CN101407862B - 一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法。该方法包括下列步骤：A.将含铜≥350mg/l的硫酸锌溶液用泵从混凝器底部引入混凝器中；B.按硫酸锌溶液中铜含量的0.8～1.1倍当量加入添加剂，浆化后与硫酸锌溶液反应；C.反应后的除铜溢流含铜控制在100～200mg/l，含固量控制在8～16g/l，将反应后的除铜溢流进行净化除镉处理；D.将反应后的沉淀物由混凝器底部排出。本发明可以有选择性地将硫酸锌溶液中的铜以生成单质铜和氧化亚铜沉淀的形式预先从硫酸锌溶液中脱除，并稳定地控制除铜后液含铜在100～200mg/l，达到一次净化对溶液含铜的要求。本发明的方法特别适合大型的炼锌厂。

Description

一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶炼技术领域，具体地说，本发明涉及一种有色金属冶炼中铜的分离方法，更具体地说，本发明是一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法。
背景技术
湿法炼锌过程中硫酸锌溶液中的杂质铜主要来自锌精矿，锌精矿含铜品位一般在0.2％～1.6％之间波动，硫酸锌溶液含铜也相应在100mg/l～1300mg/l以上波动。当硫酸锌溶液含铜高于350mg/l时，在一次净化过程中铜镉渣量增大，造成镉复溶加剧，最终影响新液质量，且由于硫酸锌溶液含铜高镉复溶加剧，锌粉消耗量也增大(为铜、镉含量的3～5倍)，不利于生产成本的控制。同时，由于受溶液含铜对净化的影响因素制约，铜回收率低，每年有近60％的铜随挥发窑窑渣而损耗。如果能对硫酸锌溶液在一次净化前有选择性的进行预先除铜处理，并快速将铜渣分离，一方面可稳定地控制除铜后液含铜，有利于一次净化除镉质量的控制，并节约大量锌粉；另一方面，浸出工序可强化工艺技术条件提高铜的浸出率，有利于铜的综合回收，提高经济效益。因此，需要研究一种高效的从溶液中预先脱除铜的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法。
为了实现上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法，利用锌粉与硫酸锌溶液中的Cu2+离子产生反应生成Cu和CuO沉淀，从而有选择性地除去硫酸锌溶液中的铜，本发明的改进在于，该方法还包括下列步骤：
A.将含铜≥350mg/l的硫酸锌溶液用泵从混凝器底部引入混凝器中；
B.按硫酸锌溶液中铜含量的0.8～1.1倍当量加入添加剂，浆化后与硫酸锌溶液反应；所述的添加剂是电极电位比铜负的金属物质；
C.反应后的除铜溢流含铜控制在100～200mg/l，含固量基本控制在8～16g/l，使反应后的除铜溢流从混凝器的溢流沟排至中上清溜槽送一次净化除镉；
D.将反应后的沉淀物由混凝器底部排出。
所述的步骤A中，硫酸锌溶液以沸腾状从混凝器底部由下往上上升。
所述的添加剂由溜槽和导管从混凝器的中间由上往下加至混凝器底部的溶液沸腾层，并与硫酸锌溶液反应。
所述的添加剂优选是锌粉。
所述的添加剂是连续加入，也可以采用间断加入。
所述的步骤D中，反应后的沉淀物由混凝器底部间断排出，也可以由混凝器底部连续排出。
利用锌粉预先除去硫酸锌溶液中的铜的关键设备是混凝器装置。该混凝器设有敞口的槽体，在槽体的上部设有溢流沟，溢流沟设有管道与溜槽相连接；槽体上分别设有进液口和加料装置；加料装置设有导管，该导管插设入槽体内并置于槽体底部。
锌粉由硫酸锌溶液浆化后从上部由溜槽和导管加入到混凝器底部，中上清从锥体侧面切线方向进入，利用锌粉与Cu2+的置换反应十分快速的特点，使锌粉与Cu2+在混凝器中快速混合、反应，反应后的铜渣在底部沉降并从混凝器锥底排出与溶液分离，达到预先除去溶液中铜的目的。设计制作的混凝器的槽体其上部是圆柱体(Ф3.5m×4.5m)，底部是锥体(Ф3.5m×2m)，总体积35m3，其设备结构见图3。
本方法所涉及的金属元素主要有Cu、Zn、Cd，它们在溶液中的标准电极电位分别是0.337V，-0.763V，-0.402V，根据电化学原理，电极电位低的金属能从溶液中置换电极电位高的金属离子，在溶液中，Zn将首先置换出Cu，然后再置换出Cd，而Cd也有机会置换出溶液中的Cu。
当加入不过量锌粉时，锌粉优先且基本上只与铜离子反应。因而，按硫酸锌溶液中铜含量的0.8～1.1倍当量加入添加剂。
从反应式CuSO4+Zn→Cu+ZnSO4，可以推算加入锌粉的理论量。
基本反应如下：
CuSO4+Zn→Cu+ZnSO4                (1)
CuSO4+Cu+H2O→Cu2O+H2SO4          (2)
当锌粉与硫酸铜完全按反应式(1)进行时，除铜所需锌粉的化学当量理论比值为1：1。但因为反应式(2)的同时存在，部分铜按反应(2)进行，则所需锌粉将更少。
本发明具有以下的优点：
本发明可以有选择性地将硫酸锌溶液中的铜以生成单质铜和氧化亚铜沉淀的形式预先从硫酸锌溶液中脱除，并稳定地控制除铜后液含铜在100～200mg/l，达到一次净化对溶液含铜的要求。本发明的方法特别适合大型的炼锌厂。
附图说明
图1是现有的脱除铜方法的工艺流程示意图。
图2是本发明脱除铜方法的工艺流程示意图。
图3是本发明所用的混凝器的结构示意图。
附图标记说明：1.槽体；2.溢流沟；3.进液口；4.排渣口；5.气控阀门；6.导管；7.溜槽；8.加料装置；9.管道。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。
如图3所示，是本发明所用的混凝器的结构示意图。
该混凝器设有敞口的槽体1，在槽体1的上部设有溢流沟2，溢流沟2设有管道9与溜槽7相连接；槽体1上分别设有进液口3和加料装置8；加料装置8设有导管6，该导管6插设入槽体1内并置于槽体1底部。
所述的槽体1，其上部为圆柱体，其底部为圆锥体。所述的进液口3设于所述的圆锥体上，即，进液口3设于所述的槽体1的底部。
所述的槽体1的底部设有排渣口4。所述的槽体1的底部还设有用于排渣的气控阀门5。
本发明脱除铜方法的工艺流程示意图如图2所示，以下详述本发明的具体实施方式。
实施例1：
硫酸锌溶液的化学成分：Zn 140g/l、Cu 0.33g/l、Cd 0.92g/l、Fe 0.02g/l，混凝器除铜+一次净化工艺与传统一次净化工艺除铜镉具体生产情况见表1：
表1  本发明与传统一次净化工艺除铜镉效果和锌粉消耗比较
Figure G2008101793185D00051
从表1看出：本发明与传统的一次净化工艺除镉效果和锌粉消耗比较，两者一次净化槽出口液含镉量差不多，一次压滤后液含镉也差不多，一次压滤过程镉复溶倍数均为5倍多，在一次净化除镉质量基本相当的情况下，锌粉消耗一样。因此，当中上清含铜<350mg/l时混凝器预除铜+一次净化工艺与传统的一次净化工艺比较效果相当。
实施例2：
硫酸锌溶液的化学成分：Zn 152g/l、Cu 0.56g/l、Cd 0.83g/l、Fe0.015g/l，混凝器除铜+一次净化工艺与传统一次净化工艺除铜镉具体生产情况见表2：
表2  本发明与传统一次净化工艺除铜镉效果和锌粉消耗比较
Figure G2008101793185D00052
Figure G2008101793185D00061
从表2看出：本发明与传统的一次净化工艺除镉效果和锌粉消耗比较，两者一次净化槽出口液含镉量差不多，但一次压滤后液含镉量后者是前者的一倍多，采用混凝器预除铜+一次净化工艺一次压滤过程镉复溶倍数为6.11倍，而传统一次净化工艺一次压滤过程镉复溶倍数为12.4倍，不利于镉的控制；同时，混凝器除铜+一次净化工艺较传统一次净化工艺锌粉消耗要节约7.14％。由此可见，当中上清含铜>350mg/l时本发明与传统的一次净化工艺比较优势明显。
实施例3：
硫酸锌溶液的化学成分：Zn 130g/l、Cu 0.82g/l、Cd 1.02g/l、Fe0.025g/l，混凝器除铜+一次净化工艺与传统一次净化工艺除铜镉具体生产情况见表3：
表3  本发明与传统一次净化工艺除铜镉效果和锌粉消耗比较
Figure G2008101793185D00062
从表3看出：混凝器预除铜+一次净化工艺与传统的一次净化工艺除镉效果和锌粉消耗比较，两者一次净化槽出口液含镉量差不多，但一次压滤后液含镉后者是前者的2倍多，采用混凝器预除铜+一次净化工艺一次压滤过程镉复溶倍数为6.44倍，而传统一次净化工艺一次压滤过程镉复溶倍数为16.83倍，大大高于工艺指标要求；同时，采用混凝器预除铜+一次净化工艺锌粉消耗量没有因硫酸锌溶液含铜镉大幅上升而仍为铜、镉含量的3倍以下，混凝器除铜+一次净化工艺较传统一次净化工艺锌粉消耗要节约18.18％。由此可见，当中上清含铜大大高于350mg/l时本发明与传统的一次净化工艺比较有着无法比拟的优势。
以上对本发明所提供的从含铜溶液中预先脱除铜的方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种从含铜溶液中预先脱除铜的方法，利用锌粉与硫酸锌溶液中的Cu2+离子产生反应生成Cu和CuO沉淀，从而有选择性地除去硫酸锌溶液中的铜，所述硫酸锌溶液的化学成分包括：Zn152g/L、Cu0.56g/L、Cd0.83g/L、Fe0.015g/L，所述方法包括下列步骤：
A.将硫酸锌溶液用泵从混凝器底部引入混凝器中，硫酸锌溶液的流量为120m3/h；
B.采用混凝器除铜和一次净化工艺，具体为：混凝器除铜的锌粉加入量为60kg/h，一次净化的锌粉加入量为330kg/h，所述混凝器除铜加入的锌粉和一次净化加入的锌粉浆化后与硫酸锌溶液反应；
C.反应后的除铜溢流含铜控制在100～200mg/L，含固量控制在8～16g/L，将反应后的除铜溢流进行净化除镉处理；
D.将反应后的沉淀物由混凝器底部排出。
2.根据权利要求1所述的从含铜溶液中预先脱除铜的方法，其特征在于，采用以下步骤：所述的步骤A中，硫酸锌溶液以沸腾状从混凝器底部由下往上上升。
3.根据权利要求1所述的从含铜溶液中预先脱除铜的方法，其特征在于：所述的锌粉由溜槽和导管从混凝器的中间由上往下加至混凝器底部的溶液沸腾层，并与硫酸锌溶液反应。
4.根据权利要求1所述的从含铜溶液中预先脱除铜的方法，其特征在于：所述的步骤D中，反应后的沉淀物由混凝器底部间断排出。
5.根据权利要求1所述的从含铜溶液中预先脱除铜的方法，其特征在于：所述的步骤D中，反应的沉淀物由混凝器底部连续排出。
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