IZVODLJIVOST DOBIJANJA RETKIH ELEMENATA I INDUSTRIJSKIH MATERJALA IZ TEHNOLOŠKOG OTPADA RTB-a BOR (Četvrti deo - IZVODLJIVOST DOBIJANJA BAKRA IZ ANODNOG MULJA)

II.1.2. Izvodljivost dobijanja bakra iz Anodnog mulja

Kao što je navedeno prva faza prerade anodnog mulja predstavlja uklanjanje bakra, tako što se anodni mulj uvodi u odgovarajući bazen gde se, u prisustvu vazduha, ispira sa razblaženom sumpornom kiselinom (moguće su primene još azotne i hlorovodonične kiseline), pri čemu se bakar iz anodnog mulja izdvaja u obliku rastvora soli primenjene kiseline. Cilj uklanjanja bakra iz anodnog mulja je sprečavanje njegovog negativnog uticaja na kasnije postupke dobijanja i iskorišćenja plemenitih metala.

Tokom luženja anodnog mulja kiselinama, radi uklanjanja bakra, treba imati u vidu da se ovaj princip zasniva na većoj elektrohemijskoj aktivnosti bakra u odnosu na druge elemente prisutne u anodnom mulju.

U anodnom mulju se često nalazi i bakar vezan sa sumporom u obliku Cu₂S, jedinjenje bakra sa selenom u obliku  Cu₂Se, jedinjenje bakra sa telurom u obliku Cu₂Te, jedinjenje zlata sa telurom u obliku AuTe₂ i jedinjenje srebra sa telurom u obliku Ag₂Te, a sva navedena jedinjenja su elektrohemijski neutralna u odnosu na bakar, zbog čega će navedena jedinjenja, nakon luženja sa kiselinom, ostati u nepromenjenom obliku u anodnom mulju, tako da se navedeni elementi (Cu, Se, i Te) uklanjaju naknadno pirometalurškim postupcima.

Kako nikl, gvožđe i cink imaju veću elektronegativnost od bakra, to znači da će oni reagovati sa kiselinama pre nego bakar, tako da će luženjem anodnog mulja sa kiselinom oni preći u rastvor pre nego bakar. Princip elektronegativnosti je iskorišćen i radi cementacionog izdvajanja bakra pomoću gvozdenog špona, kada dolazi do jonske izmene, tako što jone bakra iz stvorene bakarne soli zamenjuju joni gvožđa, pri čemu nastaju elementarni bakar u vidu taloga i rastvor soli gvožđa. Od količine prisustva nikla, gvožđa i cinka u anodnom mulju zavisiće stepen i trajanje postupka izluženja bakra iz anodnog mulja.

Elementi  kao što su antimon i bizmut imaju elektronegativne vrednosti vrlo bliske bakru, tako da postoji mogućnost da tokom luženja anodnog mulja kiselinama, budu zajedno sa bakrom, prevedeni u neku od rastvornih soli (sulfat, nitrat ili hlorid – zavisno od vrste upotrebljenе kiseline). 

  Elementi, kao srebro, zlato i grupa platinskih metala imaju pozitivne elektrohemijske vrednosti, tako da će prilikom luženja anodnog mulja kiselinom oni ostati u anodnom mulju.

Zavisnost stepena reagovanja bakra sa kiselinom zavisi od dužine vremena koliko će anodni mulj biti izložen dejstvu kiseline, što je prikazano u Tabeli II.1.2.1.

Tabela II.1.2.1. Zavisnost stepena izluženja bakra od vremena pri temperaturi od 95 ⁰ C

Vreme reagovanja t (u časovima)	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0
Stepen reagovanja σ (u %)	0	20	40	60	80	100

Pored vrste prisutnih elemenata i vremena izloženosti luženju stepen izluženja bakra iz anodnog mulja zavisi i od vrste upotrebljenog agensa. Zavisnost stepena izluženja bakra iz anodnog mulja od vrste upotrebljenog agensa prikazana je u Tabeli II.1.2.2.

Tabela II.1.2.2. Zavisnost stepena izluženja od vrste upotrebljenog agensa na temperaturi od 95 ⁰ C.

Reagens	H2SO4	HNO3	HCl + Cl2
Izluženje (%)	48	98	99

Napomena:      

Prilikom luženja anodnog mulja rastvorom hlorovodonične kiseline, u prisustvu hlora, dolazi i do delimičnog rastvaranja zlata i metala platinske grupe, što direktno zavisi od vrednosti redukcionog potencijala, koji treba održavati u granicama od 300-500 mV, jer se pri toj vrednosti redukcionog potencijala rastvori oko 98 % bakra bez rastvaranja zlata i metala platinske grupe.

Luženjem anodnog mulja rastvorom azotne kiseline,  pored bakra u jonski oblik prelazi i 95 % srebra. Zbog toga je tako dobijeno srebro iz rastvora bogatog bakrom nižeg kvaliteta, te se mora rafinisati. U pogledu selektivnosti luženja bakra u odnosu na srebro, kao efikasnije sredstvo pokazao se rastvor hlorovodonične kiseline u prisustvu hlora. Naime, srebro se na taj način prevodi u obliku taloga srebrohlorida i zaostaje u mulju, nakon izdvajanja bakra.

Izluženi bakar u obliku rastvora bakarne soli se precipitacijom i filtriranjem odvaja od preostalog anodnog mulja, koji se zatim šalje na naredni stepen prerade.

   

  Iz rastvora bakarne soli izvodljivo je dobijanje više vrsta bakarnih proizvoda:

-bakarni mulj,

-bakar u prahu,

-razne vrste bakrnih soli, računajući i kristalni bakar sulfat, poznat u trgovini kao plavi kamen.

  Dobijanje bakarnog mulja vrši se tako što se rastvor bakarne soli podvrgava cementacionoj metodi u odgovarajćoj komori (bazenu). Pri vrednosti pH od 4-5 joni bakra zamenjuju se jonima gvožđa iz gvozdenog špona, pri čemu se elementarni bakar taloži na dnu bazena u obliku bakarnog mulja. Dobijeni bakarni mulj se od rastvora odvaja filtriranjem, nakon čega se šalje na pirometaluršku preradu u konvertore (dodaje se kao “hladan” materjal istopljenom bakarnom kamenu iz plamenih peći).

  Ukoliko se iz odbakrenog rastvora anodnog mulja želi dobijanje elektrolitičkog bakra bez posredne pirometalurške prerade, takva mogućnost je teoretski izvodljiva, tako što se vrši korekcija dobijenog rastvora bakarne soli radi njegove podobnosti za postupak elektrolitičke rafinacije bakra.

  Ukoliko se želi dobijanje tehničkog bakra u prahu, onda se cementacioni mulj nakon filtriranja podvrgava procesu sušenja.

  Što se tiče dobijanja kristalnog bakar sulfata – plavog kamena, postupak se sastoji u primeni metode kristalizacije iz rastvora bakarsulfata (metodom uparavanja).

  Dobijanje bakarnih soli je izvodljivo ako se na čist bakar ili na njegova jedinjenja dejstvuje raznim kiselinama i bazama. 

Nenad Radulović