов», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: svmamyachenkov@yandex.ru

ООО «IMG-Engineering», Москва, Россия

Н. Б. Хмелев, директор по развитию
Ф. Ф. Мельник, ведущий менеджер-технолог

Рассмотрена проблема повышения эффективности начальной стадии переработки медеэлектролитных шламов — окислительного выщелачивания меди. Металлическая медь — основной компонент шлама. Суммарное содержание элементной и халькогенидной меди в шламе на разных предприятиях может достигать 20–30 %. Селективное и максимально полное выщелачивание меди на начальной стадии позволяет существенно сократить массу шлама, упростить получение благородных металлов, селена и теллура. Показаны преимущества и недостатки известных и применяемых на практике методов обезмеживания: аэрационного низкотемпературного, автоклавного, электрохимического, с наложением переменного тока, нитрит-процесса, сульфатизации. Для интенсификации длительного и затратного процесса предложено использовать выщелачивающую систему, содержащую раствор серной кислоты и пероксида водорода, в качестве окислителя. Приведены термодинамические показатели возможных превращений в системе «металлическая медь – серная кислота» с разными вариантами окислителей, применяемых в условиях меде- электролитного производства. Рассмотрены особенности приготовления и использования выщелачивающих растворов на основе серной кислоты и пероксида водорода, позволяющих достичь максимальной степени целевого использования пероксида. В качестве приема, обеспечивающего полноту участия реактива в обезмеживании, предложено готовить смесь концентрированных серной кислоты и пероксида водорода и вводить образующуюся мононадсерную кислоту в процесс при пониженной температуре. Приведены результаты опытов, целью которых являлась оценка укрупненных показателей обезмеживания частной пробы медеэлектролитного шлама в присутствии пероксида водорода. Установлено, что при комнатной температуре за 30–45 мин при использовании предложенной выщелачивающей системы степень обезмеживания достигает 90–92 %.

1. Жмурова В. В. Гидрохимическая очистка золотосодержащих катодных осадков от примесей тяжелых цветных металлов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24, № 5. С. 1126–1136. DOI: 10.21285/1814-3520-2020-5-1126-1136
2. Выдыш С. О., Богатырева Е. В., Галиева Ж. Н., Семенов А. А. Исследование совместного извлечения меди и серебра из шлама электролитического рафинирования вторичной меди. Часть 2 // Металлург. 2023. № 6. С. 106–114.
3. Выдыш С. О., Богатырева Е. В., Галиева Ж. Н., Семенов А. А. Исследование совместного извлечения меди и серебра из шлама электролитического рафинирования вторичной меди. Часть 1 // Металлург. 2023. № 5. С. 89–97.
4. Шевляков Ф. Б., Насыров И. Ш., Умергалин Т. Г. Влияние гидродинамического режима на восстановление компонентов медно-аммиачного раствора // Сетевое издание «Нефтегазовое дело». 2020. № 5. С. 107–121. DOI: 10.17122/ogbus-2020-5-107-121
5. Юсупов У. С., Усманкулов О. Н., Муминов Ф. Ю. Разработка технологии извлечения цветных и драгоценных металлов из вторичного сырья // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2023. № 6-1 (111). С. 42–45. DOI: 10.32743/UniTech.2023.111.6.15641
6. Молдурушку М. О. Растворимость цветных металлов в растворах выщелачивания отходов // Природные ресурсы, среда и общество. 2020. № 3 (7). С. 72, 73. DOI: 10.24411/2658-4441-2020-10030
7. Жмурова В. В. Сернокислотное выщелачивание меди и свинца из золотосодержащих катодных осадков // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23, № 5. С. 1023–1031. DOI: 10.21285/1814-3520-2019-5-1023-1031
8. Боярских Е. П., Брусницына Л. А., Степановских Е. И., Алексеева Т. А. Оптимизация состава медноаммиачного травильного раствора в производстве печатных плат // Бутлеровские сообщения. 2020. Т. 61, № 3. С. 36–42. DOI: 10.37952/ROI-jbc-01/20-61-2-3-36
9. Xing W. D., Lee M. S. Development of a hydrometallurgical process for the recovery of gold and silver powders from anode slime containing copper, nickel, tin, and zinc // Gold Bullettin. 2019. Vol. 52. P. 69–77. DOI: 10.1007/s13404-019-00254-0
10. Yang Hong-ying, Li Xue-jiao, Tong Lin-lin, Jin Zhe-nan et al. Leaching kinetics of selenium from copper anode slimes by nitric acid-sulfuric acid mixture // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2018. Vol. 28, Iss. 1. P. 186–192. DOI: 10.1016/S1003-6326(18)64652-7
11. Shuai Rao, Yi Liu, Dongxing Wang, Hongyang Cao et al. Pressure leaching of selenium and tellurium from scrap copper anode slimes in sulfuric acid-oxygen media // Journal of Cleaner Production. 2021. Vol. 278. 123989. DOI: 10.1016/j.jclepro. 2020.123989
12. Shuai Rao, Dongxing Wang, Hongyang Cao, Wei Zhu et al. Hydrothermal oxidative leaching of Cu and Se from copper anode slime in a diluted H₂SO₄ solution // Separation and Purification Technology. 2022. Vol. 300. 121696. DOI: 10.1016/j.seppur.2022.121696
13. Kurniawan Kurniawan, Jae-chun Lee, Jonghyun Kim, Ha Bich Trinh, Sookyung Kim. Augmenting metal leaching from copper anode slime by sulfuric acid in the presence of manganese(IV) oxide and graphite // Hydrometallurgy. 2021. Vol. 205. 105745. DOI: 10.1016/j.hydromet.2021.105745
14. Гаев А. И. Извлечение благородных и редких элементов из шламов. — Свердловск – Москва : Металлургиздат, 1940. — 220 с.
15. Барабошкин Н. Н., Гаев А. И. Обработка электролитного шлама на Нижне-Кыштымском заводе // Цветные металлы. 1934. № 7.
16. Холманских Ю. Б., Черкасов Г. Ф., Лобанов Е. Н., Пинигин В. К. Интенсификация процесса обезмеживания медеэлектролитных шламов // Цветные металлы. 1970. № 7. С. 29, 30.
17. Hoffman J. Process and engineering considerations in the pressure. Leaching of copper refinery slimes // EPD Congress 2000 as held at the 2000 TMS Annual Meeting. Nashville, TN. USA. 2000. P. 397–410.
18. Сошникова Л. А., Купченко М. М. Переработка медеэлектролитных шламов. — М. : Металлургия, 1978. — 200 с.
19. Масленицкий И. Н., Чугаев Л. Г. Металлургия благородных металлов. — М. : Металлургия, 1987. — 366 с.
20. Dönmez B., Çelik C., Çolak S., Yartaşi A. Dissolution optimization of copper from anode slime in H2SO4 solutions // Industrial and Engineering Chemistry Research. 1998. Vol. 37, Iss. 8. P. 3382– 3387.
21. Шубинок А. В., Кузьменко Т. С. Об аэрационном обезмеживании медеэлектролитного шлама // Цветные металлы. 1984. № 1. С. 16–18.
22. Мастюгин С. А., Волкова Н. А., Набойченко С. С., Ласточкина М. А. Шламы электролитического рафинирования меди и никеля. — Екатеринбург : УрФУ, 2013. — 256 с.
23. Кремко Е. Г. Совершенствование процесса сульфатизации при переработке медеэлектролитных шламов : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Свердловск : УПИ им. С. М. Кирова, 1983. — 22 с.
24. Грейвер Т. Н., Косовер В. М., Беленький А. М., Вергизова Т. В. Разработка гидрометаллургической технологии переработки медеэлектролитных шламов // Тезисы докладов IV Всесоюзного совещания по химии и технологии халькогенов и халькогенидов. Караганда, 19–21 сентября 1990.
25. Беленький А. М., Бодуэн А. Я., Петров Г. В., Паноцкий Д. А. Влияние окислителей на жидкофазную сульфатизацию меде электролитных шламов // Бюл. «Цветная металлургия». 2004. № 9. С. 17–20.
26. Лобанов Е. Н., Худяков И. Ф. Электрохимический способ обезмеживания шламов медерафинировочного про изводства // Бюл. «Цветная металлургия». 1978. № 21. С. 26, 27.
27. Палант А. А., Брюквин В. А., Левин А. М., Петрова В. А. и др. Современные гидро электрохимические технологии комплексной переработки нетрадиционных видов сырья // Институту металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова 60 лет : сб. научн. тр. — М. : Элиз, 1998. С. 91–101.
28. Шалаева Т. С., Угорец М. З., Букетов Е. А. Об электрохимическом удалении меди из медеэлектролитных шламов // ЖПХ. 1979. № 5. С. 1196–1198.
29. Кравцова Е. Д. Процессы гидрохимического окисления халькогенов и халькогенидов цветных металлов в медеэлектролитных шламах с применением нитрита натрия : автореф. дис. … канд. техн. наук. — Красноярск, 1996. — 18 с.
30 Косовер В. М., Ломоносов В. Н., Попков Е. А., Кулакова А. А. К вопросу о переработке электролитных шламов комбината «Североникель» // Тезисы докладов IV Всесоюзного совещания по химии и технологии халькогенов и халькогенидов. Караганда, 19–21 сентября 1990.
31. Худяков И. Ф., Дорошкевич А. П., Карелов С. В. Металлургия вторичных тяжелых металлов. — М. : Металлургия, 1987. — 523 с.
32. Набойченко С. С., Смирнов В. И. Гидрометаллургия меди. — М. : Металлургия, 1974. — 271 с.
33. Меклер Л. И., Ященкова В. М., Букетов Е. А. Интенсификация процесса обезмеживания медеэлектролитных шламов // Цветные металлы. 1970. № 7. С. 27–29.
34. Беренблит В. М., Бурдин В. В., Вишняков В. М., Грибель В. И. и др. Химия и технология перекиси водорода. — Л. : Химия. Ленингр. отд-ние, 1984. — 201 с.
35. Lobanov V. G., Naumov K. D., Korolev A. A. Theory of copperelectrolyte slimes decoppering in the presence of hydrogen peroxide // Materials Science and Metallurgical Technology (Materials Science Forum). 2019. Vol. 946. P. 585–590. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.946.585

36. Пат. 2578882 C2 РФ. Способ выщелачивания металлической меди / Лобанов В. Г., Мастюгин С. А., Ашихин В. В., Лебедь А. Б. и др. ; заявл. 12.12.2013 ; опубл. 27.03.2016, Бюл. № 9.