CN107502743A - 一种电解铜废液的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，包括以下步骤：浸出、回收铜、除铁铝、回收镍。本发明的电解铜废液的处理方法萃取分离铜后，采取化学除杂和萃取除杂相结合，不但得到了高纯镍产品，还将氧化铜矿和电解铜废液中的钴、锌、锰等有价金属富集起来，作为副产品。

Description

一种电解铜废液的处理方法
技术领域
本发明涉及化工冶金技术领域，特别是一种电解铜废液的处理方法。
背景技术
国内现有铜冶炼企业通常采用电解法精炼纯铜，在电解铜过程中，电解液中镍、钴、铁等杂质会逐步富集，当杂质离子富集到一定程度时将会阴极铜的质量，因此需要定期排放电解铜废液。电解铜废液中硫酸浓度高达170-280g/L，含镍40-60g/L，铜5-10g/L，铁3-8g/L，还含有微量的钴、钙、锌、锰等，给综合回收带来了困难。
目前，一些企业将电解铜废液先进行脱铜处理，然后再从脱铜液中进行蒸发、冷却结晶收集硫酸镍粗产品，这种方法存在能耗高、对设备要求较高、产品杂质含量高等缺点，难以实现利润。
《湖北理工学院学报》2003年第6期名为“利用电解铜废液除杂制硫酸铜的研究”的论文报道了通过添加碱性物质将电解铜废液中和到pH范围内，水解除铁后，依次沉淀铜、镍，最终得到粗氢氧化铜和氢氧化镍产品，此种方式不仅消耗了大量的中和剂，而且产品杂质含量高、附加值少，且其中的钴资源没有得到合理的利用。
中国发明专利CN1472365“电解铜废液处理工艺”公布了一种电解铜废液处理工艺，通过一次或分次加入工业硫酸，进行酸析依次分离出硫酸母液、硫酸铜、硫酸镍，但酸析过程对设备要求较高，且增加了操作人员在生产过程中的风险性，而且缺少除杂工序使得所得产品杂质含量较高，不利于大规模生产。
发明内容
本发明的最主要目的在于提供了一种电解铜废液的处理方法，具有方法简单、产品纯度高和成本低廉的特点。
本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿投入反应槽加水调浆，并加入电解铜废液进行常压加热搅拌浸出，控制温度为40-80℃，搅拌速度为 200-500r/min，终点pH控制为1.0-3.0，反应时间为2-4h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：使用铜萃取剂将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；负载铜有机经 2mol/L硫酸溶液反萃后可得纯净的硫酸铜溶液；
(3)除铁、铝：先通过加入氧化剂将步骤(2)所得第一萃余液中二价铁氧化成三价铁，再通过加入碱性中和剂调节其PH到3.5-5.0，除去铁和铝，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：采用皂化P507有机将步骤(3)所得滤液中Ca、 Co、Mn、Zn、Mg以及微量的Fe和Al萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；第二萃余液即纯净的硫酸镍液。
进一步地，所述步骤(1)中，氧化铜矿中硫含量小于0.1wt％，经细磨后-100目的颗粒比例大于90％。
进一步地，所述步骤(2)中，反萃得到的硫酸铜液返回铜电解车间得到金属铜，也可以直接进行蒸发结晶制备硫酸铜产品。
进一步地，所述步骤(4)中，得到的负载杂质有机相经4级酸洗后用3mol/L硫酸5级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。
进一步地，第(4)步得到的所述第二萃余液经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。
本发明的技术原理在于：利用氧化铜矿消耗电解铜废液中的高浓度硫酸，同时使其中的铜、钴以硫酸盐的形式进入溶液，其中电解铜废液中的二价铁离子可作为还原剂将氧化铜矿中微量的钴还原出来；所得浸出液经铜萃取-反萃后即可得到硫酸铜溶液；所得第一萃余液经水解除铁、铝后，再通过萃取深度除杂，所得第二萃余液即为纯净的硫酸镍溶液；负载杂质有机相经反萃后，所得反萃液因含钴等有价金属溶液可送往钴生产工序。
其中主要化学反应方程式为：
CuO+H2SO4＝CuSO4+H2O
CoOOH+Fe2++4H+＝Co2++2H2O
Cu2(OH)2CO3+2H2SO4＝2CuSO4+3H2O+CO2
与其他电解铜废液中铜镍回收方法相比，本方法萃取分离铜后，采取化学除杂和萃取除杂相结合，不但得到了高纯镍产品，还将氧化铜矿和电解铜废液中的钴、锌、锰等有价金属富集起来，作为副产品。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明产品作进一步详细的说明。
实施例1
本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，如图1包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿投入反应槽加水调浆，并加入电解铜废液进行常压加热搅拌浸出，控制温度为80℃，搅拌速度为 500r/min，终点pH控制为2.0，反应时间为2h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：使用铜萃取剂将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；负载铜有机经 2mol/L硫酸溶液反萃后可得纯净的硫酸铜溶液；
(3)除铁、铝：先通过加入氧化剂将步骤(2)所得萃余液中二价铁氧化成三价铁，再通过加入碱性中和剂调节其PH到5.0，除去铁和铝，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：采用皂化P507有机将步骤(3)所得滤液中Ca、 Co、Mn、Zn、Mg以及微量的Fe和Al萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；第二萃余液即纯净的硫酸镍液。所述第二萃余液经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。负载杂质有机相经4 级酸洗后用3mol/L硫酸5级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。反萃后有机相经3酸洗、2级水洗后可循环使用。
实施例2
本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿投入反应槽加水调浆，并加入电解铜废液进行常压加热搅拌浸出，控制温度为60℃，搅拌速度为 350r/min，终点pH控制为1.0，反应时间为4h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：使用铜萃取剂将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；负载铜有机经 2mol/L硫酸溶液反萃后可得纯净的硫酸铜溶液；
(3)除铁、铝：先通过加入氧化剂将步骤(2)所得萃余液中二价铁氧化成三价铁，再通过加入碱性中和剂调节其PH到4.5，除去铁和铝，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：采用皂化P507有机将步骤(3)所得滤液中Ca、 Co、Mn、Zn、Mg以及微量的Fe和Al萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；第二萃余液即纯净的硫酸镍液。所述第二萃余液经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。负载杂质有机相经4 级酸洗后用3mol/L硫酸5级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。反萃后有机相经3酸洗、2级水洗后可循环使用。
实施例3
本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿投入反应槽加水调浆，并加入电解铜废液进行常压加热搅拌浸出，控制温度为40℃，搅拌速度为200r/min，终点pH控制为3.0，反应时间为3h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：使用铜萃取剂将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；负载铜有机经 2mol/L硫酸溶液反萃后可得纯净的硫酸铜溶液；
(3)除铁、铝：先通过加入氧化剂将步骤(2)所得萃余液中二价铁氧化成三价铁，再通过加入碱性中和剂调节其PH到3.5，除去铁和铝，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：采用皂化P507有机将步骤(3)所得滤液中Ca、 Co、Mn、Zn、Mg以及微量的Fe和Al萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；第二萃余液即纯净的硫酸镍液。所述第二萃余液经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。负载杂质有机相经4 级酸洗后用3mol/L硫酸5级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。反萃后有机相经3酸洗、2级水洗后可循环使用。
实施例4
本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿(含Co 0.72％、Ni 0.011％、Cu 23.41％)投入反应槽加水调浆，并按液固比2.4:1mL/g加入电解铜废液，进行常压加热搅拌浸出，控制温度为80℃，搅拌速度为 200r/min，终点pH控制为3.0，反应时间为4h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：配置含20％LIX984的磺化煤油溶液作为萃取体系，通过3级萃取将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；所得第一萃余液中Cu<0.01g/L；负载铜有机采用2mol/L硫酸溶液3级反萃；反萃得到的硫酸铜液返回铜电解车间得到金属铜，也可以直接进行蒸发结晶制备硫酸铜产品；反萃后有机相经酸洗再生后循环使用。
(3)除铁、铝：先通过加入总铁量0.4倍氯酸钠将步骤(2)所得第一萃余液中二价铁氧化成三价铁，温度控制在85℃，再通过加入碳酸氢铵调节其pH到5.0，反应2h，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：配置含25％P507煤油溶液作为萃取体系，采用 9mol/L氢氧化钠溶液2级皂化后经7级萃取将步骤(3)所得滤液中 Ca、Co、Mn、Zn、Mg、Fe和Al等杂质萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；所得第二萃余液中Ca、Co、Mn、Zn、Mg、 Fe和Al等金属离子均<4mg/L，经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。负载杂质有机相经4级酸洗后用3mol/L硫酸5级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。反萃后有机相经3酸洗、2级水洗后可循环使用。
实施例5
本发明公开了一种电解铜废液的处理方法，包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿(含Co 0.72％、Ni 0.011％、Cu 23.41％)投入反应槽加水调浆，并按液固比2.5:1mL/g加入电解铜废液，进行常压加热搅拌浸出，控制温度为80℃，搅拌速度为500r/min，终点pH控制为2.0，反应时间为2h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：配置含25％LIX984的磺化煤油溶液作为萃取体系，通过3级萃取将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；所得第一萃余液中Cu<0.01g/L；负载铜有机采用2mol/L硫酸溶液3级反萃；反萃得到的硫酸铜液返回铜电解车间得到金属铜，也可以直接进行蒸发结晶制备硫酸铜产品；反萃后有机相经酸洗再生后循环使用。
(3)除铁、铝：先通过加入总铁量0.36倍氯酸钠将步骤(2) 所得第一萃余液中二价铁氧化成三价铁，温度控制在85℃，再通过加入碳酸氢铵调节其pH到4.0，反应2h，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：配置含25％P507煤油溶液作为萃取体系，经9mol/L 氢氧化钠溶液2级皂化，2级镍皂，然后采用皂化后P507经9级萃取将步骤(3)所得滤液中Ca、Co、Mn、Zn、Mg、Fe和Al等杂质萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；所得第二萃余液中Ca、Co、Mn、Zn、Mg、Fe和Al等金属离子均<2mg/L，经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。负载杂质有机相经4级酸洗后用 3mol/L硫酸7级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。反萃后有机相经3酸洗、2级水洗后可循环使用。
为了进一步说明本发明的技术效果，电解铜废液中化学成分进行分析，结果如表1所示：
表1电解铜废液中化学成分(g/L)
本发明针对现行工艺得到镍、铜产品杂质含量高，过程存在物耗高、难控制、成本大等问题，综合风险现有工艺中存在的问题＝：电解铜废液中酸度高、杂质多，需消耗大量碱来中和到溶液pH进行除杂，然后通过沉淀法依次制备铜、镍产品，所得产品纯度低、杂质高；采用酸析法处理电解铜废液，是通过硫酸铜、硫酸镍、硫酸铁在不同酸度下的溶解度的不同将之依次分离，这样硫酸浓度高达 500-1000g/L，不但加强了对生产设备和操作人员技术水平的要求，而且所得产品难以分离，不能控制产品杂质含量。在萃取分离铜后，采取化学除杂和萃取除杂相结合，不但得到了高纯镍产品，还将氧化铜矿和电解铜废液中的钴、锌、锰等有价金属富集起来，作为副产品
以上所述，仅为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；凡本行业的普通技术人员均可按说明书所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种电解铜废液的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)浸出：将细磨后氧化铜矿投入反应槽加水调浆，并加入电解铜废液进行常压加热搅拌浸出，控制温度为40-80℃，搅拌速度为200-500r/min，终点pH控制为1.0-3.0，反应时间为2-4h，反应完成后，过滤，得到浸出液和浸出渣；
(2)回收铜：使用铜萃取剂将步骤(1)所得浸出液中的铜萃入有机相，分相后得到负载铜有机相和第一萃余液；负载铜有机经2mol/L硫酸溶液反萃后可得纯净的硫酸铜溶液；
(3)除铁、铝：先通过加入氧化剂将步骤(2)所得第一萃余液中二价铁氧化成三价铁，再通过加入碱性中和剂调节其PH到3.5-5.0，除去铁和铝，过滤得到滤液和滤渣；
(4)回收镍：采用皂化P507有机将步骤(3)所得滤液中Ca、Co、Mn、Zn、Mg以及微量的Fe和Al萃入有机相；分相后得到负载杂质有机相和第二萃余液；第二萃余液即纯净的硫酸镍液。
2.根据权利要求1所述的电解铜废液的处理方法，其特征在于：第(4)步得到的所述第二萃余液经加入碳酸钠沉淀生产碱式碳酸镍产品。
3.根据权利要求1或2所述的电解铜废液的处理方法，其特征在于：第(4)步得到的负载杂质有机相经4级酸洗后用3mol/L硫酸5级反萃，所得反萃液可返回钴湿法冶炼车间用于矿浆浆化或作为副产品外售。
4.根据权利要求3所述的电解铜废液的处理方法，其特征在于：反萃后有机相经3酸洗、2级水洗后可循环使用。
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