CN104108740A - 一种从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的新方法 - Google Patents

Abstract

一种从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的新方法，它属于硫酸铜生产技术领域。该方法包括以下步骤：1）含铜废料通过硫酸使铜被浸出；2）硫酸铜浸出液旋流电解得到铜粉和电积后液；3）铜粉收集；4）电积后液萃取，萃取液经除油后作浸出液回收利用，萃余液进入废水处理站进行中和沉淀处理；5）电积铜粉经微泡溶解、结晶得到高品质的硫酸铜产品。本发明通过采用上述技术，先从成分复杂的含铜废料中生产高品质的电积铜粉，再进而生产高品质的硫酸铜产品，为工业含铜废料的处理开辟出另外一条路线，同时为生产高品质的硫酸铜提供了廉价的金属铜粉原料，其高效、可靠、工艺流程简单、无环境污染、操作简便可行，成本低廉的硫酸铜生产技术方案。

Description

一种从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的新方法

技术领域

本发明属于硫酸铜生产技术领域，具体涉及一种高效、可靠、工艺流程简单、无环境污染、操作简便可行、成本低廉的用于旋流电解技术从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的新方法。

背景技术

高品质硫酸铜用途广泛，目前国内硫酸铜生产企业所用的原料有铜矿石及工业含铜废料，用工业含铜废料生产硫酸铜，铅、镉、镍、锌、砷、铁等杂质一同进入溶液，需采用溶剂萃取法选择性地去除杂质，难度系数大，得到的硫酸铜纯度较低。砷含量是衡量硫酸铜产品质量的重要指标之一。目前工业上主要应用的除砷方法是：先向硫酸铜溶液中加双氧水将As^３＋ 氧化为As^５＋，再加Fe^２＋ 使生成溶度积很小的FeAsO₄沉淀而去除砷，其中砷脱除率为94%左右，不能完全满足高品质硫酸铜的产品技术标准。除去砷、铁等杂质后，还需进一步除去镍(Ni)、钙(Ca)等超标杂质，目前工业上主要采用中和沉淀工艺除去镍、钙等杂质，工艺步骤复杂。因此、采用工业含铜废料，特别是成分复杂、含砷较高的含铜物料生产硫酸铜，存在工艺流程长、投资大、产品品质不达标、加工费用高等缺点。

以金属铜为原料制备硫酸铜流程简单，设备投资少，纯度高，但是单质铜较为昂贵，生产成本高，硫酸铜生产企业用此方法少。

发明内容

针对目前的硫酸铜生产特点，本发明的目的在于提供一种高效、可靠、工艺流程简单、无环境污染、操作简便可行、成本低廉的用于旋流电解技术从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的新方法，它直接从含铜废料中回收高品质的电积铜粉，产生的铜粉用来生产高品质硫酸铜产品，为工业含铜废料的处理开辟出另外一条路线，同时为生产高品质的硫酸铜提供了廉价的金属铜粉原料。

所述的一种从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

1）溶铜浸出：含铜废料通过微泡溶解的方式在高温高酸并鼓入空气条件下进行铜的浸出，得到浸出液；

2）粉体旋流电解生产电积铜粉：精密后的浸出液在循环泵的作用下，控制一定的流速在旋流电解槽内旋转向上流动；在电场的作用下，氢氧根阴离子向阳极定向移动，溶液中的铜离子向阴极定向移动，铜离子在阴极得到电子沉积析出金属铜粉，阴离子在阳极失去电子析出氧气，采用专用的粉体收集系统收集铜粉，得到铜粉和电积后液；

3）铜粉的收集：当旋流电解达到10-30分钟后，采用压缩空气冲出旋流电解槽管道内的铜粉，再采用步骤2）的电积后液反冲洗，整个过程采用PLC进行自动控制，含铜粉的冲洗液进入沉降槽后进行过滤分离，得到电积铜粉，冲洗液用泵送入步骤2）的旋流电解槽中继续电解；

4）铜的萃取：步骤2）得到的电积后液调好酸度，精密过滤后进入用LIX984N萃取工序进行萃取，萃取液经超声波气振及气浮塔除油后送至步骤1）中作为浸出液用或返回旋流电解槽中电积出母液里的铜，萃余液进入废水处理站进行中和沉淀处理；

5) 将步骤3）中收集的电积铜粉清洗后，采用精制硫酸微泡溶解，得到工业级硫酸铜溶液，再通过结晶、干燥得到高品质的硫酸铜产品，结晶母液返回至步骤1）中作为浸出液用，也可以返回旋流电解槽中电积出母液里的铜。

上述步骤中产生的酸雾采用酸雾吸收塔吸收，合格尾气外排。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤1）中得到的浸出液为铜离子浓度为20-70 g/L，硫酸浓度为60-100g/l的硫酸铜溶液。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤1）中所述的溶铜浸出温度为80℃-85℃，溶铜速度为300-500Kg/m³.d。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤2）中旋流电解中电流密度为1100-1250 A/m²、电解循环量为1900-2100L/h。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤2）电流密度为1200A/m²、电解循环量为2000L/h。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤3）中电解铜粉在阴极附近达到一定的产量以旋流电解时间为标准，旋流电解时间为10-30min，进行铜粉收集。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤3）中所述反冲洗的流量为150-200m³/h，反冲时间为10-30s。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤4）中电积后液中含铜为22-26g/L，含硫酸150-180g/L，电积后液调酸度方法如下：在电积后液添加含铜废料，降低溶液的酸度，再用NaOH调PH值为4，所加的含铜废料至每升电积后液中含25-35gCu。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤4）中所述的萃余液采用硫酸铁和石灰石沉淀处理工艺，除去溶液中的砷渣，滤液进入废水站处理。

所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤5）中所述的精制铜粉微泡溶解后的铜离子浓度为70-80g/l，通过蒸发器蒸发结晶得到硫酸铜溶液浓度为170-180g/l，最终得到电镀级品质标准的硫酸铜产品，硫酸铜产品自进料口进入硫化床内， 在振动力作用下，物料沿水平方向抛掷向前连续运动，热风向上穿过流化床同湿料换热后，湿空气经旋风分离器除尘后由排风口排出，干燥物料由排料口排出，通过自动打包成每袋25kg后外售。

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）本发明通过旋流电解选择性回收技术，在电流密度为1100-1250 A/m²、电解循环量为1900-2100L/h，优选电流密度为1200A/m2、电解循环量为2000L/h的条件下，从成分复杂的含铜废料浸出液中直接回收高品质的电积铜粉，代替现有技术中的铜板，其回收率高，而且直接进入下一单元进行利用，得到铜粉有利于后面的溶铜反应及铜粉的收集利用，操作方便；

2）本发明旋流电解得到的电积后液由于酸性太强，本发明先在该电积后液中加入含铜废料降低其酸性，当酸性降低后，为了利于铜的浸出，再用氢氧化钠调pH值至4，一方面可以处理含铜废料，另一方面减少了氢氧化钠的使用量，降低成本，调酸性后的电积后液通过LIX984N萃取工序进行萃取，萃取液经除油后送旋流电解铜系统或溶铜浸出步骤中，作为浸出液用或返回旋流电解槽中电积出母液里的铜，不但能使铜离子高效回收，而且能提高废液回收利用率，降低生成成本；

3）本发明将LIX984N萃取工序中得到的萃余液进入废水处理站用硫酸铁和石灰石进行中和沉淀处理，能除去溶液中有害元素砷，达到对含铜废料中的砷进行无害化处理的目的；

4）本发明通过旋流电解技术将含铜废料中的铜以铜粉析出，再用该铜粉生产硫酸铜，产品品质高，成本低廉，由于铜粉比铜板更利于生产硫酸铜，电积后液处理简单，降低了硫酸铜的生产成本，提高经济效益；

5）本发明在电积后液阶段处理溶液比在硫酸铜溶液除杂阶段处理简单，而且处置的效果不影响产品硫酸铜的品质，其工艺操作简单、流程短、成本低、环境良好、回收率高、产品品质高，增加了企业的经济效益，同时实现了资源的高效回收，也符合循环经济的原则。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

本发明制备硫酸铜所用的某种含铜废料物料，测定其具体的含量废料中的化学成分如下：

表1       含铜废料的化学成份

元素	Ni	Cu	Fe	Pb	Mn	As	Sb	Bi	Se	Ag	SiO2
												含量（%）	1.11	53	0.069	0.03	0.0034	8.83	1.20	0.54	0.21	31.0(g/t)	10.1

实施例1：

如图1所示，本发明的从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，具体方法如下：

1）取4t上述含铜废料，在80℃、鼓入空气条件下用100g/l的硫酸浓硫酸进行铜的浸出，浸出液中铜离子浓度为50 g/L；

2）对步骤1）中的浸出液采用精密过滤器过滤，在电流密度1200A/m²、电解循环量为2000L/h条件下在旋流电解槽中选择性提取，得到高品质的电积铜粉产品和含铜离子为25 g/L的旋流电积后液；

3）步骤2）中旋流电解每30分钟进行铜粉收集一次，采用压缩空气冲出旋流电解槽的管道铜粉液体，再采用电积液反冲洗，反冲洗时间控制在10秒，整个过程采用PLC进行自动控制，含铜粉的冲洗液通过总管进入沉降槽后进行过滤分离；

4）将步骤2）中的电积后液添加含铜废料使每升电积后液中含25gCu，降低溶液的酸度，再添加NaOH调节使PH值为4，精密过滤后进入LIX984N萃取工序，稀释剂为260#溶剂油（LIX984N配260#溶剂油在萃取时分相快，挥发损失少）萃取后，铜进入萃取液中，萃取液经除油后送步骤2）中进行旋流电解，经萃取后的萃余液进入废水处理站进行，添加硫酸铁和石灰石进入中和沉淀处理，沉淀过滤后，除去砷渣，滤液进入废水处理站后序处理；

5) 将步骤3）中的过滤分离后的电积铜粉采用纯水洗涤，采用精制硫酸微泡溶解，得到含铜离子70g/l，通过蒸发器蒸发结晶得到170g/l的硫酸铜溶液，之后通过搪瓷结晶机得到高品质的硫酸铜产品，物料自进料口进入硫化床内， 在振动力作用下， 物料沿水平方向抛掷向前连续运动，热风向上穿过流化床同湿料换热后， 湿空气经旋风分离器除尘后由排风口排出， 干燥物料由排料口排出，该高品质的硫酸铜产品能通过自动打包成每袋25kg后外售。

上述步骤中产生的酸雾采用酸雾吸收塔吸收，合格尾气外排。

实施例2：

如图1所示，本发明的从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，具体方法如下：

1）取4t上述含铜废料，在85℃、鼓入空气条件下用180g/l的硫酸进行铜的浸出，浸出液中铜离子浓度为53 g/L；

2）对步骤1）中的浸出液采用精密过滤器过滤，在电流密度1100A/m²、电解循环量为1900L/h条件下在旋流电解槽中选择性提取，得到高品质的电积铜粉产品和含铜离子为25 g/L的旋流电积后液；

3）步骤2）中旋流电解每10分钟进行铜粉收集一次，采用压缩空气冲出旋流电解槽的管道铜粉液体，再采用电积液反冲洗，反冲洗时间控制在30秒，整个过程采用PLC进行自动控制，含铜粉的冲洗液通过总管进入沉降槽后进行过滤分离；

4）将步骤2）中的电积后液添加含铜废料至每升电积后液含量35gCu，降低溶液的酸度，再添加NaOH调节使PH值为4，精密过滤后进入LIX984N萃取工序，稀释剂为260#溶剂油萃取后，铜进入萃取液中，萃取液经除油后送步骤2）中进行旋流电解，经萃取后的萃余液进入废水处理站进行，添加硫酸铁和石灰石进入中和沉淀处理，沉淀过滤后，除去砷渣，滤液进入废水处理站后序处理；

5) 将步骤3）中的过滤分离后的电积铜粉采用纯水洗涤，采用精制硫酸微泡溶解，得到含铜离子80g/l，通过蒸发器蒸发结晶得到180g/l的硫酸铜溶液，之后通过搪瓷结晶机得到高品质的硫酸铜产品，物料自进料口进入硫化床内， 在振动力作用下， 物料沿水平方向抛掷向前连续运动，热风向上穿过流化床同湿料换热后， 湿空气经旋风分离器除尘后由排风口排出， 干燥物料由排料口排出。物料自进料口进入硫化床内，在振动力作用下，物料沿水平方向抛掷向前连续运动，热风向上穿过流化床同湿料换热后， 湿空气经旋风分离器除尘后由排风口排出， 干燥物料由排料口排出，该高品质的硫酸铜产品能通过自动打包成每袋25kg后外售。

上述步骤中产生的酸雾采用酸雾吸收塔吸收，合格尾气外排。

Claims (10)

1.一种从含铜废料中选择性生产高品质硫酸铜的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：

1）溶铜浸出：含铜废料通过微泡溶解的方式在高温高酸并鼓入空气条件下进行铜的浸出，得到浸出液；

2）粉体旋流电解生产电积铜粉：精密后的浸出液在循环泵的作用下，控制一定的流速在旋流电解槽内旋转向上流动；在电场的作用下，氢氧根阴离子向阳极定向移动，溶液中的铜离子向阴极定向移动，铜离子在阴极得到电子沉积析出金属铜粉，阴离子在阳极失去电子析出氧气，采用专用的粉体收集系统收集铜粉，得到铜粉和电积后液；

3）铜粉的收集：当旋流电解达到10-30分钟后，采用压缩空气冲出旋流电解槽管道内的铜粉，再采用步骤2）的电积后液反冲洗，整个过程采用PLC进行自动控制，含铜粉的冲洗液进入沉降槽后进行过滤分离，得到电积铜粉，冲洗液用泵送入步骤2）的旋流电解槽中继续电解；

4）铜的萃取：步骤2）得到的电积后液调好酸度，精密过滤后进入用LIX984N萃取工序进行萃取，萃取液经超声波气振及气浮塔除油后送至步骤1）中作为浸出液用，萃余液进入废水处理站进行中和沉淀处理；

5) 将步骤3）中收集的电积铜粉清洗后，采用精制硫酸微泡溶解，得到工业级硫酸铜溶液，再通过结晶、干燥得到高品质的硫酸铜产品，结晶母液返回至步骤1）中作为浸出液用。

2.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤1）中得到的浸出液为铜离子浓度为20-70 g/L，硫酸浓度为60-100g/l的硫酸铜溶液。

3.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤1）中所述的溶铜浸出温度为80℃-85℃，溶铜速度为300-500Kg/m³.d。

4.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤2）中旋流电解中电流密度为1100-1250 A/m²、电解循环量为1900-2100L/h。

5.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤2）电流密度为1200A/m²、电解循环量为2000L/h。

6.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤3）中电解铜粉在阴极附近达到一定的产量以旋流电解时间为标准，旋流电解时间为10-30min，进行铜粉收集。

7.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤3）中所述反冲洗的流量为150-200m³/h，反冲时间为10-30s。

8.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤4）中电积后液中含铜为22-26g/L，含硫酸150-180g/L，电积后液调酸度方法如下：在电积后液添加含铜废料，降低溶液的酸度，再用NaOH调PH值为4，所加的含铜废料至每升电积后液中含25-35gCu。

9.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤4）中所述的萃余液采用硫酸铁和石灰石沉淀处理工艺，除去溶液中的砷渣，滤液进入废水站处理。

10.根据权利要求1所述的一种从含铜废料生产精制硫酸铜的工艺方法，其特征在于步骤5）中所述的精制铜粉微泡溶解后的铜离子浓度为70-80g/l，通过蒸发器蒸发结晶得到硫酸铜溶液浓度为170-180g/l，最终得到电镀级品质标准的硫酸铜产品。