CN108526490B - 一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，其特征在于：将干燥的氯化铜或氯化亚铜置于带有微波辐射功能的真空炉中，控制一定的真空度和微波辐射频率、功率、温度及时间后在真空炉中获得金属铜粉，氯气由真空炉排气管回收；所述真空炉是在炉内安装微波辐射元件，产生微波场并进行加热的真空炉；真空度为100‑200Pa；所述微波辐射频率2‑10GHz，功率500‑2000W；所述温度控制为500‑800℃，时间为30‑60分钟。本发明具有工艺流程短，能耗低，污染小，成本低，所得铜粉活性高的特点。

Description

一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法
技术领域
本发明属于微波冶金领域，涉及一种金属铜粉的制备方法，
具体地是氯化亚铜经由真空和微波辐射联合作用进行分解获得金属铜粉和氯气的方法。
背景技术
在湿法冶金领域，往往在冶炼溶液中含有氯离子，当富集到一定量后会严重危害冶炼设备，影响冶炼过程和产品质量。尤其在氯化冶金产生的废水废液中含的氯离子高，都需要进行除氯离子治理。
采用中和氧化沉淀其他杂质后，对滤液进行蒸发浓缩结晶氯化钠或者氯化钙或浓缩后进行氯化钠溶液电解得氢氧化钠和氯气。该工艺流程长，含氯离子滤液氯离子浓度低，蒸发浓缩量大，能耗高，成本高。
采用N235萃取法或离子交换法除氯离子，不仅不彻底，碱反萃得到氯化钠要消耗大量氢氧化钠，洗涤再生交换树脂时成本高，而且除氯离子残液含有机相，还需要脱除有机相，工艺流程也很长。
采用铜渣除氯离子工艺流程短，除氯离子彻底，成本相对较低，是目前从湿法冶金溶液和废水中除氯离子较好的方法。但产生的氯化亚铜渣需要回收金属铜或硫酸铜返回使用。
目前从除氯离子的氯化亚铜渣中回收铜主要采用氢氧化钠碱浸，获得氢氧化铜沉淀和氯化钠溶液，氢氧化铜再硫酸浸出得硫酸铜，再锌粉置换铜返回使用。碱性氯化钠溶液再处理回收，锌粉置换铜后得到的硫酸锌返回电锌系统处理。该法实现了铜的循环使用，第一次使用金属铜后就不再大量使用铜，只是进行适当机械损失补充。碱浸所得氯化钠浓度高，利于氯化钠结晶回收或电解氯化钠工艺。但是回收金属铜需要使用金属锌，尽管硫酸锌可以充分回收，但流程也较长，除氯离子成本也较高。
发明内容
为了发挥铜渣除氯离子优势推广应用铜渣除氯离子技术，本发明提出了采用真空炉内叠加微波辐射进行氯化亚铜热分解获得金属铜粉的技术，克服了目前铜渣除氯离子技术存在的缺点及不能大量推广的问题。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，其特征在于：将干燥的氯化铜或氯化亚铜置于带有微波辐射功能的真空炉中，控制一定的真空度和微波辐射频率、功率、温度、时间后在真空炉中就获得金属铜粉，氯气由真空炉排气管回收；
所述真空炉是在炉内安装微波辐射元件，产生微波场并进行加热的真空炉；真空度为100-200Pa；
所述微波辐射频率2-10GHz，功率500-2000W；
所述温度控制为500-800℃，时间为30-60分钟。
所述氯化亚铜由氯化铜热分解获得或者由金属铜渣处理含氯溶液或治理含氯废水时获得。
所述金属铜粉是在真空微波冶炼结束后通入惰性气体保护并卸真空至常压和降温至100℃以下获得的。
所述的氯气回收是由真空抽滤网筛过滤后从真空泵排气管顶端进行回收的。
本发明主要特征和工作原理是利用氯化亚铜在真空状态下，其熔、沸点大大降低，同时没有氧气存在，分解产生的亚铜离子极易歧化成金属铜和二价铜离子。二价铜离子和分解的氯离子生成氯化铜，而氯化铜又极易分解为氯化亚铜，这样连续进行分解，歧化，最终氯化亚铜将完全分解为金属铜粉和氯气。在常压下，氯化亚铜的分解反应需要在1000℃以上进行。在真空状态下叠加微波辐射，一方面利用氯化亚铜易吸收微波的特性，瞬间均匀加热氯化亚铜，并加速其共价键的振荡和破坏，从而促进降低氯化亚铜的分解温度。另一方面，微波辐射在真空中损耗很小，大大提高了氯化亚铜吸收微波的效率，加速了氯化亚铜的分解反应。因此这个分解反应只需要30-60分钟就能完成。如果在真空炉中采用其他加热方法，例如电阻丝或者碳电极，则不仅需要3小时以上，而且易产生物料结块，影响分解反应进行和产品质量。
本发明的第二个特点是产出的金属铜粉粒度细，活性高，返回使用除氯离子效率高，是其他金属铜渣除氯速度的2倍。
本发明的第三个特点是从氯化亚铜到金属铜粉仅消耗电能就能实现，而所得产品为金属铜粉和氯气，没有其他副产品和废水，废渣，环境污染小，生产成本低。氯化亚铜如果采用氢氧化钠洗涤浸出，氢氧化铜再硫酸溶解金属锌置换获得铜粉，或采用氨水溶解，水合肼还原获得铜粉，不仅流程长，消耗氢氧化钠或氨水，消耗金属锌或水合肼等物质，而且产出的废渣、氯化钠、氯化铵需要消耗更多的成本才能处理回收。即使在高温下采用氢气还原获得铜粉和氯化氢气体，其生产成本和环境治理都高于本发明。
本发明的另一个有益效果是可以通过使用高纯高质量氯化铜或氯化亚铜制取高质量铜粉用于粉末冶金和电子工业，较之CN101801568A专利公布的化学还原法生产电子工业用铜粉和常规金属铜熔体雾化法生产粉末冶金用铜粉方法简单，效率高，成本低。
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氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，具体包括以下步骤：
步骤1、将氯化亚铜或氯化铜固体干燥后置于带有微波辐射的真空炉中，在常温下抽真空至100-200Pa；
步骤2、真空炉内达到如要求的真空度后，开启微波辐射调控微波辐射频率2-10GHz，功率500-2000；
步骤3，开启真空炉内冷却循环水调控炉温500-800℃，并保持30-60分钟；
步骤4、在真空泵和真空抽气管之间安装筛网过滤器，在真空泵和排气管顶端安装氯气回收装置；
步骤5、真空叠加微波辐射时间完成后，通入氮气，氩气等惰性气体保护金属铜粉并冷却真空炉，同时降温至100℃以下；
步骤6、关闭微波辐射，开启真空炉门，取出金属铜粉，并包装。
实施例1：某企业采用炼铜过程中的铜渣和工业五水硫酸铜进行硫酸锌溶液除氯，得到主要含白色粉末状态的氯化亚铜渣，氯化亚铜含量达到70-80％，硫酸锌溶液含氯离子800mg/L降至150mg/L，将该除氯渣用5％乙醇水洗涤后干燥至无自然水分。然后置于带有微波发生器的真空炉中。先抽真空达到真空度为100Pa(用麦氏真空计测量)，然后开启微波辐射，微波辐射频率5GHz，功率1000W，并保持真空度100-200Pa，真空炉内温度500-600℃，45分钟后关闭微波辐射和真空泵，充入氮气卸真空为常压，并降温至95℃。开启真空炉门取出金属铜粉，并检测含金属铜总量92.3％，包括未消耗完的铜渣金属铜。氯气在真空炉排气管道顶端进行了部分回收。工作现场有刺鼻现象产生。
实施例2：某企业用金属铜渣和工业五水硫酸铜进行含氯离子1-2.5g/L的废水除氯得到含氯化亚铜85.2％的除氯渣。水洗后用真空炉进行真空干燥至无水分排出，然后在真空度为200Pa的条件下开启炉内微波辐射，微波辐射频率10GHz，功率1500W，保持真空度200Pa以下并控制炉内温度650-700℃，进行60分钟微波辐射。关闭微波辐射和真空泵后充入氮气卸真空并降温至100℃，开启真空炉门，获得含铜总量为98.65％的金属铜粉，氯气进行了部分回收。
实施例3：用分析纯的氯化亚铜试剂和氯化铜试剂按实施例2之真空炉叠加微波辐射的条件进行分解制备金属铜粉。操作完后获得含铜99.95％的金属铜粉，粒度达到60目以上。
实施例4：用实施例1或2的金属铜粉替代金属铜渣进行硫酸锌溶液和含氯废水除氯。当用量为溶液中氯离子含量的35-40％时，除氯效果达到94％和95.3％，硫酸锌溶液中氯离子由800mg/L降至40mg/L，废水中的氯离子由2500mg/L降至125mg/L。而且添加的硫酸铜用量较使用冶炼铜渣时降低10％，说明本发明生产的金属铜粉不仅粒度细，比表面积大，活性高。
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、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，其特征在于：将干燥的氯化铜或氯化亚铜置于带有微波辐射功能的真空炉中，控制一定的真空度和微波辐射频率、功率及温度、时间后在真空炉中就获得金属铜粉，氯气由真空炉排气管回收；
所述真空炉是在炉内安装微波辐射元件，产生微波场并进行加热的真空炉；真空度为100-200Pa；
所述微波辐射频率2-10GHz，功率500-2000W；
所述温度控制为500-800℃，时间为30-60分钟。
2.如权利要求1所述的一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，其特征在于：氯化亚铜由氯化铜热分解获得或者由金属铜渣处理含氯溶液或治理含氯废水时获得。
3.如权利要求1所述的一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，其特征在于：所述金属铜粉是在真空微波冶炼结束后通入惰性气体保护并卸真空至常压和降温至100℃以下获得的。
4.如权利要求1所述的一种用氯化铜或氯化亚铜生产金属铜粉的方法，其特征在于：所述的氯气回收是由真空抽滤网筛过滤后从真空泵排气管顶端进行回收的。
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