Лабораторная работа №1

Сернокислотное выщелачивание меди из окисленной медной руды

Цель работы: ознакомиться с особенностями сернокислотного выщелачивания меди из окисленных руд изучить влияние некоторых факторов на извлечение меди в продуктивный раствор.

Теоретическая часть

Выщелачивание − это процесс перевода одного или нескольких компонентов в раствор из твердой фазы, в результате взаимодействия этой фазы с реагентом растворителем.

Существует несколько способов сернокислотного выщелачивания: это кучное выщелачивание, отвальное и подземное выщелачивание меди, агитационное выщелачивание.

В данной работе мы использовали агитационное выщелачивание. Основными достоинствами процесса сернокислотного выщелачивания являются:

1. Использование серной кислоты, которая является относительно дешевым и доступным растворителем.

2. Перемешивание в данном процессе способствует более высокой скорости протекании процесса.

Выщелачивание протекает по реакции:

1. Основной реакцией процесса выщелачивания является перевод меди в раствор:

Сu₂О + 2H₂SO₄ + 1/2O₂ = 2СuSО₄ + 2Н₂О;

СuО + H₂SO₄ = СuSО₄ + Н₂О;

СuСО₃ · Сu(ОН)₂ + 2H₂SO₄ = 2Сu SO₄ +СО₂ + 3Н₂О.

2. При добавлении Н₂О₂ железо из двухвалентного переходит в трехвалентное:

2FeS₂+ H₂O₂ = Fe₂(SO₄)₃+ H₂SO₄.

3. При добавлении NH4OH трехвалентное железо переходит в осадок:

Fe₂(SО₄)₃ + NH₄OH = Fе(ОН)₃↓ + (NH₄)₂SО₄.

3. В результате воздействия NH₄OH получаем тетраамиакат меди: CuSО₄ + NH₄OH = [Сu (NН_з)₄]⁺².

Существенное влияние на извлечение меди в продуктивный раствор оказывают следующие факторы:

1. Плотность пульпы.

2. Вещественный состав материала.

3. Массовая доля полезного компонента.

4. Массовая доля глинистых и шламистых частиц в материале.

5. Используемый растворитель.

6. Отношение жидкого к твердому.

Методика проведения экспериментов

Готовим раствор для выщелачивания. Раствор готовится только под вытяжкой. При этом стоит помнить, что кислоту льют в воду.

Для приготовления раствора 5 % серной кислоты берется 96 % раствор серной кислоты, и по правилу креста рассчитывается объем 96 % кислоты, который надо взять для того чтобы приготовить 5 % раствор. По расчетам получается, что кислоты надо взять 3,0 см³ серной кислоты и 97,0 мл воды. Получаем 5 % раствор серной кислоты.

96 5	1
5
0 91	18,2
19,2­ – 1-х	103,2

1 – х

;

m = 100,0 ·1,032 = 103,2 г;

Продолжительность опыта 30 мин, интервал отбора проб 10 мин.

Навеску 50 г медной окисленной медной руды помещаем в реакционный стакан, заливаем приготовленным раствором для выщелачивания и перемешиваем содержимое с помощью механической мешалки.

Трижды, через каждые 10 мин останавливаем мешалку на 3 минуты, из осветленного слоя раствора с помощью шприца отбираем пробу и отфильтровываем ее через бумажный фильтр в колбы с указанием номеров опыта и пробы.

Использованные фильтры и материал сбрасывают в емкость для отходов.

В отобранных трех пробах определяем концентрацию меди с помощью спектрофотометрического анализа, на основе аммиачного комплекса.

От исходной пульпы отбирают пробу около 10 мл и фильтруют. Прибавляют 1 мл перекиси водорода для окисления ионов железа Fe⁺² до Fe⁺³ и добавляют 5 мл раствора аммиака, после чего фильтруют. Из фильтрата отбирают аликвотную часть 5 мл и переводят в мерную колбу 25 см³, доводят до метки дистиллированной водой и перемешивают.

Измеряют оптическую плотность раствора при длине волны 675 нм при применении красного светофильтра. Ручку «чувствительность» устанавливают в положение «1», отмеченную на панели красным цветом. Раствором сравнения служит дистиллированная вода. Для того, чтобы относительная ошибка определения концентрации раствора была минимальной, рекомендуется работать вблизи значения оптической плотности 0,1–1 (коэффициента пропускания 40 – 60 %). Кювета 50/120.

Находят по графику значения концентрации меди в растворе. Далее определяют истинное значение концентрации меди, учитывая разбавление, по формуле:

(1.1)

где С_{Сu по графику} – концентрация меди, определенная по графику, мг/л;

Р – разбавление раствора (в данном случае Р = 5);

К – коэффициент, учитывающий сорбцию ионов меди ионами железа (по данным практики для этого метода составляет 10 %), К = 1,1.

;

;

.

Таблица 1.1 – Результаты сернокислотного выщелачивания меди

Массовая доля меди в исходной руде, %	Номер пробы	Продолжительность опыта, мин	Объем раствора в момент отбора пробы, л	Концентрация меди в i-ой пробе, г/л	Извлечение меди в растворе, %	Примечание
3,6	1	10	0,1	0,95	5,27
					49,7
3,6	2	20	0,09	1,12	4,97
3,6	3	30	0,08	1,3	4,33

Извлечение меди в раствор:

, (1.2)

где С_Cu − концентрация меди в i-той пробе, г/л;

V − объем раствора для выщелачивания, л;

i − номер пробы;

α_Cu − массовая доля меди в исходной руде, д.ед.

Для первого опыта:

;

Для второго опыта:

;

Для третьего опыта:

.

На рисунке 1.1 представлена зависимость концентрации меди от времени.

Рисунок 1.1 – Зависимость концентрации меди от продолжительности выщелачивания

Рисунок 1.2 – Зависимость извлечения меди в раствор от времени выщелачивания

Вывод: В ходе данной лабораторной работы было изучено сернокислотное выщелачивании, влияние некоторых факторов на процесс выщелачивания.

Чем больше время выщелачивания, тем больше меди переходит в раствор, это характеризуется тем, что при длительном воздействии растворителя на материал, происходит растворение менее пористых минералов.

По зависимости извлечения меди в раствор от времени выщелачивания можно сделать следующий вывод, что при увеличении времени выщелачивания уменьшается извлечение.