ТЕХНОЛОГИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ УДОБРЕНИЙ

ПОЛУЧЕНИЕ ДВОЙНОЙ СОЛИ ХЛОРИДОВ АММОНИЯ И МЕДИ

Высокая производительность полей нечерноземной зоны может быть достигнута лишь путем комплексного питания с учетом региональных особенностей состава почв и природных условий. Значительная площадь Нечерноземья падает на районы с торфяными почвами, требующие внесения ряда ми­кроудобрений, в том числе медьсодержащих. Эффективность использования медьсодержащих удобрений на торфяных поч­вах достигает 47—79 руб. с гектара [1].

Роль меди на таких почвах как микроэлемента питания растений исключительна велика, поскольку она участвует в фотосинтезе, регулирует образование белковых веществ и ви­таминов, способствует стойкости растений к грибковым забо­леваниям и предотвращает бесплодие растений. Высокая стоимость медного купороса и медьсодержащих порошков ставит перед необходимостью использования в качестве медьсодержащих компонентов отходов различных произ­водств. Применение пиритных огарков для этой цели нельзя признать удовлетворительным. При внесении огарка проис­ходит пересыщение почвы железом, что усиливает ретрогра - дацию фосфатов. При внесении 1 т меди вносится 150— 180 т железа (содержание железа в огарке равно 45—47% [2]). В связи с этим важное значение приобретает разработ­ка технологии получения соединений меди на основе различ­ных отходов. Значительными по объему являются отходы производства печатных плат в виде отработанных травиль­ных растворов, содержащих хлорид меди. Состав травильних растворов различен на различных предприятиях. Концентра­ция железа меняется от 70 до 180 г/л, меди от 25 до 122 г/л, причем чем выше концентрация железа, тем выше концентра­ция меди в отработанном растворе.

Исследованием условий регенерации травильиых раство­ров установлена [3] возможность выделения из них меди в виде двойной соли.

В работе использовали искусственно приготовленные рас­творы. Осаждение меди из термостатированного раствора осуществляли путем добавления хлорида аммония. По окон­чании опыта твердую и жидкую фазы разделяли фильтра­цией и анализировали на содержание меди [4], железа [51 и аммония [61. Твердую фазу идентифицировали кристалло - оптическим и рентгеноструктурным анализами. Были опреде­лены зависимости степени осаждения меди и степени соосаж - дения железа от концентраций Fe3-4" (СГе»+) и количества до­бавляемого МН4С1 (К) для двух концентраций меди ^Сслі3+) — 30 и 50 г/л при температуре —3°С и времени осаж­дения 20 мин. Выбор температуры обусловлен предваритель­ными опытами, которые показали, что при уменьшении тем­пературы до —3°С происходит наиболее резкое возрастание - тепени осаждения меди. Дальнейшее уменьшение темпера - уры незначительно увеличивает степень осаждения.

Концентрация ионов железа менялась от 10 до 150 г/л,

Количество добавляемого хлорида аммония от 150 до 400% от стехиометрического соотношения аммония и меди в двойной соли.

С увеличением концентрации железа до 75—100 г/л сте­пень осаждения резко возрастает. Последующее повышение концентрации железа в растворе практически не влияет на полноту осаждения меди. С увеличением К и концентрации

Меди в исходном растворе снижение темпа роста начинается при более низкой концентрации железа (рис. 1). Так, при /(=300% и концентрации Си2+ 30 г/л резкий рост степени осаждения наблюдается до концентрации железа 100 г/л, тогда как при содержании в растворе 50 г/л Си2+ до 50— 75 г/л.

С увеличением количества добавляемого хлорида аммо­ния происходит вначале резкий рост степени осаждения ме­ди, а затем замедление роста вплоть до постоянного значе­ния при концентрации Fe3+ 100 и 150 г/л (рис. 2). При кон­центрации Си2+ 50 г/л и Fc3+ 150 г/л количество добавляе­мого NH4C1 практически не влияет на степень осаждения ме­ди. Зависимость степени соосаждения железа от концентра­
ции железа в исходном растворе представлена на рис. 3. С увеличением концентрации Fe3+ степень соосаждения по­вышается, но чем выше концентрация железа, тем положе становятся кривые. При этом для концентрации меди 30 г/л степень соосаждения железа становится практически посто­янной величиной. Зависимость содержания двойной соли в

2. ССи2+=30 г/л; СРез+=150 г/л;

3. CCu2+=50 г/л; Срез+ = 30 г/л;

4. ССи2+=50 г/л; CFe3+ =50 г/л;

5. ССи2+=50 г/л; CFe3+ =150 г/л;

6. ССи2+= 50 г/л; Срез+ =100 г/л.

Осадке от количества добавляемого NH4C1 при различных концентрациях железа приведена на рис. 4. Часть кривых имеет экстремальный характер, с максимумом при /(=25%. При этом крутизна кривых убывает с увеличением концен­трации железа. Наиболее пологая кривая при CFe3+ = 100 г/л, а при CFe3+=150 г/л кривая не имеет максимума. Аналогич­ные кривые были получены и для ССи2+ = 30 г/л, но при этой концентрации меди максимум, который наблюдался уже при /(=300%, исчезает при СГез+=100 г/л, а наиболее пологая кривая получается при CFes+ = 75 г/л. Таким образом, харак-

2. ССигт =50 г/л; к=400%.

3. CCu2+=50 г/л; /С=250%;

4. Сс„г+=50 г/л; /С=400%

Количество ЩСЄ, % от стехиометрии

Рис. 4. Зависимость содержания двойной соли в осадке от количества добавляемого NH4C1; кон­центрация Си2+: 50 г/л; концентрация Fe3+: / — 30 г/л, 2 — 75 г/л, 3—100 г/л, 4 — 150 г/л

Тер кривых зависит не от абсолютного значения концентра-

СР з+

Ции железа, а от отношения ---------------- . Чем больше это отно-

ССи2+

Шение, тем иоложе кривые и при отношении, равном 3, мак­симум исчезает.

При отношении более 3 содержание двойной соли в осад­ке постоянно убывает и чем больше это отношение, тем убыль происходит быстрее.

Проведенными исследованиями установлены следующие оптимальные условия: Сси2+ = 50 г/л, CFe3+=75 г/л, /(=250%. При этом получается осадок следующего состава: двойная соль —74,56%, FeCl3 (Fe3+) — 16,77% (5,78%), NH4C1 — 8,67%, т. е. в продукте, полученном при этих условиях, со­держится 17% меди, 10% азота в аммонийной форме, а со­держание железа не превышает 6%- При этом предположи­тельная стоимость 1 т % меди будет находиться в пределах 7—8 руб., в то время как стоимость 1 т % меди в порошках, составленных на основе CuS04 равна 28—32 руб. [2].