Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств
Установлены оптимальные параметры контактного вытеснения меди цинком из сульфатных медно-цинковых растворов, позволяющие интенсифицировать процесс и более полно извлечь медь из раствора. Предложена малоотходная ресурсосберегающая технология регенерации отработанных сульфатных медно-цинковых электрол...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
|---|---|
| Дата: | 2012 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут газу НАН України
2012
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127152 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств / В.В. Даценко, Э.Б. Хоботова, В.И. Ларин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 6. — С. 44-48. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860089450555506688 |
|---|---|
| author | Даценко, В.В. Хоботова, Э.Б. Ларин, В.И. |
| author_facet | Даценко, В.В. Хоботова, Э.Б. Ларин, В.И. |
| citation_txt | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств / В.В. Даценко, Э.Б. Хоботова, В.И. Ларин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 6. — С. 44-48. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Энерготехнологии и ресурсосбережение |
| description | Установлены оптимальные параметры контактного вытеснения меди цинком из сульфатных медно-цинковых растворов, позволяющие интенсифицировать процесс и более полно извлечь медь из раствора. Предложена малоотходная ресурсосберегающая технология регенерации отработанных сульфатных медно-цинковых электролитов на основе контактного вытеснения меди цинком.
Встановлено оптимальні параметри контактного витіснення міді цинком з сульфатних мідно-цинкових розчинів, що дозволяють інтенсифікувати процес та більш повно витягувати мідь з розчину. Запропоновано маловідходну ресурсозберігаючу технолог ію регенерації відпрацьованих сульфатних мідно-цинкових електролітів на основі контактного витіснення міді цинком.
The optimal parameters of copper contact displacement by zinc from copper and zinc sulfate solutions which allows to intensify the process and extract copper more fully from the solution are established. Low-waste resource saving technology of regeneration of exhaust sulfate copper-zinc electrolytes on the basis of contact displacement of copper by zinc is proposed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:22:10Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ïðè òðàâëåíèè èçäåëèé èç ìåäíûõ ñïëàâîâ
â òðàâèëüíîì ðàñòâîðå íàêàïëèâàþòñÿ ñîëè ìå-
òàëëîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ îêñèäíîé ïëåíêè,
îáðàçóþùåéñÿ ïðè íàãðåâå â ïðîöåññàõ ãîðÿ÷åé
îáðàáîòêè è îòæèãà. Ïðè ðàçìåðíîì òðàâëåíèè
ëàòóíåé ýòî â îñíîâíîì ñîëè ìåäè è öèíêà. Íà
ïðàêòèêå çàâîäñêèå î÷èñòíûå ñîîðóæåíèÿ íå
ìîãóò ðåøèòü ïðîáëåìó î÷èñòêè ãàëüâàíè÷åñêèõ
ñòîêîâ, ïîýòîìó ÷àùå âñåãî îòðàáîòàííûå òðà-
âèëüíûå ðàñòâîðû ïîñëå ðàçáàâëåíèÿ ñáðàñûâà-
þòñÿ â ïðîìûøëåííóþ êàíàëèçàöèþ, ÷òî ïðè-
âîäèò ê ïîòåðå áîëüøîãî êîëè÷åñòâà öâåòíûõ
ìåòàëëîâ è çàãðÿçíåíèþ îêðóæàþùåé ïðèðîä-
íîé ñðåäû. Íåêîòîðûå ïðåäïðèÿòèÿ íåéòðàëè-
çóþò ñòî÷íûå âîäû, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ïîëó÷à-
þòñÿ øëàìû, êîòîðûå ñêëàäèðóþòñÿ â øëàìî-
íàêîïèòåëÿõ áåç ïåðåðàáîòêè è óòèëèçàöèè.
Ïðè ðåãåíåðàöèè ìåäíî-öèíêîâûõ ñóëüôàò-
íûõ ðàñòâîðîâ áîëüøîå çíà÷åíèå ïðèîáðåòàþò
ìåòîäû êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ (öåìåíòàöèè),
êîòîðûå íàèáîëåå ýôôåêòèâíû ïðè îáðàáîòêå
êîíöåíòðèðîâàííûõ ðàñòâîðîâ [1–4]. Ðåãåíåðà-
öèÿ öåìåíòàöèåé — íàèáîëåå ïðîñòîé ïî òåõíî-
ëîãèè ïðîöåññ, êîòîðûé ïðîòåêàåò ñ âûñîêîé
ñêîðîñòüþ è íå òðåáóåò ñëîæíîãî òåõíîëîãè÷å-
ñêîãî îáîðóäîâàíèÿ. Îäíàêî ïðè êàæóùåéñÿ
ïðîñòîòå ïðîöåññû öåìåíòàöèè ÿâëÿþòñÿ ÷ðåç-
âû÷àéíî ñëîæíûìè, â ñâÿçè ñ ÷åì äî íàñòîÿùå-
ãî âðåìåíè â ëèòåðàòóðå íåò èõ àäåêâàòíîãî íà-
ó÷íîãî îïèñàíèÿ. Îïóáëèêîâàííûå êèíåòè÷å-
ñêèå ìîäåëè ÿâëÿþòñÿ îäíîôàêòîðíûìè è ïî-
çâîëÿþò îïèñûâàòü ðåàëüíûå ìíîãîìåðíûå ïðî-
öåññû öåìåíòàöèè ëèøü ïðèáëèçèòåëüíî. Èçëî-
æåííûå â ðàáîòàõ [5–7] òåîðåòè÷åñêèå ïîëîæå-
íèÿ êàñàþòñÿ ñëó÷àåâ ïðîñòîãî öåìåíòàöèîííî-
ãî ïðîöåññà, à äàííûå ïî ìíîãîêîìïîíåíòíûì
ñèñòåìàì îãðàíè÷åíû, ìåõàíèçì èõ íåäîñòàòî÷-
íî èçó÷åí.
44 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 6
Î÷èñòêà è ïåðåðàáîòêà îòõîäîâ
ÓÄÊ 621.794.42:546.56
Äàöåíêî Â.Â., Õîáîòîâà Ý.Á., Ëàðèí Â.È.
Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé àâòîìîáèëüíî-äîðîæíûé óíèâåðñèòåò
Èíòåíñèôèêàöèÿ ïðîöåññà êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè
öèíêîì è ðàçðàáîòêà ðåñóðñîñáåðåãàþùåãî ñïîñîáà
ðåãåíåðàöèè ñòî÷íûõ âîä ãàëüâàíè÷åñêèõ ïðîèçâîäñòâ
Óñòàíîâëåíû îïòèìàëüíûå ïàðàìåòðû êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè öèíêîì èç ñóëü-
ôàòíûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ðàñòâîðîâ, ïîçâîëÿþùèå èíòåíñèôèöèðîâàòü ïðîöåññ è áîëåå
ïîëíî èçâëå÷ü ìåäü èç ðàñòâîðà. Ïðåäëîæåíà ìàëîîòõîäíàÿ ðåñóðñîñáåðåãàþùàÿ òåõ-
íîëîãèÿ ðåãåíåðàöèè îòðàáîòàííûõ ñóëüôàòíûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ýëåêòðîëèòîâ íà îñ-
íîâå êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè öèíêîì.
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ðåãåíåðàöèÿ ñòî÷íûõ âîä, ìåäü, öèíê, êîíòàêòíîå âûòåñíåíèå.
Âñòàíîâëåíî îïòèìàëüí³ ïàðàìåòðè êîíòàêòíîãî âèò³ñíåííÿ ì³ä³ öèíêîì ç ñóëüôàòíèõ
ì³äíî-öèíêîâèõ ðîç÷èí³â, ùî äîçâîëÿþòü ³íòåíñèô³êóâàòè ïðîöåñ òà á³ëüø ïîâíî
âèòÿãóâàòè ì³äü ç ðîç÷èíó. Çàïðîïîíîâàíî ìàëîâ³äõîäíó ðåñóðñîçáåð³ãàþ÷ó òåõíîëî-
ã³þ ðåãåíåðàö³¿ â³äïðàöüîâàíèõ ñóëüôàòíèõ ì³äíî-öèíêîâèõ åëåêòðîë³ò³â íà îñíîâ³
êîíòàêòíîãî âèò³ñíåííÿ ì³ä³ öèíêîì.
Êëþ÷îâ³ ñëîâà: ðåãåíåðàö³ÿ ñò³÷íèõ âîä, ì³äü, öèíê, êîíòàêòíå âèò³ñíåííÿ.
� Äàöåíêî Â.Â., Õîáîòîâà Ý.Á., Ëàðèí Â.È., 2012
Öåëü íàñòîÿùåé ðàáîòû — îïðåäåëåíèå îï-
òèìàëüíûõ ïàðàìåòðîâ ïðîöåññà âîññòàíîâëåíèÿ
ìåäè öèíêîì èç ñóëüôàòíûõ ìåäíî-öèíêîâûõ
ðàñòâîðîâ äëÿ ðàçðàáîòêè ðåñóðñîñáåðåãàþùåãî
ñïîñîáà èõ ðåãåíåðàöèè. Çàäà÷è ðàáîòû — èçó-
÷åíèå îñíîâíûõ ôèçèêî-õèìè÷åñêèõ õàðàêòåðè-
ñòèê ïðîöåññà öåìåíòàöèè ìåäè ïîðîøêîì öèíêà
èç ñóëüôàòíûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ðàñòâîðîâ â çà-
âèñèìîñòè îò óñëîâèé èõ ïðîòåêàíèÿ è ðàçðàáîò-
êà ðåñóðñîñáåðåãàþùåãî ñïîñîáà ðåãåíåðàöèè îò-
ðàáîòàííûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ýëåêòðîëèòîâ.
Êîíòàêòíîå âûòåñíåíèå ìåäè öèíêîâîé ïû-
ëüþ ïðîâîäèëè èç ìîäåëüíûõ ðàñòâîðîâ ïðè
òåðìîñòàòèðîâàíèè è ïåðåìåøèâàíèè. Êîíöåí-
òðàöèè èîíîâ ìåäè è öèíêà â ìîäåëüíûõ ðàñòâî-
ðàõ, ìîëü/ë: C0
Cu2+ = 0,87; C0
Zn2+ = 0,82. Êîí-
öåíòðàöèè èîíîâ Cu(II) è Zn(II) îïðåäåëÿëè
àòîìíî-àáñîðáöèîííûì ìåòîäîì íà ñïåêòðîôîòî-
ìåòðå «Ñàòóðí» ïðè äëèíå âîëíû äëÿ öèíêà
213,9 íì, äëÿ ìåäè — 324,8 íì; ùåëü — 0,1 íì;
I = 10 ìÀ.
Ïàðàìåòðû ïðîöåññà êîíòàêòíîãî
âûòåñíåíèÿ ìåäè öèíêîì. Âûáîð öèíêà êàê
âîññòàíîâèòåëÿ ìåäè îáóñëîâëåí òåì, ÷òî èîíû
öèíêà ïðèñóòñòâóþò â îòðàáîòàííûõ òåõíîëîãè-
÷åñêèõ ðàñòâîðàõ, ïîýòîìó äîïîëíèòåëüíî íå
âíîñèòñÿ íîâûé êîìïîíåíò. Îáùàÿ êîíöåíòðà-
öèÿ äîáàâëÿåìîãî â ðàñòâîð ìåòàëëà-öåìåíòàòî-
ðà ðàññ÷èòûâàëàñü ñîãëàñíî óðàâíåíèþ Ñu2+ +
Zn0 � Cu0 + Zn2+.
Ïðè îïðåäåëåíèè îïòèìàëüíîãî ñîîòíîøå-
íèÿ êîëè÷åñòâ äîáàâëÿåìîãî öèíêà íà ñòàäèè
öåìåíòàöèè ýêñïåðèìåíòàëüíî óñòàíîâëåíî, ÷òî
áîëåå ïîëíîå âûòåñíåíèå ìåäè èç ðàñòâîðà íà-
áëþäàåòñÿ ïðè èñïîëüçîâàíèè ïîðîøêà öèíêà ñ
äèàìåòðîì ÷àñòèö 0,063–0,2 ìì ïðè ïîääåðæà-
íèè ñîîòíîøåíèÿ Ñu2+ : Zn0 = 1 : 1,36 â òå÷å-
íèå 15 ìèí [8]. Âðåìåííîå èçìåíåíèå êîíöåíòðà-
öèè èîíîâ ìåäè è öèíêà â ðàñòâîðå â ïðîöåññå
öåìåíòàöèè ïðè ðàçíûõ òåìïåðàòóðàõ ïîêàçàíî
íà ðèñ.1.
Î âûñîêîé ñêîðîñòè öåìåíòàöèè è ïîëíîòå
èçâëå÷åíèÿ ìåäè ñâèäåòåëüñòâóþò ïðåäñòàâëåí-
íûå ðèñ.1 êèíåòè÷åñêèå êðèâûå, êîòîðûå ïðàê-
òè÷åñêè ñõîäÿòñÿ â òî÷êå
= 300 ñ. Êîíöåíòðà-
öèÿ èîíîâ ìåäè íà êðèâîé 2 óìåíüøàåòñÿ ñ òå÷å-
íèåì âðåìåíè áûñòðåå, ÷åì íà êðèâîé 3, ÷òî ñâè-
äåòåëüñòâóåò î áîëåå âûñîêîé ñêîðîñòè öåìåíòà-
öèè ìåäè ïðè Ò = 298 Ê, ÷åì ïðè Ò = 303 Ê, ïðè
îäèíàêîâîì ñòåõèîìåòðè÷åñêîì ñîîòíîøåíèè
ìåäü : öèíê. Çàìåäëåíèå êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ
ìåäè ìîæíî îáúÿñíèòü ïðîòåêàíèåì ïàðàëëåëü-
íûõ ðåàêöèé: âîññòàíîâëåíèÿ èîíîâ âîäîðîäà è
ðàñòâîðåííîãî êèñëîðîäà, íà ïðîòåêàíèå êîòî-
ðûõ äîïîëíèòåëüíî ðàñõîäóåòñÿ öèíê.
Êîíöåíòðàöèÿ èîíîâ öèíêà â ðàñòâîðå âîç-
ðàñòàåò â íà÷àëüíûé ìîìåíò öåìåíòàöèè, à çà-
òåì ñòàáèëèçèðóåòñÿ, ÷òî ñâÿçàíî ñ óìåíüøåíè-
åì àêòèâíîñòè ìåòàëëà-öåìåíòàòîðà (ðèñ.1,á).
Ïîäîáíîå ÿâëåíèå îïèñàíî â ðàáîòå [9].
 ïðîöåññå êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè
ïîðîøêîì öèíêà ìîãóò îáðàçîâûâàòüñÿ áåëûå
îñàäêè, ïîêðûâàþùèå ïîâåðõíîñòü îñàäèòåëÿ è
íàðóøàþùèå åãî êîíòàêò ñ ðàñòâîðîì. Â ýòîì
ñëó÷àå â ðàñòâîðå ïðîòåêàþò ðåàêöèè ñ îáðàçî-
âàíèåì öèíêàò-èîíîâ, ïðè ãèäðîëèçå êîòîðûõ
îáðàçóåòñÿ íåðàñòâîðèìûé áåëûé îñàäîê ãèäðî-
êñèäà öèíêà. Áëàãîïðèÿòíûìè óñëîâèÿìè äëÿ
ïðîòåêàíèÿ ãèäðîëèçà èîíîâ öèíêà è îáðàçîâà-
íèÿ åãî ãèäðîêñèäà ÿâëÿåòñÿ îòñóòñòâèå â ðàñ-
òâîðå äîñòàòî÷íîãî êîëè÷åñòâà ñâîáîäíîé ñåð-
íîé êèñëîòû [10].
Òåîðåòè÷åñêè ïðîöåññ öåìåíòàöèè ìåäè
öèíêîì ïðîòåêàåò äî íåêîòîðîé ïðåäåëüíîé
êîíöåíòðàöèè èîíîâ ìåäè â ðàñòâîðå, ïðè êîòî-
ðîé ïîòåíöèàë ìåäè ñíèæàåòñÿ äî âåëè÷èíû
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 6 45
Ðèñ.1. Èçìåíåíèå êîíöåíòðàöèè èîíîâ ìåäè (à) è öèíêà (á) âî âðåìåíè ïðè öåìåíòàöèè ìåäè ïîðîøêîì öèíêà â ðàñòâîðå ñ íà-
÷àëüíîé êîíöåíòðàöèåé C0
Cu
2+ = 0,87 ìîëü/ë (à) è C0
Zn
2+ = 0,82 ìîëü/ë (á) ïðè òåìïåðàòóðå Ò, Ê: 1 — 293; 2 — 298; 3 —
303; 4 — 308.
à á
öèíêîâîãî ýëåêòðîäà, òî åñòü äî ñîñòîÿíèÿ ðàâ-
íîâåñèÿ ñèñòåìû. Êîíöåíòðàöèÿ èîíîâ ìåäè è
öèíêà â ðàñòâîðå â ñîñòîÿíèè ðàâíîâåñèÿ ðàñ-
ñ÷èòàíû ïî ôîðìóëå Íåðíñòà [11]:
ÅCu
2+
/Cu
2+ = ÅZn
2+
/Zn
2+
èëè
Å0
Cu
2+
/Cu
2+ + RT/zF (lg CCu
2+) =
= Å0
Zn
2+
/Zn2
+ + RT/zF (lg CZn
2+).
Ðåøåíèå äàííîãî óðàâíåíèÿ ïðè 298 Ê äàåò
ñëåäóþùåå âûðàæåíèå:
CCu
2+/CZn
2+ = 4,08.10–38.
 ñîñòîÿíèè ðàâíîâåñèÿ êîíöåíòðàöèÿ èî-
íîâ ìåäè â ðàñòâîðå ðàâíà
ÑCu
2+ = 4,08.10–38 CZn
2+.
Òàêèì îáðàçîì, ìîæíî ñ÷èòàòü, ÷òî êîí-
òàêòíîå âûòåñíåíèå ìåäè öèíêîì èç ñóëüôàò-
íûõ ðàñòâîðîâ èäåò äî êîíöà.
Äëÿ ïîâûøåíèÿ ýôôåêòèâíîñòè ïðîöåññà
íåîáõîäèìà ðàçâèòàÿ êàòîäíàÿ ïîâåðõíîñòü,
ñïîñîáñòâóþùàÿ óäàëåíèþ ïóçûðüêîâ ãàçîâ, ìå-
øàþùèõ ñîïðèêîñíîâåíèþ öèíêà ñ ìåäüñîäåð-
æàùèì ðàñòâîðîì, à öåìåíòèðóþùèé ìåòàëë
öèíê äîëæåí íàõîäèòüñÿ â íåçíà÷èòåëüíîì èç-
áûòêå. Óìåíüøåíèå âîçäåéñòâèÿ ýòèõ ôàêòîðîâ
äîñòèãàåòñÿ èñïîëüçîâàíèåì öèíêà ñ õîðîøî
ðàçâèòîé ïîâåðõíîñòüþ (d = 0,063–0,2 ìì) ïðè
íåçíà÷èòåëüíîì åãî èçáûòêå ïî ñðàâíåíèþ ñî
ñòåõèîìåòðè÷åñêèì êîëè÷åñòâîì.
Êèíåòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè êîí-
òàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè öèíêîì.
Ïðîöåññ öåìåíòàöèè ìåòàëëîâ îïðåäåëÿåòñÿ
äâóìÿ ïîñëåäîâàòåëüíûìè ïðîöåññàìè: äèôôó-
çèåé ðåàãèðóþùåãî âåùåñòâà ê ïîâåðõíîñòè
ðàçäåëà è ñîáñòâåííî õèìè÷åñêîé ðåàêöèåé.
Ïðîòåêàíèå ðåàêöèè â äèôôóçèîííîé èëè êè-
íåòè÷åñêîé îáëàñòè çàâèñèò îò íåñêîëüêèõ
ôàêòîðîâ, ñðåäè êîòîðûõ îñíîâíûìè ÿâëÿþòñÿ
òåìïåðàòóðà è ïåðåìåøèâàíèå ðàñòâîðà. Èçìå-
íåíèå ëèìèòèðóþùåé ñòàäèè ðåàêöèè ñ ðîñòîì
òåìïåðàòóðû ñâÿçàíî ñ òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòüþ ñêîðîñòè äèôôóçèè è ñêîðîñòè ðåàê-
öèè.  ýòîì ñëó÷àå íà çàâèñèìîñòÿõ ln k –
1/T ìîæíî âûäåëèòü ó÷àñòêè ñ ðàçíûìè íà-
êëîíàìè. Ïðè öåìåíòàöèè ìåäè öèíêîì íàáëþ-
äàþòñÿ äâà ïðÿìîëèíåéíûõ ó÷àñòêà çàâèñèìî-
ñòåé ln k – 1/T (ðèñ.2), ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î
ñìåíå ïðèðîäû ëèìèòèðóþùåé ñòàäèè ïðîöåñ-
ñà ïðè ïîâûøåíèè òåìïåðàòóðû. Äî òåìïåðàòó-
ðû 303 Ê ëèìèòèðóþùåé ñòàäèåé ÿâëÿåòñÿ êè-
íåòè÷åñêèé ïðîöåññ, â îáëàñòè Ò � 303 Ê ïðî-
öåññ ïåðåõîäèò â îáëàñòü ñìåøàííîãî äèôôó-
çèîííî-êèíåòè÷åñêîãî êîíòðîëÿ.
Íà îñíîâå ðàñ÷åòà êîíñòàíòû ðàâíîâåñèÿ
ïðîöåññà êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè ïî óðàâ-
íåíèþ K = CZn
2+/CCu
2+ îïðåäåëåíà âåëè÷èíà
èçìåíåíèÿ èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêîãî ïîòåíöèà-
ëà ïðîöåññà:
lg K = –�G/2,3 (R T)
èëè
�G = –2,3 R T lg K, Äæ/ìîëü.
Ðåçóëüòàòû ðàñ÷åòîâ êîíñòàíòû ðàâíîâåñèÿ
è èçìåíåíèÿ èçîáàðíî-èçîòåðìè÷åñêîãî ïîòåí-
öèàëà êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè öèíêîì â
çàâèñèìîñòè îò òåìïåðàòóðû ïðèâåäåíû â
òàáëèöå. Íàèáîëüøåå ñìåùåíèå ðàâíîâåñèÿ â
íàïðàâëåíèè êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè çà-
ðåãèñòðèðîâàíî ïðè óâåëè÷åíèè òåìïåðàòóðû îò
293 äî 298 Ê. Ïîýòîìó íà ïðàêòèêå ðåêîìåíäî-
âàíî ïîääåðæàíèå òåìïåðàòóðû 298 Ê, ÷òî ïî-
çâîëÿåò áîëåå ïîëíî èçâëå÷ü ìåäü èç ñóëüôàò-
íîãî ðàñòâîðà.
Ñïîñîá ðåãåíåðàöèè îòðàáîòàííûõ
ìåäíî-öèíêîâûõ ñóëüôàòíûõ ðàñòâîðîâ
íà îñíîâå êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìå-
äè öèíêîì. Ðåçóëüòàòû èçó÷åíèÿ ôèçèêî-õè-
ìè÷åñêèõ ñâîéñòâ ìåäíî-öèíêîâûõ ñóëüôàòíûõ
ðàñòâîðîâ ïîëîæåíû â îñíîâó ðàçðàáîòêè ðåñóð-
46 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 6
Ðèñ.2. Çàâèñèìîñòü ln k – 1/T â êèíåòè÷åñêîé è äèôôóçè-
îííîé îáëàñòÿõ ïðè öåìåíòàöèè ìåäè öèíêîì ñ íà÷àëüíîé
êîíöåíòðàöèåé C0
Cu
2+ = 0,87 ìîëü/ë.
Òåìïåðàòóðà, Ê K �G, êÄæ/ìîëü
293 270,916 –13,624
298 861,047 –19,624
303 866,065 –19,971
308 876,82 –20,337
ñîñáåðåãàþùåãî ñïîñîáà ðåãåíåðàöèè îòðàáîòàí-
íûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ýëåêòðîëèòîâ [8]. Áûëè
îïðåäåëåíû îñíîâíûå ñòàäèè ñïîñîáà ðåãåíåðà-
öèè ñóëüôàòíîãî òðàâèëüíîãî ðàñòâîðà ëàòóíåé,
ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ.3. Ïðåäëàãàåìûé ñïîñîá
çàêëþ÷àåòñÿ â ðåãåíåðàöèè îòðàáîòàííûõ ìåä-
íî-öèíêîâûõ ðàñòâîðîâ, êîòîðûå èç åìêîñòè 1
ïîñòóïàþò íà ïåðâóþ ñòóïåíü î÷èñòêè â îòäåëå-
íèå 2 äëÿ êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ èîíîâ ìåäè
ïîðîøêîì öèíêà, ïîñòóïàþùèì ÷åðåç äîçàòîð 3
èç ðåçåðâóàðà 4. Öåìåíòàöèþ ìåäè â îòäåëåíèè
2 ïðîâîäÿò ïðè ïåðåìåøèâàíèè è ïðè ïîñòîÿí-
íîé òåìïåðàòóðå 298 Ê ñ èñïîëüçîâàíèåì òåðìî-
ðåãóëÿòîðà 5. Îñàäîê ìåòàëëè÷åñêîé ìåäè ïî-
ñëå äåêàíòàöèè è îòñòàèâàíèÿ â îòñòîéíèêå-ðàñ-
ïðåäåëèòåëå 6 îòïðàâëÿþò íà óòèëèçàöèþ. Âîñ-
ñòàíîâëåííûé ìåòîäîì öåìåíòàöèè îñàäîê èçó-
÷åí ìåòîäîì ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàëèçà; îí èìå-
åò ñëåäóþùèé ñîñòàâ: Cu, êóïðèò Cu2O è
3Zn(OH)2
.ZnSO4
.5H2O.
Ïîòîê ôèëüòðàòà öèíêîâîãî êóïîðîñà èç
îòñòîéíèêà-ðàñïðåäåëèòåëÿ 6 íàñîñîì 7 íà-
ïðàâëÿþò â ýëåêòðîëèçåð 8 äëÿ âûäåëåíèÿ
öèíêà. Ïðîöåññ ïðîâîäÿò ïðè èíòåíñèâíîì ïå-
ðåìåøèâàíèè ðàñòâîðà, òàê êàê ñêîðîñòü âûäå-
ëåíèÿ öèíêà â òàêèõ ðàñòâîðàõ îãðàíè÷åíà ñòà-
äèåé òðàíñïîðòà ðàçðÿæàþùèõñÿ ÷àñòèö ê êà-
òîäó. Âîññòàíîâëåííûé â êàìåðå 8 öèíê îòäå-
ëÿþò îò ðàñòâîðà è íàïðàâëÿþò íà ðåãåíåðà-
öèþ â îòäåëåíèå 2.
Ïðè ýëåêòðîëèçå ðàñòâîðà öèíêîâîãî êóïî-
ðîñà ïðîèñõîäèò íå òîëüêî âûäåëåíèå öèíêà íà
êàòîäå, íî è íàðàáîòêà â àíîäíîì ïðîñòðàíñòâå
ñåðíîé êèñëîòû. Ïîýòîìó îñòàâøèéñÿ â êàìåðå
8 ðàñòâîð, ñîäåðæàùèé ñóëüôàò-èîíû, îòêà÷èâà-
þò íàñîñîì 9 â âàêóóìíûé èñïàðèòåëü 10, ãäå
îáúåì ðàñòâîðà ñåðíîé êèñëîòû â ðàñòâîðå äîâî-
äÿò äî çíà÷åíèÿ, òðåáóåìîãî â òåõíîëîãè÷åñêîì
ïðîöåññå. Ïîñëå ýòîãî ïîëó÷åííûé ðàñòâîð êèñ-
ëîòû êîððåêòèðóþò êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé
êèñëîòîé (96 %) äî çíà÷åíèé, òðåáóåìûõ òåõíî-
ëîãè÷åñêèì ðåãëàìåíòîì, è âîçâðàùàþò â òåõíî-
ëîãè÷åñêèé ïðîöåññ.
Ñïîñîá êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè öèí-
êîì èç ñóëüôàòíûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ðàñòâîðîâ
ïðîñò â îñóùåñòâëåíèè, èìååò âûñîêèå ñêîðîñòè
õèìè÷åñêèõ ïðåâðàùåíèé íà ñòàäèÿõ òåõíîëîãè-
÷åñêîãî ïðîöåññà, ïîëíîòó îñàæäåíèÿ èîíîâ ìå-
äè (²²) èç îòðàáîòàííûõ ýëåêòðîëèòîâ, çàìêíó-
òîñòü öèêëà òðàâëåíèå — ðåãåíåðàöèÿ; ÿâëÿåò-
ñÿ ìàëîîòõîäíûì è ýêîíîìè÷íûì, òàê êàê íå
òðåáóåò äîïîëíèòåëüíîãî ðàñõîäà õèìè÷åñêèõ
ðåàãåíòîâ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ñòàäèé.
Âûâîäû
 ðåçóëüòàòå èçó÷åíèÿ ïðîöåññà âûòåñíåíèÿ
ìåäè öèíêîì èç ñóëüôàòíûõ ðàñòâîðîâ îïðåäå-
ëåíî: à) ïîâûøåíèå ýôôåêòèâíîñòè öåìåíòàöèè
ìåäè èç ñóëüôàòíûõ ðàñòâîðîâ ïðè èñïîëüçîâà-
íèè â êà÷åñòâå öåìåíòàòîðà ïîðîøêà öèíêà ñ
äèàìåòðîì ÷àñòèö 0,063–0,2 ìì ïðè ïîääåðæà-
íèè ñîîòíîøåíèÿ Ñu2+ : Zn0 = 1 : 1,36 è Ò =
298 Ê; á) ìåõàíèçì êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìå-
äè öèíêîì èç ñóëüôàòíûõ ðàñòâîðîâ, âêëþ÷àþ-
ùèé îñíîâíóþ è ïàðàëëåëüíûå ðåàêöèè: âîññòà-
íîâëåíèå èîíîâ âîäîðîäà è ðàñòâîðåííîãî êèñ-
ëîðîäà, îáðàçîâàíèå öèíêàò-èîíîâ, òîðìîçÿùèõ
îñíîâíîé ïðîöåññ; â) èçìåíåíèå ïðèðîäû ëèìè-
òèðóþùåé ñòàäèè öåìåíòàöèè ìåäè öèíêîì èç
êèíåòè÷åñêîé â äèôôóçèîííî-êèíåòè÷åñêóþ îá-
ëàñòü ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû; ã) îïòèìàëü-
íûå ïàðàìåòðû êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè
öèíêîì è îáîñíîâàíà åãî ýôôåêòèâíîñòü.
Ðàçðàáîòàí ìàëîîòõîäíûé ðåñóðñîñáåðåãàþ-
ùèé òåõíîëîãè÷åñêèé ñïîñîá ðåãåíåðàöèè îòðà-
áîòàííûõ ñóëüôàòíûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ðàñòâî-
ðîâ íà îñíîâå êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ ìåäè
öèíêîì. Îïðåäåëåíû è îïòèìèçèðîâàíû îñíîâ-
íûå åãî ñòàäèè, ïîçâîëÿþùèå èíòåíñèôèöèðî-
âàòü öåìåíòàöèþ è ïðîâåñòè áîëåå ïîëíîå èç-
âëå÷åíèå ìåäè èç ðàñòâîðà.
 ñîâðåìåííûõ óñëîâèÿõ óñèëèÿ ïðîìûø-
ëåííûõ ïðåäïðèÿòèé ïðè óòèëèçàöèè îòõîäîâ
äîëæíû áûòü íàïðàâëåíû íå òîëüêî íà ìèíè-
ìèçàöèþ îáðàçîâàíèÿ îòõîäîâ, íî è íà âûäåëå-
íèå èç íèõ öåííûõ êîìïîíåíòîâ, èõ ðåöèðêó-
ëÿöèþ è âòîðè÷íîå èñïîëüçîâàíèå. Ýòî ìîæåò
áûòü äîñòèãíóòî òîëüêî íà îñíîâå êîîðäèíàöèè
íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé â îáëàñòè óòèëèçàöèè
ïðîìûøëåííûõ îòõîäîâ è çàùèòû îêðóæàþ-
ùåé ïðèðîäíîé ñðåäû, ïðîâåäåíèÿ íàó÷íûõ
èññëåäîâàíèé ñâîéñòâ îòõîäîâ, îïòèìèçàöèè
ñòàäèé èõ ïåðåðàáîòêè, êîìïëåêñíîñòè èñïîëü-
çîâàíèÿ ïåðâè÷íîãî è âòîðè÷íîãî ñûðüÿ, âíå-
äðåíèÿ ìàëîîòõîäíûõ ðåñóðñîñáåðåãàþùèõ
òåõíîëîãèé.
Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 6 47
Ðèñ.3. Ñõåìà ñïîñîáà ïîëó÷åíèÿ ìåäè ïðè ðåãåíåðàöèè îòðà-
áîòàííûõ ìåäíî-öèíêîâûõ ñóëüôàòíûõ ðàñòâîðîâ: 1 — åì-
êîñòü ñ îòðàáîòàííûì ìåäíî-öèíêîâûì ýëåêòðîëèòîì; 2 — îò-
äåëåíèå êîíòàêòíîãî âûòåñíåíèÿ èîíîâ ìåäè; 3 — äîçàòîð; 4
— ðåçåðâóàð ñ öèíêîâûì ïîðîøêîì; 5 — òåðìîðåãóëÿòîð; 6
— îòñòîéíèê-ðàñïðåäåëèòåëü; 7, 9 — íàñîñû; 8 — ýëåêòðîëè-
çåð; 10 — âàêóóìíûé èñïàðèòåëü.
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû
1. Ñìèðíîâ À.Ä. Ìåòîäû ôèçèêî-õèìè÷åñêîé î÷èñò-
êè âîäû. Î÷èñòêà ïðèðîäíûõ è ñòî÷íûõ âîä : Îá-
çîð. èíôîðì. — Ì. : ÂÈÒÈÖ, 1985. — Âûï. 18.
— 112 ñ.
2. Èëüèí Â.È. Óòèëèçàöèÿ öâåòíûõ ìåòàëëîâ èç
ñòî÷íûõ âîä ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé ýëåêòðî-
õèìè÷åñêèì ñïîñîáîì // Èçâ. âóçîâ. Öâ. ìåòàë-
ëóðãèÿ. — 2002. — ¹ 6. — Ñ. 4–7.
3. Óäàëåíèå ìåòàëëîâ èç ñòî÷íûõ âîä. Íåéòðàëèçà-
öèÿ è îñàæäåíèå / Ïîä ðåä. Äæ.Ê.Êóøíè. — Ì. :
Ìåòàëëóðãèÿ, 1987. — 176 ñ.
4. Çàïîëüñêèé À.Ê., Îáðàçöîâ Â.Â. Êîìïëåêñíàÿ ïå-
ðåðàáîòêà ñòî÷íûõ âîä ãàëüâàíè÷åñêîãî ïðîèçâîä-
ñòâà. — Êèåâ : Òåõíèêà, 1989. — 199 ñ.
5. Àëêàöåâ Ì.È. Ïðîöåññû öåìåíòàöèè â öâåòíîé ìå-
òàëëóðãèè. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ, 1981. — 116 ñ.
6. Çåëèêìàí À.Í., Âîëüäìàí Ã.Ì., Áåëÿåâñêàÿ Ë.Â.
Òåîðèÿ ãèäðîìåòàëëóðãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ. — Ì. :
Ìåòàëëóðãèÿ, 1975. — 504 ñ.
7. Ïàøàÿí À.À., Ðîåâà Í.Í. Õèìèêî-ýêîëîãè÷åñêèå è
ýêîíîìè÷åñêèå àñïåêòû ðåãåíåðàöèîííîé óòèëèçà-
öèè ìåäü ñîäåðæàùèõ ãàëüâàíè÷åñêèõ ðàñòâîðîâ
// Âåñò. Ìåæäóíàð. àêàä. íàóê ýêîëîãèè è áåçîïàñ-
íîñòè æèçíåäåÿòåëüíîñòè (ÌÀÍÝÁ). — 2008. —
Ò. 13, ¹ 2. — Ñ. 20–25.
8. Äàöåíêî Â.Â. Î÷èñòêà ïðîìûøëåííûõ ïðîìûâíûõ
âîä îò èîíîâ ìåäè è öèíêà // Ñá. íàó÷. òð. XIX
Ìåæäóíàð. íàó÷.-òåõí. êîíô. «Ýêîëîãè÷åñêàÿ è
òåõíîãåííàÿ áåçîïàñíîñòü. Îõðàíà âîäíîãî è âîç-
äóøíîãî áàññåéíîâ. Óòèëèçàöèÿ îòõîäîâ». —
Õàðüêîâ : ÓêðÂÎÄÃÅÎ, 2011. — Ñ. 70–76.
9. Ñèòòèã Ì. Èçâëå÷åíèå ìåòàëëîâ è íåîðãàíè÷åñêèõ
ñîåäèíåíèé èç îòõîäîâ. — Ì. : Ìåòàëëóðãèÿ,
1985. — 403 ñ.
10. Åïèñêîïîñÿí Ì.Ë., Êàêîâñêèé È.À. Èçó÷åíèå êèíå-
òèêè öåìåíòàöèè ìåäè è ñåðåáðà ìåòàëëè÷åñêèì æå-
ëåçîì èç ñóëüôàòíûõ ðàñòâîðîâ // Èçâ. âóçîâ. Öâ.
ìåòàëëóðãèÿ. — 1966. — Ò. 9, ¹ 1. — Ñ. 34–40.
11. Ñïðàâî÷íèê õèìèêà / Ïîä ðåä. Þ.Þ.Ëóðüå. —
Ì.; Ë. : Õèìèÿ, 1964. — Ò. 3. — 1006 ñ.
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 03.10.12
48 Ýíåðãîòåõíîëîãèè è ðåñóðñîñáåðåæåíèå. 2012. ¹ 6
Datsenko V.V., Khobotova E.B., Larin V.I.
Kharkov National Automobile and Highway University, Ukraine
The Intensification of Copper Displacement by Zinc
and the Development of Resource Saving Regeneration Method
of Galvanic Productions Sewage
The optimal parameters of copper contact displacement by zinc from copper and zinc sul-
fate solutions which allows to intensify the process and extract copper more fully from
the solution are established. Low-waste resource saving technology of regeneration of ex-
haust sulfate copper-zinc electrolytes on the basis of contact displacement of copper by
zinc is proposed.
Key words: waste waters regeneration, copper, zinc, contact displacement.
Received October 3, 2012
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-127152 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3482 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:22:10Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут газу НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Даценко, В.В. Хоботова, Э.Б. Ларин, В.И. 2017-12-10T19:19:53Z 2017-12-10T19:19:53Z 2012 Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств / В.В. Даценко, Э.Б. Хоботова, В.И. Ларин // Энерготехнологии и ресурсосбережение. — 2012. — № 6. — С. 44-48. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0235-3482 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127152 621.794.42:546.56 Установлены оптимальные параметры контактного вытеснения меди цинком из сульфатных медно-цинковых растворов, позволяющие интенсифицировать процесс и более полно извлечь медь из раствора. Предложена малоотходная ресурсосберегающая технология регенерации отработанных сульфатных медно-цинковых электролитов на основе контактного вытеснения меди цинком. Встановлено оптимальні параметри контактного витіснення міді цинком з сульфатних мідно-цинкових розчинів, що дозволяють інтенсифікувати процес та більш повно витягувати мідь з розчину. Запропоновано маловідходну ресурсозберігаючу технолог ію регенерації відпрацьованих сульфатних мідно-цинкових електролітів на основі контактного витіснення міді цинком. The optimal parameters of copper contact displacement by zinc from copper and zinc sulfate solutions which allows to intensify the process and extract copper more fully from the solution are established. Low-waste resource saving technology of regeneration of exhaust sulfate copper-zinc electrolytes on the basis of contact displacement of copper by zinc is proposed. ru Інститут газу НАН України Энерготехнологии и ресурсосбережение Очистка и переработка отходов Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств Інтенсифікація процесу контактного витіснення міді цинком та розробка ресурсозберігаючого способу регенерації стічних вод гальванічних виробництв The Intensification of Copper Displacement by Zinc and the Development of Resource Saving Regeneration Method of Galvanic Productions Sewage Article published earlier |
| spellingShingle | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств Даценко, В.В. Хоботова, Э.Б. Ларин, В.И. Очистка и переработка отходов |
| title | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств |
| title_alt | Інтенсифікація процесу контактного витіснення міді цинком та розробка ресурсозберігаючого способу регенерації стічних вод гальванічних виробництв The Intensification of Copper Displacement by Zinc and the Development of Resource Saving Regeneration Method of Galvanic Productions Sewage |
| title_full | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств |
| title_fullStr | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств |
| title_full_unstemmed | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств |
| title_short | Интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств |
| title_sort | интенсификация процесса контактного вытеснения меди цинком и разработка ресурсосберегающего способа регенерации сточных вод гальванических производств |
| topic | Очистка и переработка отходов |
| topic_facet | Очистка и переработка отходов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/127152 |
| work_keys_str_mv | AT dacenkovv intensifikaciâprocessakontaktnogovytesneniâmedicinkomirazrabotkaresursosberegaûŝegosposobaregeneraciistočnyhvodgalʹvaničeskihproizvodstv AT hobotovaéb intensifikaciâprocessakontaktnogovytesneniâmedicinkomirazrabotkaresursosberegaûŝegosposobaregeneraciistočnyhvodgalʹvaničeskihproizvodstv AT larinvi intensifikaciâprocessakontaktnogovytesneniâmedicinkomirazrabotkaresursosberegaûŝegosposobaregeneraciistočnyhvodgalʹvaničeskihproizvodstv AT dacenkovv íntensifíkacíâprocesukontaktnogovitísnennâmídícinkomtarozrobkaresursozberígaûčogosposoburegeneracíístíčnihvodgalʹvaníčnihvirobnictv AT hobotovaéb íntensifíkacíâprocesukontaktnogovitísnennâmídícinkomtarozrobkaresursozberígaûčogosposoburegeneracíístíčnihvodgalʹvaníčnihvirobnictv AT larinvi íntensifíkacíâprocesukontaktnogovitísnennâmídícinkomtarozrobkaresursozberígaûčogosposoburegeneracíístíčnihvodgalʹvaníčnihvirobnictv AT dacenkovv theintensificationofcopperdisplacementbyzincandthedevelopmentofresourcesavingregenerationmethodofgalvanicproductionssewage AT hobotovaéb theintensificationofcopperdisplacementbyzincandthedevelopmentofresourcesavingregenerationmethodofgalvanicproductionssewage AT larinvi theintensificationofcopperdisplacementbyzincandthedevelopmentofresourcesavingregenerationmethodofgalvanicproductionssewage |