CN110791653A - 一种利用含羟基磷灰石废物提铜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，目的在于更环保地提取重金属铜，同时考虑资源的有效节约以及环境污染问题。该方法步骤如下。将含HAP废物如鱼骨进行预处理，洗净磨成粉状。将鱼骨与危险废物硅渣按一定比例充分混合均匀，取一定量混合物质，添加一定比例的水，通过摇床浸出反应，而后真空过滤进行固液分离。本发明方法在没有额外加酸或是碱的条件下，能够有效提高硅渣在水中Cu的浸出浓度。本发明的结果表明添加含HAP废物有利于选择性释放Cu。

Description

一种利用含羟基磷灰石废物提铜的方法

技术领域

本发明涉及废物资源化领域，具体而言涉及一种利用含羟基磷灰石(HAP)废物选择性提取铜的方法。

背景技术

目前，针对废物中铜及相关有价金属的回收，常通过湿法冶金、火法冶金等方法，如中国专利CN201110399312.0公开了“废杂铜湿法提取铜的方法”，中国专利CN201810305548.5公开了“一种粗铜火法连续精炼工艺”。但火法冶金对设备的要求高，而湿法则易造成环境的二次污染。

我国铜矿资源短缺，随着我国再生铜工业的快速发展，科研技术人员在再生铜的处理技术和工艺上进行了大量研究，除了通过冶炼铜精矿与废杂铜得铜外，也在含铜废物的资源化上开展研究。例如，国内外大多有机硅单体的工业生产均采用Rochow等发明的铜系催化剂作用下的“直接法”合成工艺，合成过程中伴生大量副产物即含铜硅渣(以下简称硅渣)。因硅渣中含有大量重金属等有毒物质，如处理处置不当，会污染环境，甚至威胁人体健康。因此，加快含铜废物如硅渣资源化利用技术的开发，减少其对环境、生态的危害，意义重大。

硅渣中含有大量铜，回收价值高，在硅渣中Cu的品位要远高于普通矿物中Cu的品位，从硅渣中提取Cu具有非常大的商业潜力，因此很有必要开发一种新型环保经济的含铜废物如硅渣的提铜方式。本发明利用该类废弃物的特性，考虑利用环保清洁的方式将该类废弃物最大程度资源化。

发明内容

1.发明目的

本发明的目的在于解决现有技术中危险废物提铜资源化中存在的问题，并提供一种新的危险废物提铜方法，即一种利用含羟基磷灰石(HAP)废物提铜的方法，该方法能够对危险废物中的重金属Cu进行有效利用，用相对较低的处理处置成本以及环保清洁的处理方式以提高Cu的浸出浓度，避免环境的二次污染。

2.技术方案

本发明提供一种利用含羟基磷灰石(HAP)废物提铜的方法，其步骤如下：

1)将含羟基磷灰石废物进行洗净研磨；

2)将1)中的研磨后粉末与危险废物硅渣充分混合均匀，然后向混合物中添加水形成悬浮物，对悬浮物持续进行振荡使Cu²⁺浸出，浸出反应完成后进行固液分离，在液体部分得到Cu²⁺。

作为优选，所述的含HAP废物包括鱼骨或贝壳。

作为优选，所述的步骤1)中，用研磨机将研磨成粉末。

作为优选，所述的步骤2)中，研磨后粉末与危险废物硅渣的混合质量比为1:1。

作为优选，向混合物中添加水时，液固比为10：1。

作为优选，所述浸出反应在摇床中进行，反应温度为37℃，摇床转速为200r/min。

作为优选，所述的步骤2)中，固液分离方式为真空过滤。

作为优选，所述的步骤2)中，浸出反应时间为12h。

本发明中利用含羟基磷灰石(HAP)废物提铜的方法，有效提高了硅渣水解提铜效果，且成本较低，操作方便，工艺条件温和，不会造成二次污染。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求和摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

为了进行下述的各实施例，本发明中采用了以下方法：将含羟基磷灰石(HAP)废物进行洗净研磨，得到粉末。将研磨后粉末与危险废物硅渣充分混合均匀，然后向混合物中添加水形成悬浮物，对悬浮物持续进行振荡使Cu²⁺浸出，浸出反应完成后进行固液分离，在液体部分得到Cu²⁺。

下面基于该方法，通过实施例证明本发明的技术效果。

实施例：含HAP废物提铜条件及效果确定

为了探究含HAP废物提铜的最佳时间条件，因此控制其余变量不变，进行时间单因素实验。利用Cu²⁺浸出浓度来表征提铜效果，Cu²⁺浸出浓度以目标产物与危险废物硅渣的比例来计算。

为表明含HAP废物确实存在提铜效果，将其与未添加含HAP废物的空白对照相对比，观察两者Cu²⁺浸出效果的差别，与此同时观察含HAP废物对其他金属的影响。

下述实施例中，废物原料均为鱼骨。鱼骨先进行预处理：经过破碎后，用研磨机研磨成粉末状，再将其与硅渣以一定比例混合处理。

一、添加鱼骨提铜时间因子实验Cu²⁺浸出结果：

经过预处理后得到的鱼骨粉末与硅渣按质量比1：1均匀混合，得到混合物。取2g混合物向其中按液固比10：1再加入20ml的水，在37℃、转速200r/min条件下置于摇床上振荡，进行摇床浸出反应。浸出反应不同的4组时间(如下表1)，各自完成后进行真空抽滤，使固液分离，测定液体部分的Cu²⁺浓度。

表1添加鱼骨提铜时间因子Cu²⁺浸出实验结果表

注：表中鱼骨添加量是指添加的鱼骨粉末与硅渣的质量比，其余表格亦同。

由表1可得，随着摇床浸出时间的加长，Cu²⁺浸出浓度不断增加，但在时间到达12h以后,再随时间延长的过程中，Cu²⁺浸出趋于平缓。综合分析考虑，本时间因子实验的最佳时间选择为12h。

二、添加鱼骨提铜与未添加Cu²⁺对比实验结果

本实施例中，将上述最佳时间因子12h添加鱼骨提铜与未添加(直接水解)相对照，即增设空白对照组：取2g经过预处理后得到的硅渣，按液固比10：1直接加入20ml的水，在37℃、转速200r/min条件下置于摇床上振荡，进行摇床浸出反应。浸出反应12h时间，完成后进行真空抽滤，使固液分离，分别测定两组液体部分的Cu²⁺浓度。表2为添加鱼骨提铜与未添加鱼骨的液体部分中Cu²⁺浸出对比实验结果表。

表2添加鱼骨提铜与未添加Cu²⁺浸出对比实验结果表

由表2可得，在12h的浸出反应后添加鱼骨100％组Cu²⁺浸出浓度明显高于未添加鱼骨的空白组，并且高达11.3倍之多，可见添加含HAP废物鱼骨有利于Cu的选择性释放，有利于硅渣在水中Cu的浸出。而且，由于本实施例中含有鱼骨粉末的固体部分已经被分离，因此表明Cu是浸出并存在于水中的，而不是通过以络合等形式吸附在含HAP的鱼骨粉末上。

因此，总体分析，添加鱼骨与未添加空白对照组相比明显有利于提铜，并且最佳时间条件为12h。

同时对添加鱼骨与未添加鱼骨的空白对照组中Zn²⁺、Ni²⁺含量进行测定。

以下表3对应Zn²⁺含量的实验目的是观察鱼骨添加后对金属Zn的影响情况。

表3添加鱼骨提铜与未添加Zn²⁺浸出对比实验结果表

由表3可知，在12h的浸出反应后未添加鱼骨的空白组Zn²⁺浸出浓度明显高于添加鱼骨100％组，并且高达21.2倍之多。因此添加含HAP废物鱼骨在选择性释放Cu的同时有利于二价金属Zn的稳定，有利于危险废物硅渣后续的无害化处置，防止金属Zn的浸出。

以下表4对应Ni²⁺含量的实验目的是观察鱼骨添加后对金属Ni的影响情况。

表4添加鱼骨提铜与未添加Ni²⁺浸出对比实验结果表

由表4可知，在12h的浸出反应后未添加鱼骨的空白组Zn²⁺浸出浓度与添加鱼骨100％组相差无异。因此添加含HAP废物鱼骨对金属Ni影响不大。

同时，在对添加鱼骨与未添加鱼骨的空白对照组中，两个组别固液分离后的液体部分均无检测到金属Pb、Cr、Cd。

综上所述，对于本发明而言，利用含羟基磷灰石(HAP)废物提铜的一种最佳的方法如下：

1)将含羟基磷灰石(HAP)废物进行洗净研磨；

2)将1)中的研磨后粉末与危险废物硅渣按质量比1:1充分混合均匀，取一定量混合物质，添加液固比为10：1的水量，通过摇床振荡进行浸出反应(温度为37℃，转速为200r/min)，反应12h，而后真空过滤进行固液分离，在液体部分得到Cu²⁺。

在上述制备工艺中，Cu²⁺浸出浓度为1.12±0.01mg/g，明显高于未添加鱼骨的空白对照组，因此含HAP废物鱼骨有利于Cu的选择性释放，与此同时有利于Zn的稳定，对Ni影响不大。

当然，上述实施例是鱼骨为原料举例说明的，但上述方法也可以用于贝壳等含HAP废物的资源化中。

本发明系统地考虑了含HAP废物的各组分的特性并对此进行有效利用。本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，步骤如下：

1)将含羟基磷灰石废物进行洗净研磨；

2)将1)中的研磨后粉末与危险废物硅渣充分混合均匀，然后向混合物中添加水形成悬浮物，对悬浮物持续进行振荡使Cu²⁺浸出，浸出反应完成后进行固液分离，在液体部分得到Cu²⁺。

2.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，所述的含HAP废物包括鱼骨或贝壳。

3.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，所述的步骤1)中，用研磨机将研磨成粉末。

4.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，所述的步骤2)中，研磨后粉末与危险废物硅渣的混合质量比为1:1。

5.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，向混合物中添加水时，液固比为10：1。

6.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，所述浸出反应在摇床中进行，反应温度为37℃，摇床转速为200r/min。

7.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，所述的步骤2)中，浸出反应时间为12h。

8.如权利要求1所述的利用含羟基磷灰石废物提铜的方法，其特征在于，所述的步骤2)中，固液分离方式为真空过滤。