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CN102776527A - 利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺 - Google Patents

利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺 Download PDF

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Abstract

一种利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺,涉及资源回收再利用技术领域,首先将含铜废弃物粉碎后装入阳极框;将装入原料的阳极框放入电解槽作为阳极,在每两个阳极框之间设有一阴极板作为阴极,将含有酸性硫酸铜溶液及一定数量添加剂的溶液作为电解液,将电解液进行加热,并经电解液循环系统始终在电解槽内循环流动,当电解槽内直流电通过时,阳极上发生铜的电化溶解,同时在阴极上析出纯铜;将含有成品电解铜的阴极板进行清洗,并经计量、检测、入库,作为成品电解铜出售;对阳极泥经进一步处理,回收其中的贵金属。本发明工艺步骤简单,能够有效的对资源进行回收利率,其铜的提取率可达到99.99%,没有废弃物的排除,对环境友好,经济效益高。

Description

利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺
技术领域
本发明涉及资源回收再利用技术领域,具体涉及一种利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺。
背景技术
铜是人类最早使用的金属,早在史前时代,人们就开始采掘露天铜矿,并用获取的铜制造武器、式具和其他器皿。铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。铜是一种存在于地壳和海洋中的金属,铜在地壳中的含量约为0.01%,在个别铜矿床中,铜的含量可以达到3%~5%。自然界中的铜,多数以化合物即铜矿物存在。铜矿物与其他矿物聚合成铜矿石,开采出来的铜矿石,经过选矿而成为含铜品位较高的铜精矿。铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在中国有色金属材料的消费中仅次于铝。铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器,开关以及印刷线路板等的制造,在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。我国铜资源比较紧缺,每年都要花大量外汇进口大量铜精矿、杂铜和电解铜。而对于含铜废弃物中铜的提取再利用没有做到十分完善。如对于含铜废弃衣物拉链、印制电路板等中铜的提取回收主要方法有物理法、化学法和微生物法。物理法主要是采用重力分选、磁选、静电分选等方法将金属混合物中的铜分选出来,其缺点是铜的回收率和品位不高;微生物法还不够成熟,尚处于摸索阶段;在化学方法中主要采用漂洗、冶炼或使用化学溶液把铜离子置换出来,这些方法都存在着回收率不高,环境污染大,废气、废水很难处理,且提取的铜品位不高,很难达到国际标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种方法简单,提取纯度高的利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
一种利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺,其工艺步骤为:
1.首先将含铜废弃物进行分选、粉碎,将粉碎后的原料装入阳极框;
2.将装入原料的阳极框放入电解槽作为阳极,在每两个阳极框之间设有一阴极板作为阴极,将含有酸性硫酸铜溶液及一定数量添加剂的溶液作为电解液,将电解液进行加热,并经电解液循环系统始终在电解槽内循环流动,当电解槽内直流电通过时,阳极上发生铜的电化溶解,同时在阴极上析出纯铜;
3.在电解过程中,由于贵金属和部分其它杂质进入阳极泥,另一些杂质则主要转入到溶液中与杂质分离,经电解精练可得到高品位的电解铜,以及富集有贵金属的阳极泥,将含有成品电解铜的阴极板进行清洗,并经计量、检测、入库,作为成品电解铜出售;
4.对阳极泥经进一步处理,回收其中的贵金属;
5.将含有较多杂质的电解液,从电解液循环系统中抽出一部分进行净化,并制取副产品硫酸铜和硫酸镍,为保证电解液的电解能力,在净化后,对电解液进行取样化验,并根据需要加入硫酸及蒸馏水,从而电解液中杂质含量不致超过允许的限度,以保证电解精练的正常作业;
6.对副产品硫酸铜进行电积脱铜,制得电积铜,并将电积铜随原料一起装入阳极框进行电解吸收。
电解液中应保持足够高的硫酸的浓度,在120-180克/升;
电解液的温度不要太高,控制在50-56℃。
本发明的有益效果是:本发明工艺步骤简单,能够有效的对资源进行回收利率,其铜的提取率可达到99.99%,没有废弃物的排除,对环境友好,经济效益高。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
一种利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺,其工艺步骤为:
1.首先将含铜废弃物进行分选、粉碎,将粉碎后的原料装入阳极框;
2.将装入原料的阳极框放入电解槽作为阳极,在每两个阳极框之间设有一阴极板作为阴极,将含有酸性硫酸铜溶液及一定数量添加剂的溶液作为电解液,将电解液进行加热,并经电解液循环系统始终在电解槽内循环流动,当电解槽内直流电通过时,阳极上发生铜的电化溶解,同时在阴极上析出纯铜;
3.在电解过程中,由于贵金属和部分其它杂质进入阳极泥,另一些杂质则主要转入到溶液中与杂质分离,经电解精练可得到高品位的电解铜,以及富集有贵金属的阳极泥,将含有成品电解铜的阴极板进行清洗,并经计量、检测、入库,作为成品电解铜出售;
4.对阳极泥经进一步处理,回收其中的贵金属;
5.将含有较多杂质的电解液,从电解液循环系统中抽出一部分进行净化,并制取副产品硫酸铜和硫酸镍,为保证电解液的电解能力,在净化后,对电解液进行取样化验,并根据需要加入硫酸及蒸馏水,从而电解液中杂质含量不致超过允许的限度,以保证电解精练的正常作业;
6.对副产品硫酸铜进行电积脱铜,制得电积铜,并将电积铜随原料一起装入阳极框进行电解再吸收。
电解精练可以近似的用下列电化系统表示:
Cu纯/CuSo4    H2So4     H2O/Cu不纯
由于电离的缘故,在电解液中按下列反应生成离子:
Figure BDA0000195712911
Figure BDA0000195712912
Figure BDA0000195712913
在未通电时,由于处于动态平衡,当直流电源接通时,在外界电场的作用下,各种离子做定向运动,在阳极上发生下式反应:
在正常的情况下,成二价铜离子状态,该反应的标准电位为:0.344伏特。只有当电解液的铜离子浓度很大时,或电解槽内阳极严重钝化、槽电压上升到2伏特以上时,才有氢氧根离子的放电,在阳极上析出氧气,至于硫酸根离子的放电,因其电位更正,所以铜电解过程中是不能进行的。
  在阴极上发生下式反应:
Figure BDA0000195712915
该反应的标准电位为:0.344伏特,氢的标准电位较铜负,并且氢在铜阴极上析出的超电压植又较大,正常操作情况下铜离子不会析出的,只有在阴极附近的电解液中铜离子的浓度极底的情况下,才有析出氢气的可能。
由此可见,铜电解精练过程中,在两极上的主要反应是铜在阳极上溶解和铜离子在阴极上的析出。
但是在电解时,阳极铜除以2价铜离子的形态进入溶液外还有以1价铜离子的形态溶解。
        Cu-e=Cu正1价
生成的一价铜离子,在有金属铜存在的情况下,和二价铜离子存在下列平衡:
        Cu+Cu=2Cu
这种平衡关系在一定的温度下有着一定的平衡常数,随着温度的升高,反应向生成一价铜的方向进行,但是,在一般的电解条件下,一价铜离子的平衡浓度是很小的,而且在生产的过程中,一价铜和二价铜之间的平衡不断的受到破坏,其原因有二:
1、一价铜氧化成二价铜
Cu2SO4+H2SO4+二分之一O2=2CuSO4+H2O
此反应的速度随着温度的升高以及与空气的接触程度的增加而加快,结果使溶液中的铜离子的浓度增加,并消耗了溶液中的硫酸。
2、一价铜分解而析出铜粉
析出的铜粉进入阳极泥,稀释了其中的贵金属的含量,并造成铜的损失。
综合上述可以得出以下结论:铜电解精练过程,是在直流电的作用下,铜在阳极上以二价的形态溶解,而二价铜在阴极上以金属的形态析出的过程,但是除此之外,还不可避免的有一价铜离子的产生,并因此而引起一些不利的副反应,为了使这些不利的副反应减少到最小的程度及获得良好的电解效果,电解时应遵守下列条件:
1、电解液中应保持足够高的硫酸的浓度,120-180克/升;
2、尽量减少电解液与空气的接触;
3、电解液的温度不要太高,控制在50-56℃;
4、保持足够高的电流密度。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺,其特征在于:其工艺步骤为:
a.首先将含铜废弃物进行分选、粉碎,将粉碎后的原料装入阳极框;
b.将装入原料的阳极框放入电解槽作为阳极,在每两个阳极框之间设有一阴极板作为阴极,将含有酸性硫酸铜溶液及一定数量添加剂的溶液作为电解液,将电解液进行加热,并经电解液循环系统始终在电解槽内循环流动,当电解槽内直流电通过时,阳极上发生铜的电化溶解,同时在阴极上析出纯铜;
c.在电解过程中,由于贵金属和部分其它杂质进入阳极泥,另一些杂质则主要转入到溶液中与杂质分离,经电解精练可得到高品位的电解铜,以及富集有贵金属的阳极泥,将含有成品电解铜的阴极板进行清洗,并经计量、检测、入库,作为成品电解铜出售;
d.对阳极泥经进一步处理,回收其中的贵金属;
e.将含有较多杂质的电解液,从电解液循环系统中抽出一部分进行净化,并制取副产品硫酸铜和硫酸镍,为保证电解液的电解能力,在净化后,对电解液进行取样化验,并根据需要加入硫酸及蒸馏水,从而电解液中杂质含量不致超过允许的限度,以保证电解精练的正常作业;
f.对副产品硫酸铜进行电积脱铜,制得电积铜,并将电积铜随原料一起装入阳极框进行电解吸收。
2.根据权利要求1所述的利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺,其特征在于:所述电解液中硫酸的浓度保持在120-180克/升。
3.根据权利要求1所述的利用含铜废弃物湿法提取高品位铜板清洁节能环保新工艺,其特征在于:所述电解液的温度控制在50-56℃。
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