CN101863568A - 一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，先调节废水的PH值到2-3，使废水的铜以离子形式存在，同时沉淀废水中的硅及铁离子，除杂后的废水通过铜树脂柱吸附其中的铜离子，再用8～15％(w/w)的硝酸再生，再生浓缩液经过离心分离得到硝酸铜三水化合物。本发明的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺可直接从废水中提取铜离子，系统采用在线检测和自动控制，有效保证了废水达标排放，采用本发明工艺处理后的废水中铜含量小于0.5毫克/升，金属回收率可达到99.5％，回收铜的纯度可达99％。与传统的离子交换系统相比，本发明工艺操作简单，运行成本低，可获得更高纯度的硝酸铜和降低一倍以上的蒸气消耗。

Description

一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺

技术领域

本发明属化工技术领域。涉及一种采用离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺。

背景技术

在生产硝酸铜催化剂时会产生大量的铜氨废水。废水中主要含有铜约5g/L，含氨约5g/L。

目前铜氨废水提取铜的方法有很多，常用的方法有：萃取法，离子交换法。采用萃取的方法吸取铜离子时，但该方法难以实现废水的达标排放而且会对萃取剂的处理造成二次污染；采用传统有机骨架离子交换剂吸附废水中的铜离子，由于受离子交换剂品种及性能的限制，运行成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是提供一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，该方法收率较高、成本较低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，该方法包括如下步骤：

(1)废水的预处理：

将铜氨废水送入pH调节釜调节pH值至2～3，使废水的铜以离子形式存在，同时沉淀废水中的硅及铁离子，经沉淀、过滤后去除硅酸和Fe(OH)₃，滤液送入中间水槽；

(2)铜离子的吸附：

将中间水槽中的废水送入由n-1根串联的离子交换柱吸附Cu²⁺离子，n取3～10中的自然数，相邻两根离子交换柱之间设有可调节pH值的槽，保持pH值在1.5～3，第n-1根离子交换柱的出水口检测Cu²⁺离子的浓度，第n-1根离子交换柱的出水口流出的液体即为Cu²⁺离子达到排放标准的废水；

(3)铜离子解吸与树脂的再生：

当第n-1根离子交换柱的出水口的Cu²⁺离子浓度达到0.5mg/L时，

将第1根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱断开；

第n根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱串联，第2根离子交换柱变为第1根离子交换柱，第3根离子交换柱变为第2根离子交换柱，以此类推，直至第n根离子交换柱变为第n-1根离子交换柱，返回步骤(2)；

同时，原始第1根离子交换柱进行中间水槽-除铜柱-中间水槽的循环吸附，循环时间2～3小时；循环吸附结束后，将原始第1根离子交换柱按如下程序进行再生：用去离子水进行第一次清洗-用8～15％(w/w)的硝酸溶液进行再生-用去离子水进行第二次清洗；清洗完全后的原始第1根离子交换柱变为第n根离子交换柱待用；收集再生流出液，再生液即为高浓度的硝酸铜溶液；

(4)固体硝酸铜的制备：

将步骤(3)收集到的再生流出液，在65～80℃、真空条件下浓缩，然后冷却结晶析出固体硝酸铜，经离心分离得到硝酸铜三水化合物晶体；

其中，步骤(3)中所述离子交换柱内装填有活性烷基化硅胶，具体参见专利“活性烷基化硅胶及其制备方法”(200510038744.3)。所述的活性烷基化硅胶优选为SICU吸附剂(购自于南京合一有限责任公司)。采用SICU离子交换树脂相对传统的离子交换树脂在产品性能上具有非常显著的优点：a、具有良好的吸附解吸线(即穿漏-饱和、解吸液流出的时间呈线性关系)，可以实现在离子交换柱中的离子交换树脂全饱和后再生的同时不会出现穿漏，使设备的体积和投资可以减少1/3以上；b、对铜离子具有高的吸附选择性，在多种阳离子存在的废水中，只吸附铜离子，基本不吸附其他阳离子，而普通离子交换剂对阳离子都会有一定的吸附性，选择性不是很高；c、膨胀率小，可以实现高频率的吸附再生循环操作而不出现结构性破坏，一般吸附再生频率在6次/24小时以上，而普通树脂限制在1次/24小时左右，这也可使材料的使用量和损耗减少1/3以上。

步骤(1)中，所述的铜氨废水通过负压亚沸蒸氨的方式去除废水中的氨。

步骤(3)中，所述的第一次清洗使用去离子水的量为3～4倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗30～40分钟；所述的第二次清洗使用去离子水的量为6～8倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗60～70分钟。

步骤(4)中，所述的真空条件为系统真空度≥50％。

其中，上述工艺采用在线Cu²⁺离子检测仪和可编程控制器控制所有阀门、压力和流量的自动操作方式。

有益效果：本发明的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺可直接从废水中提取铜离子，系统采用在线检测和自动控制，有效保证了废水达标排放，采用本发明工艺处理后的废水中铜含量小于0.5毫克/升，金属回收率可达到99.5％，回收铜的纯度可达99％。与传统的离子交换系统相比，本发明工艺操作简单，运行成本低，可获得更高纯度的硝酸铜和降低一倍以上的蒸气消耗。

附图说明

图1为本发明的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺的装置示意图。

图2为图1中虚框部分的放大图。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1：

吉化公司精细化学品厂的铜氨废水水质见表1。

表1 铜氨废水中污染物的含量mg/L

废水种类	水量(m3/d)	pH	Cu2+	NH3	NO3 -
						铜氨废水	6	9-10	5000	5000	5000

用以下方法处理6m³铜氨废水后，Cu²⁺小于0.5mg/L，废水的pH值为6-9。废水中的氨可以根据需要采用负压亚沸蒸氨的方式除掉其中的氨，也可以直接纳入公司总管进行处理，本方案是直接纳入吉化公司总管进行处理。如果按每年300天来算，回收纯硝酸铜27.0吨，或者三水硝酸铜晶体34.8吨。

工作流程说明：

将铜氨废水送入pH调节釜调节pH值至2～3，使废水的铜以离子形式存在，同时沉淀废水中的硅及铁离子，经沉淀、过滤后去除硅酸和Fe(OH)₃，滤液送入中间水槽。将中间水槽中的废水送入由n-1根串联的离子交换柱吸附Cu²⁺离子，n取3～10中的自然数，相邻两根离子交换柱之间设有可调节pH值的槽，保持pH值在1.5～3，第n-1根离子交换柱的出水口检测Cu²⁺离子的浓度，第n-1根离子交换柱的出水口流出的液体即为Cu²⁺离子达到排放标准的废水。当第n-1根离子交换柱的出水口的Cu²⁺离子浓度达到0.5mg/L时，将第1根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱断开；第n根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱串联，第2根离子交换柱变为第1根离子交换柱，第3根离子交换柱变为第2根离子交换柱，以此类推，直至第n根离子交换柱变为第n-1根离子交换柱，继续吸附过程。同时，原始第1根离子交换柱进行中间水槽-除铜柱-中间水槽的循环吸附，循环时间2～3小时；循环吸附结束后，将原始第1根离子交换柱按如下程序进行再生：用去离子水进行第一次清洗-用8～15％(w/w)的硝酸溶液进行再生-用去离子水进行第二次清洗，所述的第一次清洗使用去离子水的量为3～4倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗30～40分钟；所述的第二次清洗使用去离子水的量为6～8倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗60～70分钟。清洗完全后的原始第1根离子交换柱变为第n根离子交换柱待用；收集再生流出液，再生液即为高浓度的硝酸铜溶液。将收集到的再生流出液，在65～80℃、系统真空度≥50％条件下浓缩，然后冷却结晶析出固体硝酸铜，经离心分离得到硝酸铜三水化合物晶体。其中，所述的铜氨废水中若氨含量较高，可先通过负压亚沸蒸氨的方式去除废水中的氨。

上述工艺可采用在线Cu²⁺离子检测仪和可编程控制器控制所有阀门、压力和流量的自动操作方式。下面以三根离子交换柱串联的构成的体系为例，具体说明自动化工作流程：

以下离子交换柱内装填的SICU吸附剂购自于南京合一有限责任公司：材料堆密度0.68，铜离子无穿漏交换容量0.5毫摩尔/克，(90％)饱合交换容量0.65毫摩尔/克。

1、铜氨废水进入有效容积为10m³的废铜氨溶液储槽，10m³的铜氨废水储槽内置浮球液位控制器，当液位达到总液位高度的1/2时，泵1启动(由液位控制器4控制)、由流量控制器1控制流量300L/h。废水由废铜氨溶液储槽进入pH调节釜。

控制仪表：

(a)液位控制器4：浮球式(带输出)，防腐型/材质FCCGN6F。

(b)流量控制器1(带流量计)：控制范围200-400L/h，材质SUS316L。

2、pH调节：pH调节釜中的废水由pH控制系统自动对废水的的pH值进行调节，废水pH值的控制范围为2.5～3。pH控制系统由在线pH计(带模拟信号输出)和计量泵组成，由在线pH计控制计量泵加入15％(w/w)的硝酸和浓缩结晶工段的回收的硝酸实现废水pH的调节。当pH调节釜内溶液的pH值＞3时阀f42开、计量泵1启动，硝酸由硝酸回收槽经阀f42、计量泵1进入pH调节釜，当pH调节釜内溶液pH值≤2.5时，阀f42关、计量泵1关。在调节釜内溶液pH的过程中，当硝酸回收槽内的液位到下限时(由液位控制器1控制)阀f42关，阀f43开，此时15％(w/w)的硝酸由15％硝酸储槽1经阀f43、计量泵1进入pH调节釜继续进行pH调节，直到pH调节釜内溶液pH值≤2.5时阀f43关、计量泵1关。

控制仪表：

(a)在线pH计，测量范围0-7，材质为防腐型。

(b)液位控制器1：防腐型。

3、沉淀：调节好pH值的废水以1000L/h的流量流入沉淀槽，沉淀槽采用斜管式沉降槽，其有效容积≥6m³。固杂沉降时间≥20小时，以充分沉降废水中的固体杂质。在硝酸介质存在和pH值2.5～3时，废水会产生硅酸凝胶和Fe(OH)₃沉淀。斜管式沉降槽底部的沉淀物经压滤机压滤脱水后装桶回收。

4、废水过滤：经斜管沉降后的废水进入原液槽然后由泵5送入过滤器进一步除去废水中的固体杂质，泵5的流量≥1500L/h，过滤后的废水流入中间水槽。过滤器滤料采用纤维球，过滤精度为5～10μm。过滤自动控制过程为，当过滤器1吸附一定量的固杂后，供水压力上升，过滤器顶部进水部位设有流量/压力变送器，当泵5的供水压力大于规定值/流量小于下限时(流量控制范围300～500L/h)，压力变送器控制f46阀、f50阀关闭，f47阀、f52阀打开，废水进水切换到过滤器2。同时f45阀、f49阀打开，泵4启动，对过滤器1进行反冲洗，冲洗时间8小时，冲洗完成后，泵4停，f45阀、f49阀关闭，反冲洗过程由时间继电器控制。废水过滤由过滤器1/2交替运行。

控制仪表：

(a)流量/压力变送器(数显)，测量范围0～500L/h，防腐型。

(b)时间继电器。

5、离子交换树脂吸附废水中的铜：交换柱树脂床单柱体积为500L。

过滤后的废水从中间槽经泵e(泵7)以1200L/h的控制流量送入除铜离子交换系统，泵e为变频泵，泵e出口处设有流量控制器3(带数显)控制泵e保持流量。具体控制流程如下：

(1)吸附：泵e开，阀2开，阀25开，废水从中间槽经泵e、阀2进入柱1，然后经阀25进入槽2。废水流入后，槽2液位上升，当槽2液位到上限，泵b开(由槽2中的液位计控制)，阀5开，阀29开，废水从槽2经泵b、阀5进入柱2，然后通过阀29，经Cu²⁺在线检测器检测达到控制指标(Cu²⁺浓度≤0.5mg/L)后，排入pH调节池，即柱1和柱2串联运行。

(2)柱1柱2进水切换：经过一段时间后，随着离子交换柱吸附量的增加，柱2将出现Cu²⁺离子穿漏，当设在出水口的Cu²⁺在线检测器检测出水中Cu²⁺离子浓度超标时(Cu²⁺浓度≥0.5mg/L)，阀2关，阀6开，阀26开，废水进水由柱1切换到柱2，即由泵1经阀6进入柱2，再经阀26进入槽3。同时阀5关，阀29关，柱2停止外排废水，泵b停，阀25关，柱1停止向槽2排水。废水进入槽3后，槽3液位上升，当槽3液位到上限，阀9开，阀30开，泵c开(由槽3中的液位计控制)，废水从槽3经泵c、阀9进入柱3，然后通过阀30，经Cu²⁺在线检测器检测达到控制指标(Cu²⁺浓度≤0.5mg/L)后，排入pH调节池，即柱2和柱3串联运行。

(3)柱1废水循环：当废水进水由柱1切换到柱2的同时，阀36开，泵f(泵6)开，阀22开，废水从中间槽经阀36、泵f(泵6)、柱1、阀22、返回中间槽，进行循环，在规定的循环时限内使柱1继续吸附Cu²⁺离子，以提高树脂的利用率。到达规定的循环时限T＝3小时，柱1废水循环结束。泵f(泵6)的流量≥2000L/h。

(4)柱1清洗：阀13开、阀4开、泵h(泵11)开，洗柱水从纯水储槽经泵h(泵11)、流量控制器4、阀13、柱1、阀4进入洗柱水废水槽，进行逆洗，逆洗时间为20分钟，逆洗完成后，阀13关、阀4关，阀3开、阀19开，洗柱水从纯水储槽经泵h(泵11)、流量控制器4、阀3、阀19进入洗柱水废水槽，进行顺洗，顺洗时间40分钟，柱1清洗完成。由时间继电器控制泵、阀的开关。泵h为变频泵，出水口设有流量控制器4(带数显)控制泵h保持流量，清洗流量控制在1500L/h。洗柱总时间为1小时。

(5)柱1再生：阀4开，阀14开，计量泵2开，再生剂从15％硝酸储槽经计量泵2、阀14进入柱1，置换出柱中的洗柱水，使其经阀4流入洗柱水废水槽，计量泵2运行20分钟后，阀4关、阀31开、阀40开，含硝酸铜的再生剂经阀31、阀40流入硝酸铜中间槽，计量泵2继续运行60分钟后停止，阀14关，阀31关、阀40关。计量泵2的设定流量为300L/h。计量泵2关停后，阀13开，阀31开，阀41开，泵h(泵11)开(计时20分钟)，洗柱水从洗柱水槽经泵h(泵11)、阀13、进入柱1置换柱中残留的再生剂，并经阀41排入再生剂回收槽。泵h(泵11)计时20分钟到，阀13关，阀31关，阀41关，阀3开、阀19开，洗柱水经阀3、柱1、阀19进入洗柱水废水槽，进行顺洗柱，泵h(泵11)继续运行60分钟后，水洗完成。柱1水洗完成后，泵h(泵11)关、阀3关、阀19关，柱1再生完成。

(6)柱2柱3进水切换：经过一段时间后，随着离子交换柱吸附量的增加，柱3出水将出现Cu²⁺离子穿漏，当设在出水口的在线检测器检测出水中Cu²⁺离子浓度超标时(Cu²⁺浓度≥0.5mg/L)，阀6关，阀10开，阀27开，废水进水由柱2切换到柱3，即由泵e经阀10进入柱3，再经阀27进入槽1。同时阀9关，阀30关，柱3停止外排废水，泵c停，阀26关，柱2停止向槽3排水。废水进入槽1后，槽1液位上升，当槽1液位到上限，阀1开，阀28开，泵a开(由槽1中的液位计控制)，废水从槽1经泵a、阀1进入柱1，然后通过阀28，经Cu²⁺在线检测器检测达到控制指标(Cu²⁺浓度≤0.5mg/L)后，排入pH调节池，即柱3和柱1串联运行。

(7)柱2废水循环：当废水进水由柱2切换到柱3的同时，阀35开，泵f(泵6)开，阀23开，废水从中间槽经阀35、泵f(泵6)、柱2、阀23、返回中间槽，进行循环，在规定的循环时限内使柱2继续吸附Cu²⁺离子，以提高树脂的利用率。到达规定的循环时限T＝3小时，柱2废水循环结束。

(8)柱2清洗：阀15开、阀8开、泵h(泵11)开，洗柱水从纯水储槽经泵h(泵11)、流量控制器4、阀15、柱2、阀8进入洗柱水废水槽，进行逆洗，逆洗时间为20分钟，逆洗完成后，阀15关、阀8关，阀7开、阀20开，洗柱水从纯水储槽经泵h(泵11)、流量控制器4、阀7、阀20进入洗柱水废水槽，进行顺洗，顺洗时间40分钟，柱2清洗完成。

(9)柱2再生：阀8开，阀16开，计量泵2开，再生剂从15％硝酸储槽经计量泵2、阀16进入柱2，置换出柱中的洗柱水，使其经阀8流入洗柱水废水槽，计量泵2运行20分钟后，阀8关、阀32开、阀40开，含硝酸铜的再生剂经阀32、阀40流入硝酸铜中间槽，计量泵2继续运行60分钟后停止，阀16关，阀32关、阀40关。计量泵2的设定流量为300L/h。计量泵2关停后，阀15开，阀32开，阀41开，泵h(泵11)开(计时20分钟)，洗柱水从洗柱水槽经泵h(泵11)、阀15、进入柱2置换柱中残留的再生剂，并经阀32、阀41排入再生剂回收槽。泵h(泵11)计时20分钟到，阀15关，阀32关，阀41关，阀7开、阀20开，洗柱水经阀7、柱2、阀20进入洗柱水废水槽，进行顺洗柱，泵h(泵11)继续运行60分钟后，水洗完成。柱2水洗完成后，泵h(泵11)关、阀7关、阀20关，柱2再生完成。

(10)柱3柱1进水切换：经过一段时间后，随着离子交换柱吸附量的增加，柱1出水将出现Cu2+离子穿漏，当设在出水口的Cu²⁺在线检测器检测出水中Cu²⁺离子浓度超标时(Cu2+浓度≥0.5mg/L)，阀10关，阀2开，阀25开，废水进水由柱3切换到柱1，即由泵e经阀2进入柱1，再经阀25进入槽2。同时阀1关，阀28关，柱1停止外排废水，泵a停，阀27关，柱3停止向槽1排水。废水进入槽2后，槽2液位上升，当槽2液位到上限，阀5开，阀29开，泵b开(由槽2中的液位计控制)，废水从槽2经泵b、阀5进入柱2，然后通过阀29，经Cu²⁺在线检测器检测达到控制指标(Cu²⁺浓度≤0.5mg/L)后，排入pH调节池，即柱1和柱2串联运行。

(11)柱3废水循环：当废水进水由柱3切换到柱1的同时，阀34开，泵f(泵6)开，阀24开，废水从中间槽经阀34、泵f(泵6)、柱3、阀24、返回中间槽，进行循环，在规定的循环时限内使柱3继续吸附Cu²⁺离子，以提高树脂的利用率。到达规定的循环时限T＝3小时，柱3废水循环结束。

(12)柱3清洗：阀17开、阀12开、泵h(泵11)开，洗柱水从纯水储槽经泵h(泵11)、流量控制器4、阀17、柱3、阀8进入洗柱水废水槽，进行逆洗，逆洗时间为20分钟，逆洗完成后，阀17关、阀12关，阀11开、阀21开，洗柱水从纯水储槽经泵h(泵11)、流量控制器4、阀11、阀21进入洗柱水废水槽，进行顺洗，顺洗时间40分钟，柱2清洗完成。

(13)柱3再生：阀12开，阀18开，计量泵2开，再生剂从15％硝酸储槽经计量泵2、阀18进入柱3，置换出柱中的洗柱水，使其经阀12流入洗柱水废水槽，计量泵2运行20分钟后，阀12关、阀33开、阀40开，含硝酸铜的再生剂经阀33、阀40流入硝酸铜中间槽，计量泵2继续运行60分钟后停止，阀16关，阀33关、阀40关。计量泵2的设定流量为300L/h。计量泵2关停后，阀17开，阀33开，阀41开，泵h(泵11)开(计时20分钟)，洗柱水从洗柱水槽经泵h(泵11)、阀17、进入柱3置换柱中残留的再生剂，并经阀33、阀41排入再生剂回收槽。泵h(泵11)计时20分钟到，阀17关，阀33关，阀41关，阀11开、阀21开，洗柱水经阀11、柱3、阀21进入洗柱水废水槽，进行顺洗柱，泵h(泵11)继续运行60分钟后，水洗完成。柱3水洗完成后，泵h(泵11)关、阀11关、阀21关，柱3再生完成。

(14)继续重复执行(2)-(13)的步骤。三柱交替运行。

(15)槽1、2、3中溶液的pH调节：槽1、2、3均为带搅拌槽，各设一个在线pH控制器连续检测pH值，当槽中溶液的PH值≤1.5时，pH控制器输出信号，计量泵4启动，自动阀37、38、39开，32％(w/w)NaOH从32％碱液储槽加入相应的槽中，同时槽1、2、3的搅拌启动，将溶液混合均匀，各槽pH值的控制范围为1.5～3。

(16)停机步骤：设备长期不用或长时间维修(大修)时，按下列步骤执行停机程序。(a)中间槽清空：手动指令，阀打开，泵a，b，c启动，废水从槽1，2，3，排入原液槽。废水排放后，槽1，2，3液位分别到达下限时，泵a，b，c关闭，阀关闭。(b)柱再生：手动指令，按步骤(5)、(9)、(1)3程序分别执行，根据停机实际情况对正在工作的两个柱子进行再生。(c)系统归零：系统回归原始状态。

控制仪表：

(a)泵e流量变送器(数显)，流量测控范围：1100-1300L/h。

(b)泵h流量变送器(数显)，流量测控范围：1400-1600L/h。

(c)槽1/2/3在线PH测控仪：测控范围1.5-3。

(d)Cu²⁺在线测控仪：测控范围0-3ppm。

(e)槽1/2/3浮球式液位控制器：带输出，材质防腐，与500L标准PP桶配套。

6、硝酸铜溶液的浓缩结晶：硝酸铜中间槽(容积1m³)中的含硝酸铜再生溶液由泵13/g送入硝酸铜溶液储槽(容积2m³)，然后由泵14(Q＝0.5m³/h)送入浓缩结晶釜，控制步骤如下：

(1)浓缩：阀f60(放空阀)、阀f61开、泵14开，首先将硝酸铜溶液加到结晶釜的上限即2/3液位(约700L)，达到上限液位后，泵14停(由内置的液位控制器15控制)，阀f60关，阀f61关，搅拌开，阀f62开，蒸汽进入开始加热。同时，阀f59、阀f56、阀f57开，射流真空系统开，保持系统真空度≥50％。当温度上升到70℃时，继续保持浓缩结晶釜内料液的温度在65-70℃，由温度控制仪控制阀f62的开关来控制温度。

随着料液的浓缩，釜内液位逐渐下降，当下降到上限液位的3/4时，液位控制器15控制泵14，再次向釜内补充硝酸铜溶液，使釜内液位保持在上限位和3/4上限位之间。随着浓缩釜内料液浓度的上升，其比重不断增加，当在线比重测定仪测定的比重≥1.78时，阀f59、阀f56、阀f57关、循环射流泵停，阀f61关、阀f62关。

(2)结晶：阀f60开，卸除釜内真空，同时阀f63开，冷却水进入结晶釜夹套，连续冷却8小时后(料液降温至约20℃)，离心机启动，10秒钟后，阀f64开，料液进入离心机，连续分离出Cu(NO₃)₂·3H₂O晶体，阀f64开启30分钟后关闭(保证釜中料液全部排空)，阀f64关闭后，离心机继续运行10分钟后自动停机，结晶后母液从离心机排出并流入硝酸铜结晶母液槽，当硝酸铜结晶母液槽中液位达到上限后，泵17启动，结晶母液返回硝酸铜溶液储槽。离心机分离出的晶体装桶回收。

(3)蒸发冷凝液的处理：蒸发冷凝液为含硝酸溶液，从冷凝器、阀f56进入缓冲罐，当缓冲罐的液位达到上限时，液位控制器14控制阀f56关、阀f57关、阀f55开、阀f58开、泵16启动，冷凝液从缓冲罐经阀f58、泵16、进入回收硝酸储槽，当缓冲罐液位下降到下限时阀f55关、阀f58关、泵16停。

(4)射流真空系统：(a)循环水的处理：经长时间运行，当循环水的硝酸含量超过15％(w/w)后，手动控制将循环水送入15％硝酸储槽回收使用。(b)循环泵流量≥6m³/h，射流器进水压力≥0.25MPA。

控制仪表：

(a)负压表，数显，防腐型。

(b)液位控制器：防腐型，液位控制器15(结晶浓缩釜)，液位控制器14(缓冲罐)。

(c)温控控制仪：测量范围0-100℃，防腐型。

(d)在线比重测定仪，带输出，测控范围为1.5-2，防腐型。

7、洗柱废水的处理：洗柱废水从交换柱流入洗柱废水槽后，液位上升到上限时，由液位控制器10(浮球)控制，经泵12自动送入原液槽，泵12的流量≥4m³/h，当液位下降到下限时泵12停。

8、pH调节槽内的液体可达标排放。

Claims (6)

1.一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，其特征在于该方法包括如下步骤：

(1)废水的预处理：

将铜氨废水送入pH调节釜调节pH值至2～3，沉淀、过滤去除硅酸和Fe(OH)₃，滤液送入中间水槽；

(2)铜离子的吸附与解吸：

将中间水槽中的废水送入由n-1根串联的离子交换柱吸附Cu²⁺离子，n取3～10中的自然数，相邻两根离子交换柱之间设有可调节pH值的槽，保持pH值在1.5～3，第n-1根离子交换柱的出水口检测Cu²⁺离子的浓度，第n-1根离子交换柱的出水口流出的液体即为Cu²⁺离子达到排放标准的废水；

(3)铜离子解吸与树脂的再生：

当第n-1根离子交换柱的出水口的Cu²⁺离子浓度达到0.5mg/L时，

将第1根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱断开；

第n根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱串联，第2根离子交换柱变为第1根离子交换柱，第3根离子交换柱变为第2根离子交换柱，以此类推，直至第n根离子交换柱变为第n-1根离子交换柱，返回步骤(2)；

同时，原始第1根离子交换柱进行中间水槽-除铜柱-中间水槽的循环吸附，循环时间2～3小时；循环吸附结束后，将原始第1根离子交换柱按如下程序进行再生：用去离子水进行第一次清洗-用8～15％(w/w)的硝酸溶液进行再生-用去离子水进行第二次清洗；清洗完全后的原始第1根离子交换柱变为第n根离子交换柱待用；收集再生流出液；

(4)固体硝酸铜的制备：

将步骤(3)收集到的再生流出液，在65～80℃、真空条件下浓缩，然后冷却结晶析出固体硝酸铜，经离心分离得到硝酸铜三水化合物晶体；

其中，步骤(3)中所述离子交换柱内装填有活性烷基化硅胶。

2.根据权利要求1所述的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，其特征在于步骤(1)中，所述的铜氨废水通过负压亚沸蒸氨的方式去除废水中的氨。

3.根据权利要求1所述的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，其特征在于步骤(3)中，所述的第一次清洗使用去离子水的量为3～4倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗30～40分钟；所述的第二次清洗使用去离子水的量为6～8倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗60～70分钟。

4.根据权利要求1所述的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，其特征在于所述的活性烷基化硅胶为SICU吸附剂。

5.根据权利要求1所述的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，其特征在于步骤(4)中，所述的真空条件为系统真空度≥50％。

6.根据权利要求1所述的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，其特征在于所述工艺采用在线Cu²⁺离子检测仪和可编程控制器控制所有阀门、压力和流量的自动操作方式。

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