CN107245583B - 一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法 - Google Patents

一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，将湿法炼锌所得的铜镉渣用硫酸和双氧水在高压反应釜中经高压氧化浸出，得到的酸浸液经pH调整剂将酸浸液调至2～4经沉淀除去铁后，用锌片置换除铁后液中的铜和镉离子得铜镉合金；再将铜镉合金置入真空炉中，在炉内残压为5～20Pa及温度700‑1000℃进行真空蒸馏分离得到金属铜和金属镉；提铜和镉后液在阴极电流密度350～500A/m2和电解温度25～40℃的电解条件下得到电解锌片；将电解锌片和金属铜放入生物燃料炉中进行熔炼得到锌铜合金。本发明克服了当前湿法处理铜镉渣工艺的缺点，实现了短流程、环境污染小、成本低、产品纯度高的铜镉渣综合回收利用工艺。

Description

一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法
技术领域
本发明涉及一种有价金属的回收方法，特别是一种铜镉渣中有价金属的综合回收及深加工方法，即一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法。
背景技术
湿法炼锌过程中锌粉净化除铜和镉时产生大量含有锌、镉和铜的铜镉渣，铜镉渣中锌、镉和铜的含量分别为20～50wt%、5～20wt%和1～15wt%。在处理铜镉渣时，一般将锌以硫酸锌形式返回电锌系统，铜以海绵铜形式回收，镉以海绵镉形式回收。中国专利201410040627.X回收铜镉渣中的镉时，采用湿法球磨-硫酸浸出-二氧化锰除铁-压滤-冷却-锌粉置换制备金属镉工艺，得到条状金属镉。由于在制备镉过程中，加入二氧化锰作为氧化剂，这使得体系中引入了杂质；用锌粉置换镉制备金属镉时，由于锌粉在置换过程中并未反应完全，从而降低了金属镉的纯度；同时，整个工艺流程时耗过长，达7个小时以上。中国专利201611154170.0在分离提取铜镉渣中的锌、镍和镉时，浸出净化同时进行，采用二段锌粉置换沉镉分别得到含量大于80%的海绵镉和粗镉产品；沉镉后经“有机相皂化-锌萃取-洗涤-反萃-电积-熔铸”工序处理得到锌锭产品；萃余液采用中和沉淀法在pH值为10.0～11.5时沉淀得到氢氧化镍产品。虽然该发明工艺简单，工艺周期短，效率高，但制得的镉产品纯度低，提取锌时萃取剂P204的用量大，且萃取剂P204的再生成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，该方法克服了当前湿法处理铜镉渣工艺的缺点，实现了短流程、环境污染小、成本低、产品纯度高的铜镉渣综合回收利用工艺。
本发明目的及解决的主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，其特征在于，采用高压氧化酸浸铜镉渣得到酸浸液，酸浸液经除杂净化后，加入锌片置换溶液中的铜离子和镉离子得到铜镉合金，铜镉合金经真空蒸馏分离得到金属铜和金属镉，金属镉经铸锭后得到镉锭，提铜和镉后液经电解得到电解锌片，电解锌片和金属铜经生物燃料炉熔炼、铸锭得到锌铜合金。
所述的高压氧化酸浸是在高压反应釜中，按质量比为1:3～8:0.02～0.2加入铜镉渣、硫酸溶液和双氧水，在反应温度为100～200℃和反应时间为1～4小时条件下进行反应，过滤，得到酸浸液，其中，硫酸溶液的浓度为10～98wt%，双氧水的浓度为10～30wt%。
所述的除杂净化是将酸浸液用pH调整剂调节pH值至2～4，在20～40℃和反应时间为0.5～2h条件下，酸浸液中的铁离子以氢氧化铁沉淀除去。
所述的pH调整剂为氨水、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或一种以上混合物。
所述的真空蒸馏分离条件：蒸馏温度700～1000℃，料层厚度3～7mm，炉内残压5～20Pa。
所述的提铜和镉后液电解条件为：阴极电流密度350～500A/m2，电解温度25～40℃。
所述的锌铜合金按满足用户或压铸锌镉合金国标要求制备。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明采用高压氧化酸浸及分步提取的全湿法工艺高效回收其渣中的Cu、Zn和Cd，通过加压高温氧化作用致使铜镉渣中被包裹的金属充分暴露于硫酸中，强化酸浸过程，缩短了浸出时间，大大提高了金属浸出率，降低了浸出成本；分离提取铜和镉时，用锌片代替锌粉置换酸浸液中的铜和镉，极大地提高了铜镉合金的纯度；用真空蒸馏方法分离铜镉合金工艺，可直接制得高纯度的金属铜和金属镉；将制得的金属铜和电解锌直接用生物燃料炉制备锌铜合金，可减少金属铜和电解锌的铸锭工序，同时所使用的生物燃料炉的成本比电熔炉低。本发明简化了工艺流程，高效环保，降低了生产成本。
具体实施方式
以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。
一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，其特征在于，采用高压氧化酸浸铜镉渣得到酸浸液，酸浸液经除杂净化后，加入锌片置换溶液中的铜离子和镉离子得到铜镉合金，铜镉合金经真空蒸馏分离得到金属铜和金属镉，金属镉经铸锭后得到镉锭，提铜和镉后液经电解得到电解锌片，电解锌片和金属铜经生物燃料炉熔炼、铸锭得到锌铜合金。
所述的高压氧化酸浸是在高压反应釜中，按质量比例为1:3～8:0.02～0.2的比例加入铜镉渣、硫酸溶液和双氧水，在反应温度为100～200℃和反应时间为1～4小时条件下进行反应，过滤，得到酸浸液，其中，硫酸溶液的浓度为10～98wt%，双氧水的浓度为10～30wt%。
所述的除杂净化是将酸浸液用pH调整剂调节pH值至2～4，在20～40℃和反应时间为0.5～2h条件下，酸浸液中的铁离子以氢氧化铁沉淀除去。
所述的pH调整剂为氨水、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或一种以上混合物。
所述的真空蒸馏分离条件：蒸馏温度700～1000℃，料层厚度3～7mm，炉内残压5～20Pa。
所述的提铜和镉后液电解条件为：阴极电流密度350～500A/m2，电解温度25～40℃。
所述的锌铜合金按满足用户或压铸锌镉合金国标要求制备。
实施例1：
在高压反应釜中，按质量比例为1:5:0.1的比例加入铜镉渣、浓度为30wt%硫酸溶液和30wt%双氧水，在反应温度为105℃和反应时间为2小时条件下进行反应，过滤，得到酸浸液，其中，锌、铜和镉的浸出率分别达98.15%、99.02%和99.32%。所得酸浸液用浓度为10wt%的氨水调节pH值至3.5，在反应温度为30℃条件下，反应1h后，过滤得到氢氧化铁沉淀和除铁后液。除铁后液用锌片置换溶液中的铜和镉得铜镉合金铜镉合金在蒸馏温度900℃、料层厚度4mm和炉内残压10Pa的条件下蒸馏分离得镉金属和铜金属，所得镉金属和铜金属的含量分别为99.87%和99.91%。
提铜和镉后液在电解条件为阴极电流密度400A/m2和电解温度40℃条件下，电解得到电解锌片。将电解锌和金属铜按用户要求投入生物燃料炉中熔炼、铸锭，得到锌铜合金。
实施例2：
在高压反应釜中，按质量比例为1:7:0.2的比例加入铜镉渣、浓度为50wt%硫酸溶液和15wt%双氧水，在反应温度为180℃和反应时间为1小时条件下进行反应，过滤，得到酸浸液，其中，锌、铜和镉的浸出率分别达99.24%、99.59%和99.61%。所得酸浸液用浓度为15wt%的氢氧化钠溶液调节pH值至2.5，在反应温度为35℃条件下，反应0.5h后，过滤得到氢氧化铁沉淀和除铁后液。除铁后液用锌片置换溶液中的铜和镉得铜镉合金铜镉合金在蒸馏温度1000℃、料层厚度5mm和炉内残压7Pa的条件下蒸馏分离得镉金属和铜金属，所得镉金属和铜金属的含量分别为99.76%和99.95%。
提铜和镉后液在电解条件为阴极电流密度500A/m2和电解温度38℃条件下，电解得到电解锌片。将电解锌和金属铜按用户要求投入生物燃料炉中熔炼、铸锭，得到锌铜合金。
本发明采用高压氧化酸浸及分步提取的全湿法工艺高效回收其渣中的Cu、Zn和Cd，通过加压高温氧化作用致使铜镉渣中被包裹的金属充分暴露于硫酸中，强化酸浸过程，缩短了浸出时间，大大提高了金属浸出率，按本发明工艺进行处理时，各金属浸出率均大于98%，浸出成本比传统工艺低10%以上；分离提取铜和镉时，用锌片代替锌粉置换酸浸液中的铜和镉，极大地提高了铜镉合金的纯度；用真空蒸馏方法分离铜镉合金工艺，可直接制得高纯度的金属铜和金属镉；将制得的金属铜和电解锌直接用生物燃料炉制备锌铜合金，可减少金属铜和电解锌的铸锭工序，同时所使用的生物燃料炉的成本比电熔炉低30%以上。本发明简化了工艺流程，高效环保，降低了生产成本。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变换材质、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，其特征在于：采用高压氧化酸浸铜镉渣得到酸浸液，酸浸液经除杂净化后，加入锌片置换溶液中的铜离子和镉离子得到铜镉合金，铜镉合金经真空蒸馏分离得到金属铜和金属镉，金属镉经铸锭后得到镉锭，提铜和镉后液经电解得到电解锌片，电解锌片和金属铜经生物燃料炉熔炼、铸锭得到锌铜合金：具体是：
在高压反应釜中，按质量比例为1∶5∶0.1的比例加入铜镉渣、浓度为30wt％硫酸溶液和30wt％双氧水，在反应温度为105℃和反应时间为2小时条件下进行反应，过滤，得到酸浸液；酸浸液用浓度为10wt％的氨水调节pH值至3.5，在反应温度为30℃条件下，反应1h后，过滤得到氢氧化铁沉淀和除铁后液；
除铁后液用锌片置换溶液中的铜和镉得铜镉合金；铜镉合金在蒸馏温度900℃、料层厚度4mm和炉内残压10Pa的条件下蒸馏分离得镉金属和铜金属；
提铜和镉后液在电解条件为阴极电流密度400A/m2和电解温度40℃条件下，电解，得到电解锌片。
2.如权利要求1所述的一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，其特征在于：所述的具体是：在高压反应釜中，按质量比例为1∶7∶0.2的比例加入铜镉渣、浓度为50wt％硫酸溶液和15wt％双氧水，在反应温度为180℃和反应时间为1小时条件下进行反应，过滤，得到酸浸液；酸浸液用浓度为15wt％的氢氧化钠溶液调节pH值至2.5，在反应温度为35℃条件下，反应0.5h后，过滤得到氢氧化铁沉淀和除铁后液；
除铁后液用锌片置换溶液中的铜和镉得铜镉合金；铜镉合金在蒸馏温度1000℃、料层厚度5mm和炉内残压7Pa的条件下蒸馏分离得镉金属和铜金属；
提铜和镉后液在电解条件为阴极电流密度500A/m2和电解温度38℃条件下，电解得到电解锌片。
3.如权利要求1或2所述的一种用铜镉渣制备锌铜合金的方法，其特征在于：所述的锌铜合金按满足用户或压铸锌镉合金国标要求制备。
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