Cementacja miedzi z zastosowaniem cynku, zelaza i aluminium z kwasnych roztworow siarczanowych. Kinetyka procesu i morfologia osadow wycementowanej miedzi

• Autorzy: Gumowska W. , Maruta M.

Identyfikatory

DOI

10.15 199/67.2017.1.2

Warianty tytułu

EN

Cementation of copper onto zinc, iron and aluminium from acidic sulphate electrolytes. A kinetic study and morphology of cemented copper deposits

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowano metodę cementacji do odzysku miedzi z roztworów odpadowych o niskiej zawartości miedzi. Cementacja jest samorzutnym procesem elektrochemicznym, w trakcie którego jony metalu bardziej szlachetnego osadzają się na powierzchni metalu mniej szlachetnego, a metal mniej szlachetny ulega roztwarzaniu. Miedź wytrąca się najczęściej za pomocą metalicznego żelaza, cynku lub aluminium. Określono wpływ składu elektrolitu oraz rodzaju metalu wytrącającego (Zn, Fe, AL), na kinetykę procesu cementacji miedzi oraz morfologię powsta¬jącego osadu miedzi. Stosowano elektrolity siarczanowe (CuSOĄ i H2S0J o różnym stężeniu jonów Cu2* (2,5-7,5 g/dm3) lub H2S0t (1,25-5,0 g/dm3). Liniowy przebieg zależności In CCul, - f(t) wskazuje, że proces cementacji miedzi cynkiem, żelazem i aluminium, przebiega w obszarze kontroli dyfuzyjnej. Osady miedzi otrzymanej w wyniku cementacji cynkiem lub żelazem, mają postać zbitych, gąbczastych aglomeratów o przypadkowym kształcie. Morfologia osadów uzyskanych podczas cementacji miedzi przez aluminium, zależy od składu elektrolitu. W elektrolicie zawierającym wyłącznie aniony S0t2', uzyskuje się miedź w postaci dużych kryształów o budowie dendrytycznej podczas gdy w elektrolicie zawierającym dodatkowo jony Cl', kryształy miedzi są znacznie mniejsze, o budowie krystalograficznej odpowiadającej strukturze RSC(A 1).

EN

Cementation method was used for the recovery of copper from waste solutions with low concentration of metal ions. Cementation is a spontaneous electrochemical process of deposition of more noble metal on the surface of the less noble metal accompanied by simultaneous dissolution of the less noble metal. Copper is precipitated usually using metallic iron, zinc or aluminum. The influence of the electrolyte composition and the nature of the metal (Zn, Fe, Alj on the kinetics of copper cementation and morphology of the final copper product was investigated. Sulphate electrolytes (CuS04 and H2S0J of various concentrations of Cu2* ions (2.5-7.5 g/dm3) or H-SO^ (1.25-5.0 g/dm3) were used. Linear dependence ofIn Cc „ = f(t) indicates that copper cementation with zinc, iron and aluminum occurs under diffusion control. Copper deposits obtained during cementation with zinc or iron form the spongy agglomerates of fine Cu particles. The morphology of the copper deposits obtained during cementation with aluminum, depends on the composition of the electrolyte. Large copper crystals with dendritic structure are obtained from the electrolyte containing only SO/' anions, while additional presence of CF, ions allows to produce much smaller copper crystals with the FCC(A 1) crystallographic structure.

Słowa kluczowe

PL

cementacja miedzi; kinetyka procesu; morfologia osadów miedzi

EN

cementation of copper; kinetic study; morphology of the copper deposits

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2017
• Tom: R. 62, nr 1
• Strony: 8--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gumowska W.

• AGH Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanistawa Staszica, Wydziat Metali Niezelaznych, Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Niezelaznych, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

autor

Maruta M.

• AGH Akademia Gorniczo-Hutnicza im. Stanistawa Staszica, Wydziat Metali Niezelaznych, Katedra Fizykochemii i Metalurgii Metali Niezelaznych, Al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Krakow

Bibliografia

• [1] Ahmed I. M„ Y. A. El-Nadi, J. A Daoud. 2011. "Cementation of Copper from Spent Copper- Pickle Sulfate Solution by Zinc Ash". Hydrometallurgy 110: 62-66.
• [2] Amin N. K„ E. S. Z. El-Ashtoukhy. 2011. "Kinetic Study of Copper Cementation onto Zinc using Rotating Packed Bed Cylindrical Reactor". Canadian Journal of Chemical Engineering 89: 609-616.
• [3] Barcik Jan, Marian Kupka, Antonii Wala. 2000. Technologia Metali. Katowice: Wydawnictwo Uniwersytetu Śląskiego.
• [4] Biestek Tadeusz, Jerzy Weber. 1968. Powłoki Konwersyjne. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo Techniczne.
• [5] Chodkowski Szczepan. 1962. Metalurgia Metali Nieżelaznych. Katowice: Wydawnictwo Górniczo-Techniczne.
• [6] Demirkiran Nizamettin, Ahmet Ekmekyapar, Asim Kunkul, Ahmet Baysar. 2007. „A Kinetic Study of Copper Cementation with Zinc in Aqueous Solutions". International Journal of Mineral Processing 82:80-85.
• [7] Demirkiran Nizamettin, Asim Kunkul. 2011. "Recovering of Copper withMetallicAluminium". Transactions of Nonferrous Metals Society of China 21: 2778-2782.
• [8] Djoudi Warda, Farida Aissani-Benissad, Saliha Bourouina-Bacha. 2007. "Optimization of Copper Cementation Process by Iron using Central Composite Design Experiments". Chemical Engineering Journal 133: 1 -6.
• [9] Donmez B„ F. Sevim, H. Sarac. 1999. „A Kinetic Study of Cementation of Copper from Sulphate Solutions onto a Rotation Aluminium Disc" Hydrometallurgy 53: 145-154.
• [10] El-Batouti Mervette. 2005. ..Removal of Copper Metal by Cementation Using a Rotating Iron Cylinder". Journal of Colloid and Interface Science 283:123-129.
• [11] Kamecki Jan, Jerzy Sędzimir. 1951. „The Kinetics of the Displacement of Copper by Iron in Aqueous Chloride Solutions". Bull, de I'Acad. Polon. des Sciences et des Lettres, Cl.des Sc.Math. Serie A: 379-394.
• [12] Karavasteva M. 2005. „Kinetics and Deposit Morphology of Cop¬per Cementation onto Zinc, Iron and Aluminium". Hydrometallurgy 76: 149-152.
• [13] Łętowski Franciszek. 1975. Podstawy Hydrometalurgii. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
• [14] MacKinnon D.J..T R. Ingraham. 1970. „Kinetics of Cu(ll) Cemen¬tation on a Pure Aluminium Disc in Acidic Sulphate Solutions". Canadian Metallurgical Quarterly9: 443-448.
• [15] Makhloufi A. 2004. „Cementation Treatment of Copper in Wastewater: Mass Transfer in Fixed Bed of Iron Spheres". Chemical Engineering Processing43: 1265-1273
• [16] Maruta Marcin. 2007. Cementacyjna metoda odzysku miedzi z elek¬trolitów odpadowych. Praca magisterska. Kraków: AGH, WMN.
• [17] Minczewski Jerzy, Zygmunt Marczenko. 1973. Chemia Analityczna. Analiza Ilościowa. Warszawa: PWN.
• [18] Mishra K. G„ R. K Paramguru. 2000. „Some Electrochemical Studies on Cementation of Copper onto Zinc from Sulfate Bath" Journal of Electrochemical Society 147: 3302-3310.
• [19] Mubarak A., A. El-Shazly, A. Konsowa. 2004. „Recovery of Copper from Industrial Waste Solution by Cementation on Reciprocating Horizontal Perforated Zinc Disc". Desalination 167: 127-133.
• [20] Nadkarni R. M, M. E Wadsworth. 1967. „A Kinetic Study of Copper Precipitation on Iron. Part II". Trans. TMS-AIME239: 1066-1074.
• [21] Nadkarni R. M, M. E Wadsworth. 1968. „Kinetic Study of the Ce¬mentation of Copper with Iron". Advances in Extractive Metallurgy IMM, London: 918-941.
• [22] Power G., I. Ritche. 1976. „A Contribution to the Theory of Ce¬mentation (Metal Displacement) Reactions". Australian Journal of Chemistry9:699-709.
• [23] Schalch E„ M. J Nicol. 1978. „Electrochemical lnvestigation of Copper Cementation on Iron". Trans. Inst. Min. Metali 87: C16-C22.
• [24] Sędzimir Jerzy. 1956. „Kinetics and Mechanism of Cementation Processes. Effect of Cementation Products on Kinetics of the Process". Buli. Pol. Acad Sci. 4: 723-728.
• [25] Sędzimir Jerzy, Janusz Flis. 1991. Corrosion of Metals and Hydro-gen - Related Phenomena: Displacement as a Particular Case of Corrosion. Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo: Elesevier.
• [26] Sędzimir Jerzy. 2002. „Precipitation of Metals by Metals (Cemen¬tation) - Kinetics, Equilibria". Hydrometallurgy 64: 161-167.
• [27] Sędzimir Jerzy. 2004. „Hydrometalurgia". Rudy i Metale Nieżelazne 49: 368-388.
• [28] Stefanowicz Tadeusz, Małgorzata Osińska, Stefania Napieralska-Zagozda. 1997. „Copper Recovery by the Cementation Method". Hydrometallurgy 47: 69-90.
• [29] Stole-Hansen K„ D. Wregget, D. Gowanlock, P. Thwaites. 1997. „Model Based Analysis and Control of a Cementation Process". Computers & Chemical Engineering 21:1099-1103
• [30] Temur Hakan, Ahmet Yartasi, Muhtar M. Kocakerim. 2006. „A Stu¬dy on the Optimum Conditions of the Cementation of Copper in Chlorination Solution of Chalcopyrite Concentrate by Iron Scraps". BAUFen Bil. Enst. Dergisi8: 63-73.