При электролитическом рафинировании меди применяют электролит, содержащий в 1 л 30 – 45 г. меди в виде сульфата и около 200 г. свободной серной кислоты. Помимо этого, в электролите присутствуют примеси NiSO4, FeSO4, As2O3, ZnSO4, CaSO4 и др. В связи с накоплением этих примесей и переходом в раствор меди часть электролита должна выводиться из процесса. Наиболее экономичным способом утилизации выводимого из цикла электролитного раствора является переработка его на медный купорос, так как стоимость последнего выше, чем стоимость затраченных на его производство меди и серной кислоты.

Поэтому находящуюся в выделенном электролите серную кислоту нейтрализуют материалами, содержащими медь, катодным скрапом, стружкой, гранулированной катодной и анодной медью, шлаком анодных печей и т. п. Нейтрализацию производят при циркуляции раствора через слой материала, содержащего медь, загруженного в резервуары, называемые окислителями. В них вдувают воздух, требующийся для окисления меди в процессе ее растворения в серной кислоте. Здесь происходит тот же процесс, что и описанный выше, идущий в натравочных башнях. Температуру раствора поддерживают около 70 – 800С нагреванием через паровые змеевики или острым паром. После снижения содержания свободной серной кислоты в растворе до 0,5 %, для чего обычно требуется от 12 до 24 часов, раствор поступает на выпаривание, причем из него частично выделяются соли железа и кальция. Затем раствор охлаждается в кристаллизаторах, где из него выделяются кристаллы медного купороса. Из оставшегося маточного раствора извлекают никелевый купорос, загрязненный сульфатом меди.

Содержащиеся в меди примеси при рафинировании переходят в шлам, в котором находятся значительные количества меди. Извлечение меди из шлама производят выщелачиванием серной кислотой при 850С с продувкой воздухом. Несмотря на длительность этой операции (до 18 ч), в шламе остается 8 – 10 % меди. Для ускорения этого процесса предложено применять в качестве интенсивного окислителя меди персульфат аммония [2].

Рассмотрев технологии различных способов получения медного купороса можно отметить, что, как и у любого процесса получения есть свои плюсы и минусы.

Так, например, недостатком способа получения медного купороса сульфатизирующим обжигом белого матта является то, что основное количество серы, содержащейся в белом матте, не используется. Хотя за счет этой серы возможно было бы перевести 50 % меди, находящейся в белом матте и, тем самым снизить в 2 раза расход серной кислоты. Но этот метод хорош тем, что при длительной прокалке при невысоких температурах и при избытке кислорода, для обработки продукта обжига – белого матта расходуется в 1,5 раза меньше серной кислоты, чем при простом окислительном обжиге. Однако обеспечение достаточно высокой концентрации кислорода в газовой фазе и предварительное измельчение материала требует либо значительных затрат энергии, либо рабочей силы, либо длительного периода времени, что в свою очередь ведет к удорожанию процесса.

В производстве медного купороса из колчеданных огарков трудностью является извлечение меди, которая содержится в этих огарках в виде различных солей. А также из получаемого раствора медного купороса надо будет удалять железо, что соответственно требует введения дополнительных стадий и увеличения количества времени. Так, например, выщелачивание растворимых соединений меди протекает в течение 4 – 5 дней.

Одним из дорогих составляющих, является генераторный газ или другое горючее, необходимое в ходе данного метода получения медного купороса из медного лома, то в нем использовать горячую серную кислоту нецелесообразно, так как при этом половина затрачиваемой кислоты восстанавливается до SO2, окисляя медь в окись меди, которая и растворяется в серной кислоте, а в заводском методе кислоту нагревают до 950С.

На предприятии ОАО «Уралэлектромедь» выбран метод получения медного купороса из медного лома и передаточного раствора, являющегося отходом цеха электролиза меди. Купоросный цех – лишь вспомогательное звено завода, а не основное, как цех электролиза меди, где происходит операция электролитического рафинирования анодов, то есть растворение меди под действием постоянного тока в растворе серной кислоты и осаждение ее на медной основе, с получением медных катодов, которые являются достаточно дорогим, ценным товарным продуктом.

В связи с этим, для обеспечения стабильной работы цеха электролиза меди и получения качественной катодной меди часть электролита выводят из технологического цикла и направляют в купоросный цех.