CN103422119B - 一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法工艺步骤：第一步压榨脱水，将含铜污水进行压榨脱水；第二步堆浸或泡浸，柱堆，用酸溶液进行喷淋，所得堆浸富液送萃取系统或将压榨脱水后的块状污泥送至泡浸池用酸溶液泡浸所得泡浸富液送萃取；第三步萃取——反萃，将第二步所得堆浸富液或泡浸富液进行萃取，对所得负载有机相进行反萃，得富铜液；第四步电积，将第三步所得富铜液在.铜条件下进行电积得到产品阴极铜，具有能耗低，对环境友好，适于低含量铜污泥应用，固液容易分离，洗涤率好，铜的总回收率高，工艺成熟等优点，适于重矿山开采、有色金属冶炼、机械加工、电镀等工业领域应用。

Description

一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法

技术领域

本发明涉及一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，适于重矿山开采、有色金属冶炼、机械加工、电镀等工业领域应用。

背景技术

重矿山开采、有色金属冶炼、机械加工、电镀是产生含铜废水的主要行业。由于含铜废水具有持久性、毒性大、污染严重、不能生物降解等特点，所以对生态环境危害极大。

现有技术中对含铜废水的处理一般采用中和沉淀法，即先通过添加中和剂使铜离子转变为氢氧化铜沉淀并使其它金属离子转变为其它沉淀，然后固液分离得到含铜污泥。由于含铜污泥成分复杂、比重小、粘度高、吸附性强，且含水率通常大于90％，虽然其数量较含铜废水少得多，但却因为废水中的铜已转移至污泥中，所以从某种意义来说含铜污泥对环境的危害要比含铜废水严重得多，若对其处置不当或未加处理而直接填埋，将会给环境带来极大的危害，造成严重的二次污染。另外，可持续发展面临着各种能源、资源短缺的问题，金属作为一种不可再生资源也引起人们足够的重视，相关行业应把大力推行循环经济并采取措施减少资源消耗和环境污染作为当前工作的重中之重，如何含铜污泥变废为宝呢？

近年来，国内外科研人员对含铜污泥资源化利用主要采用如下三种方法：

一是以鼓风炉为代表的高温冶炼回收法：先对含铜污泥进行烘干预处理，然后以石灰石、石英石和萤石为熔剂，高温煤或焦炭为燃料或还原剂，在高温下对含铜污泥进行高温冶炼得到粗铜产品。虽然该方法经过不断发展和改进日臻成熟，但存在能耗高、不适于处理低铜含量污泥等不足，从而制约了该方法的推广应用。如中国专利CN100506727C公开的“一种电镀污泥的资源化处理工艺”，该工艺将电镀污泥烘干，在与熔剂、焦炭配料后进入熔炼炉熔炼回收有价金属。又如中国专利CN102433437A公开的“一种重金属污泥资源化及无害化处理方法”，其处理工艺步骤：1.浆污泥进行深度脱水至含水率为55％以下；2.将深度脱水污泥干燥至含水率为6％～12％；3.将干燥污泥添加熔剂、粘结剂进行配料、制成块或球团；4.将焦炭、快料或球团料放入熔炼炉中熔炼回收有价金属。上述两种方法均存在能耗高，环境不友好，且不适于低含量重金属污泥的处理。

二是硫酸搅拌酸浸的化学回收法：先向铜污泥中加入一定浓度的硫酸溶液进行搅拌浸出，待反应结束后固液分离得到含铜溶液，然后采用硫化沉淀、置换、萃取电积等方法回收有价金属铜。如中国专利CN100402676C公开的“从电镀污泥中回收有价金属的方法”，其对电镀污泥先用酸浸出有价金属，固液分离后加硫酸钠沉铜，然后再固液分离后得到硫化铜和沉铜后液。该方法反应时间较短，铜的表观浸出率高，但硫酸具有较强的腐蚀性，对反应容器防腐要求较高，更致命的问题是因污泥成分复杂，硫酸浸出后固液分离极难，洗涤率极差，铜的总回收率低。

三是煅烧—酸浸回收法：将含铜污泥在高温条件下进行煅烧，让大部分杂质如铁、锌、铝、镍、硅等转变成溶解缓慢的氧化物，使铜在接下来的过程中得以分离，最终以CuSO₄的形式回收。如中国资源综合利用期刊2005年12月第12期第10页，李红艺引用JitkaJandova等研究发现煅烧酸浸回收法，是对含铜污泥进行酸浸、煅烧、再酸浸处理，最后以铜盐的形式回收。该方法流程简单，不需要添加别的试剂，操作简便，但工艺能耗较高，产出的铜盐含杂质较多。

为此，寻求一种处理成本低、适应性强、对环境友好，并能对含铜污泥高效资源化利用的方法就显得尤为迫切。

发明内容

本发明的任务是针对现有技术在回收有价金属过程中存在的不足，提出了一种操作简单、投资少、能耗低、有价金属总回收率高、对环境友好、易工业化的利用含铜污泥生产阴极铜的方法。

本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：

一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，通过以下工艺步骤来实现的：

第一步压榨脱水，将矿山开采业、有色金属冶炼工业、机械加工业和电镀工业在废水处理过程中产生的含水率为90％～97％的含铜污泥，通过渣浆泵在压力0.6MPa～1.0MPa进料脱水120min～480min，待进料结束后用压力为1.0MPa～1.6MPa的压缩空气进行压榨脱水30min～60min，使污泥含水率降至55％～80％，体积降至原污水的5％～15％。

第二步堆浸或泡浸，将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至堆场建堆，堆高1m～6m，建堆完成后采用pH＝1.5～2.5含酸溶液进行喷淋，其喷淋强度为10L/(h·m²)～35L/(h·m²)，实行间歇喷淋，所得堆浸富液送萃取系统，待铜浸出率达97％后结束堆浸作业。或将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至泡浸池，然后向泡浸池加入滤饼重量的0.75～1.2倍的pH＝1.5～2.5含酸溶液进行泡浸5h～24h后将该泡浸富液送萃取系统，再次向泡浸池加入滤饼重量的0.75～1.2的pH＝1.5～2.5含新酸溶液继续泡浸，如此循环，待铜浸出率达95％后结束泡浸作业。

第三步萃取—反萃，将第二步所得堆浸富液或泡浸富液在相比为1.1～1.2条件下进行萃取3min～5min，所得负载有机相采用酸度160～180g/L的电贫液在相比为1.6～2.3条件下进行反萃3min～5min，得富铜液。

第四步电积，将第三步所得富铜液在槽电压1.8～2.5V，H₂SO₄浓度160g/L～180g/L，添加剂Co²⁺浓度100～150mg/L、古尔胶加入量50～150g/吨铜、硫脲60～120g/吨铜条件下进行电积得到产品阴极铜。

说明书中所述的含酸溶液为稀硫酸溶液或萃余液，所述的百分比均为重量百分比。

本发明的优点：

1.铜浸出率高达95％～99％，废液可循环利用，能耗低，对环境友好，适于低含量铜污泥应用，固液容易分离，洗涤率好，铜的总回收率高，工艺成熟等。

2.利用压榨脱水工艺使污泥含水率由90％～98％降至55％～80％，体积降至原污泥的8％～15％，污泥减量化好。

3.工艺流程简单，有价金属回收率高，产品杂质含量低，生产总成本少，投资小，见效快。

附图说明

图1是根据本发明提出的一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法工艺流程图。

以下结合附图对说明作进一步详细地描述，不作为对本发明保护范围的限定。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，依次按如下工艺步骤进行：

第一步压榨脱水：将矿山开采业、有色金属冶炼工业、机械加工业和电镀工业在废水处理过程中产生的含水率为90％～97％的含铜污泥，通过渣浆泵在压力0.6MPa～1.0MPa进料脱水120min～480min，待进料结束后用压力为1.0MPa～1.6MPa的压缩空气进行压榨脱水30min～60min，使污泥含水率降至55％～80％，体积降至原污泥的5％～15％。

第二步堆浸或泡浸：将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至堆场建堆，堆高1m～6m，建堆完成后采用pH＝1.5～2.5含酸溶液进行喷淋，其喷淋强度为10L/(h·m²)～35L/(h·m²)，实行间歇喷淋，所得堆浸富液送萃取系统，待铜浸出率达97％后结束堆浸作业。或将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至泡浸池，然后向泡浸池加入滤饼重量的0.75～1.2倍的pH＝1.5～2.5含酸溶液进行泡浸5h～24h后将该泡浸富液送萃取系统，再次向泡浸池加入滤饼重量的0.75～1.2的pH＝1.5～2.5含新酸溶液继续泡浸，如此循环，待铜浸出率达95％后结束泡浸作业。

第三步萃取—反萃：第二步所得堆浸富液或泡浸富液在相比为1.1～1.2条件下进行萃取3min～5min，所得负载有机相采用酸度160～180g/L的电贫液在相比为1.6～2.3条件下进行反萃3min～5min，得富铜液，萃余液返回堆浸或泡浸。

第四步电积：第三步所得富铜液在槽电压1.8～2.5V，H₂SO₄浓度160g/L～180g/L，添加剂Co²⁺浓度100～150mg/L、古尔胶加入量50～150g/吨铜、硫脲60～120g/吨铜条件下进行电积得到产品阴极铜，电积贫液返回萃取—反萃。

所述的第四步电积后的电积贫液返回反萃循环使用。

所述的第三步反萃后的空有机相返回萃取循环使用。

所述的第三步萃取后的萃余液返回堆浸或泡浸循环使用。

实施例1

某金铜矿山含铜酸性废水处理产生的铜污泥主要以铜的氢氧化物、铁的氢氧化物、铝的氢氧化物、碳酸盐以及其它物质的混合物存在，此外，还有少量的黄铁矿、褐铁矿、石英、明矾石、地开石以及微量的铜硫化物，其铜污泥的主要元素分析结果见表1。

表1某金铜矿山废水处理产生的污泥主要元素分析结果/％(干基)

一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，依次包括以下工艺步骤：

第一步含铜污泥压榨脱水：将某金铜矿山含铜酸性废水处理产生的含水率为96.75％的铜污泥采用渣浆泵进料过滤480min，进料压滤控制为1.0MPa，待进料过滤结束后，向隔膜滤板中通入压力为1.6MPa的压缩空气压榨脱水60min得到块状污泥。

第二步堆浸：将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至堆场建堆，堆高为6m，建堆完成后采用pH＝2.5含萃余液进行喷淋，其喷淋强度为10L/(h·m²)，实行间歇喷淋，所得堆浸富液送萃取系统。

第三步萃取—反萃：第二步所得堆浸富液在相比为1.1条件下进行萃取5min得负载有机相，所得负载有机相采用酸度185g/L的电贫液在相比为1.8条件下进行反萃5min得富铜液。

第四步电积：第三步所得富铜液在槽电压1.8V，添加剂Co²⁺浓度100mg/L、古尔胶加入量100g/吨铜、硫脲80g/吨铜条件下进行电积得到产品阴极铜，工艺技术参数及技术指标见表2：

表2实施例1的工艺技术参数及技术指标

实施例2

某电镀厂含铜酸性废水处理产生的铜污泥主要以铜的氢氧化物、铁的氢氧化物及其它物质的混合物存在，其铜污泥的主要元素分析结果见表3：

表3某电镀厂废水处理产生的污泥主要元素分析结果/％(干基)

一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，依次包括以下工艺步骤：

第一步含铜污泥压榨脱水：将某电镀厂含铜酸性废水处理产生的含水率为94.63％的铜污泥采用渣浆泵进料过滤120min，进料压滤控制为0.6MPa，待进料过滤结束后，向隔膜滤板中通入压力为1.2MPa的压缩空气压榨脱水30min得到块状污泥。

第二步堆浸：将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至堆场建堆，堆高为2m，建堆完成后采用pH＝1.5含萃余液进行喷淋，其喷淋强度为35L/(h·m²)，实现间歇喷淋，所得堆浸富液送萃取系统。

第三步萃取—反萃：第二步堆浸富液在相比为1.2条件下进行萃取3min得负载有机相，所得负载有机相采用酸度180g/L的电贫液在相比为1.6条件下进行反萃3min得富铜液。

第四步电积：第三步所得富铜液在槽电压1.86V，添加剂Co²⁺浓度120mg/L、古尔胶加入量150g/吨铜、硫脲90g/吨铜条件下进行电积得到产品阴极铜，工艺技术参数及技术指标见表4：

表4实施例2的工艺技术参数及技术指标

实施例3

某铜冶炼厂含铜酸性废水处理产生的铜污泥主要以铜的氢氧化物、铁的氢氧化物及其它物质的混合物，其铜污泥的主要元素分析结果见表5。

表5某铜冶炼厂废水处理产生的污泥主要元素分析结果/％(干基)

一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，依次包括以下工艺步骤：

第一步含铜污泥压榨脱水：将某铜冶炼厂含铜酸性废水处理产生的含水率为96.17％的铜污泥采用渣浆泵进料过滤240min，进料压滤控制为0.8MPa，待进料过滤结束后，向隔膜滤板中通入压力为1.4MPa的压缩空气压榨脱水40min得到块状污泥。

第二步泡浸：将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至泡浸池，然后向泡浸池加入滤饼重量的1.0倍的pH＝2.0萃余液进行泡浸24h后将泡浸富液送萃取系统，再次向泡浸池加入滤饼重量的1.0的pH＝2.0含新萃余液继续泡浸，如此循环，待铜浸出率达95％后结束泡浸作业。

第三步萃取—反萃：第二步所得泡浸富液在相比为1.15条件下进行萃取5min得负载有机相，所得负载有机相采用酸度180g/L的电贫液在相比为1.7条件下进行反萃3min得富铜液。

第四步电积：第三步所得富铜液在槽电压1.93V，添加剂Co²⁺浓度150mg/L、古尔胶加入量110g/吨铜、硫脲100g/吨铜条件下进行电积得到产品阴极铜，工艺技术参数及技术指标见表6：

表6实施例3的工艺技术参数及技术指标

以上三个实施例的实施情况表明，采用本发明的方法，可使得含铜污泥中的铜浸出率、铜电积回收率和铜纯度等指标显著提高。

Claims (4)

1.一种利用含铜污泥生产阴极铜的方法，依次按如下工艺步骤进行：

第一步压榨脱水：将矿山开采业、有色金属冶炼工业、机械加工业和电镀工业在废水处理过程中产生的含水率为90％～97％的含铜污泥，通过渣浆泵在压力0.6MPa～1.0MPa进料脱水120min～480min，待进料结束后用压力为1.0MPa～1.6MPa的压缩空气进行压榨脱水30min～60min，使污泥含水率降至55％～80％，体积降至原污泥的5％～15％；

第二步堆浸或泡浸：将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至堆场建堆，堆高1m～6m，建堆完成后采用pH＝1.5～2.5含酸溶液以每平方米块状污泥按10L/h～35L/h喷淋强度实行间歇喷淋，所得堆浸富液送萃取系统，待铜浸出率达97％后结束堆浸作业或将压榨脱水后的块状污泥采用皮带输送至泡浸池，然后向泡浸池加入块状污泥重量的0.75～1.2倍的pH＝1.5～2.5含酸溶液泡浸5h～24h后将该泡浸富液送萃取系统，再次向泡浸池加入块状污泥重量的0.75～1.2倍的pH＝1.5～2.5含新酸溶液继续泡浸，如此循环，待铜浸出率达95％后结束泡浸作业；

第三步萃取—反萃：第二步所得堆浸富液或泡浸富液在相比为1.1～1.2条件下进行萃取3min～5min，所得负载有机相采用H₂SO₄浓度160～180g/L的电积贫液在相比为1.6～2.3条件下进行反萃3min～5min，得富铜液；

第四步电积：第三步所得富铜液在槽电压1.8～2.5V，H₂SO₄浓度160～180g/L，添加剂Co²⁺浓度100～150mg/L、按每吨富铜液加入古尔胶50～150g、硫脲60～120g条件下进行电积得到产品阴极铜。

2.根据权利要求1所述的利用含铜污泥生产阴极铜的方法，其特征是所述的第四步电积后的电积贫液返回反萃循环使用。

3.根据权利要求1或2所述的利用含铜污泥生产阴极铜的方法，其特征是所述的第三步反萃后的空有机相返回萃取循环使用。

4.根据权利要求1所述的利用含铜污泥生产阴极铜的方法，其特征是所述的第三步萃取后的萃余液返回堆浸或泡浸循环使用。