CN104878206A

CN104878206A - 一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法

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Publication number: CN104878206A
Application number: CN201510192235.XA
Authority: CN
Inventors: 杨洪英; 马致远; 金哲男; 李雪娇
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2035-04-22
Also published as: CN104878206B

Abstract

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法。本发明首先向筛分后的铜阳极泥中加入硫酸进行调浆，调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为800~4000MHz，超声波频率为20-40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为（0.5~2）：1，微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂，在常压下浸出反应1~10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。经过间歇式超声波-微波协同处理后的浸出液和浸出渣容易处理，使得后续的贵金属提取工艺大幅度的简化，生产成本低，处理时间短，是一种绿色环保的预处理工艺。

Description

一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法。

背景技术

铜阳极泥是铜电解精炼过程中一种产物，因含有大量的贵金属和稀有金属而成为提取稀贵金属的重要原料。铜阳极泥的预处理是整个处理工艺的第一步，也是最关键的步骤之一。预处理工艺的主要目的是去除并回收铜阳极泥中的铜、碲、硒等金属，并使贵金属得到富集，为后续的贵金属提取工艺提供了便利条件。对于铜阳极泥的预处理工艺，目前国内外采用较多的方法是氧化焙烧-硫酸浸出法、硫酸盐化焙烧-硫酸浸出法和常压空气搅拌硫酸浸出法等。传统的火法预处理工艺，存在能耗高、操作环境差、原料适应性差、污染环境等缺点，至今仍是一个全世界的技术难题；传统湿法预处理工艺，存在浸出率低，反应时间较长，效率低等缺点，需要24小时甚至更长时间才能完成铜的脱除，并且对于碲、硒等稀散金属的浸出无明显效果。

目前也有单独采用微波或超声波技术对铜阳极泥进行处理的工艺，采用单独的微波预处理时，矿物能够受到微波的快速加热，然而微波具有一定的渗透深度，在浸出过程中应尽量使得矿物进入此区域，并且存在浸出过程中温度分布不均匀，微波渗透区域内的矿物不能得到有效替换，过程难控制等问题；采用单独的超声波预处理，虽然能够改善浸出过程中固液两相的传质，但是对于结构复杂、存在包裹现象的铜阳极泥来说难以到达一定的作用深度。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，目的是高效且无污染的富集回收铜阳极泥中铜、碲、硒，有利于后续工艺的进行。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为100~400g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在10~40%；

（2）调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为800~4000MHz，超声波频率为20-40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为（0.5~2）：1；

（3）微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂，在常压下浸出反应1~10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

其中，所述的铜阳极泥的主要成分按重量百分比，含Cu 9.8~12.3%，Ni 43.7~46.2%，Se 3.6~4.8%，Te 0.5~0.7%。

所述的微波功率为每公斤浆料40~200Wh。

所述的超声波功率为每公斤浆料50~250Wh。

所述的氧化剂为H₂O₂，用量为1~2molH₂O₂/L浆料。

所述的铜的浸出率为93~99%，碲的浸出率为92~97%，硒的浸出率为89~97%。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明利用超声波的活化作用辅助浸出，使浆料的液-固两相之间的传质过程得到强化，在固体表面产生微小的裂纹，同时在超声波作用下，固体产物膜加速剥离，同时通入的H₂O₂气体氧化反应剂也加速了分散和乳化，这一系列作用进一步强化了浸出反应过程，改善了浸出效果。

本发明采用微波预处理辅助浸出，矿物受到微波的快速加热，产生较大的热应力，随之在矿物的边缘产生微小裂缝，致使矿物的活性进一步增强，此外，由于微波具有选择性加热的特性，物料中的吸波矿物在微波场中会被选择性活化，从而提高浸出性能，使浸出时间大幅度降低，对于本申请中复杂结构、难处理、存在大量的铜、硒、碲等金属化合物被包裹等现象的铜阳极泥矿物，经微波处理后，表面性质、内部结构发生了改变，从而提高浸出性能。

微波还具有一定的渗透深度，在浸出过程中尽量使得矿物进入此区域，而传统的方法超声波技术能够使得矿物在溶液中分布均匀，但在连续式超声波辅助浸出条件下，微波渗透区域内的矿物不能得到有效替换，所以采用间歇式超声波辅助浸出能够克服此缺点，并且能够降低能耗。

本发明采用超声波技术与微波技术相结合的处理工艺，克服了单独微波浸出过程中温度分布不均匀、过程难控制等。超声波技术能够更好地使矿物和温度分布均匀，并且能够强化微波浸出过程中矿物表面裂缝的产生，有利于浸出反应的快速进行，同时结合两种高效绿色的技术，实现了铜阳极泥中铜、碲、硒等多种金属的高效快速浸出，克服了传统工艺浸出率低、流程长、环境污染重等缺陷，具有浸出速度快、环境友好、处理时间短、综合回收效益好等优点，铜、碲、硒的浸出率分别达到93~99%、92~97%、89~97%。经过间歇式超声波-微波协同处理后的浸出液和浸出渣容易处理，使得后续的贵金属提取工艺大幅度的简化，生产成本低，处理时间短，是一种绿色环保的预处理工艺。

附图说明

图1是本发明实施例1中经间歇式超声波-微波协同处理的铜阳极泥的SEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1

本实施例的技术方案按照以下步骤进行：

（1）铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu 9.8%，Ni 44.6%，Se 4.5%，Te 0.7%，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为100/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在10%；

（2）调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为800MHz，超声波频率为30KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为2:1；

（3）微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H₂O₂，用量为1.0molH₂O₂/L浆料，微波功率按每公斤浆料为100Wh，超声波功率按每公斤浆料为200Wh，在常压下浸出反应6min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

最终铜的浸出率为98%，碲的浸出率为93%，硒的浸出率为94%。

其中经间歇式超声波-微波协同处理的铜阳极泥的SEM图如图1所示，从图1中可以看出原本存在包裹的矿物表面出现了裂缝。

实施例2

本实施例的技术方案按照以下步骤进行：

（1）铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu 12.3%，Ni 43.7%，Se 4.8%，Te 0.6%，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为200g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在20%；

（2）调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为2000MHz，超声波频率为35KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为1:1；

（3）微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H₂O₂，用量为1.5molH₂O₂/L浆料，微波功率按每公斤浆料为200Wh，超声波功率按每公斤浆料为250Wh，在常压下浸出反应10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

最终铜的浸出率为99%，碲的浸出率为97%，硒的浸出率为97%。

实施例3

本实施例的技术方案按照以下步骤进行：

（1）铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu 11.6%，Ni 46.2%，Se 3.6%，Te 0.5%，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为300g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在30%；

（2）调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为3000MHz，超声波频率为40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为1:2；

（3）微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H₂O₂，用量为2.0molH₂O₂/L浆料，微波功率按每公斤浆料为150Wh，超声波功率按每公斤浆料为100Wh，在常压下浸出反应3min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

最终铜的浸出率为94%，碲的浸出率为94%，硒的浸出率为91%。

实施例4

本实施例的技术方案按照以下步骤进行：

（1）铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu 10.9%，Ni 45.3%，Se 4.2%，Te 0.6%，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为400g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在40%；

（2）调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为4000MHz，超声波频率为20KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为1:1；

（3）微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H₂O₂，用量为1.5molH₂O₂/L浆料，微波功率按每公斤浆料为100Wh，超声波功率按每公斤浆料为200Wh，在常压下浸出反应8min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

最终铜的浸出率为98%，碲的浸出率为95%，硒的浸出率为94%。

实施例5

本实施例的技术方案按照以下步骤进行：

（1）铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu 11.3%，Ni 45.8%，Se 3.9%，Te 0.7%，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为350g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在35%；

（2）调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为1500MHz，超声波频率为25KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为2:1；

（3）微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H₂O₂，用量为2.0molH₂O₂/L浆料，微波功率按每公斤浆料为40Wh，超声波功率按每公斤浆料为50Wh，在常压下浸出反应1min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

最终铜的浸出率为93%，碲的浸出率为92%，硒的浸出率为89%。

对比例

铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu 10.9%，Ni 44.6%，Se 3.9%，Te 0.6%；

传统方法：加入浓度为500g/L的硫酸调浆，控制铜阳极泥浆料中铜阳极泥的重量浓度在10%，调浆后，向铜阳极泥浆料中加入氧化剂H₂O₂，H₂O₂的用量为2molH₂O₂/L浆料，进行搅拌浸出，反应温度为95℃，浸出时间为360min。铜浸出率为70%、碲浸出率为27%、硒浸出率为12%。

与传统方法相比，采用本发明的新方法反应强度较强，铜、碲、硒浸出率相比传统方法分别提高23%~29%、65%~70%和77%~85%，并且反应时间大大缩短，铜、碲、硒的浸出率提高显著。

Claims

1.一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于所述的铜阳极泥的主要成分按重量百分比，含Cu 9.8~12.3%，Ni 43.7~46.2%，Se 3.6~4.8%，Te 0.5~0.7%。

3.根据权利要求1所述的一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于所述的微波功率为每公斤浆料40~200Wh。

4.根据权利要求1所述的一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于所述的超声波功率为每公斤浆料50~250Wh。

5.根据权利要求1所述的一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于所述的氧化剂为H₂O₂，用量为1~2molH₂O₂/L浆料。

6.根据权利要求1所述的一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于所述的铜的浸出率为93~99%，碲的浸出率为92~97%，硒的浸出率为89~97%。