CN111850603A

CN111850603A - 一种含油铜泥的回收装置和回收方法

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Publication number: CN111850603A
Application number: CN202010651472.9A
Authority: CN
Inventors: 周文斌; 王九飙; 王磊; 陈龙; 马红杰; 石秋成; 欧聪
Original assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai; Zhuhai Gree Green Resources Recycling Co Ltd
Current assignee: Gree Electric Appliances Inc of Zhuhai; Zhuhai Gree Green Resources Recycling Co Ltd
Priority date: 2020-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2020-10-30
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: CN111850603B

Abstract

本发明提供一种含油铜泥的回收装置，其包括溶铜装置、除油装置和电积装置，其中，溶铜装置包括：罐体和通气管，所述罐体包括罐身和罐底，所述通气管包括依次连通的第一主管体、第二主管体和出气管，其中，所述第一主管体固定于所述罐身的内壁，所述第二主管体固定于所述罐底的内壁，所述出气管构造为在水平面内相对于所述第二主管体沿顺时针方向弯折成型，且所述出气管与所述罐体的中轴线的夹角为15°～60°，所述出气管的出气口朝向所述罐底的中心，且距离所述罐底的中心1cm～30cm。本发明通过在溶铜装置的特定位置设置具有特殊构造的通气管，使得提供的溶铜装置具有优异的溶液效率。

Description

一种含油铜泥的回收装置和回收方法

技术领域

本发明涉及金属提取技术领域，具体涉及一种含油铜泥的回收装置和回收方法。

背景技术

漆包线生产过程需要根据需求把粗铜丝(线)拉拔成设计大小的细铜丝(线)。铜丝(线)拉拔过程因轮滑和导热等加工需要，需要使用含有润滑油的拉拔液。铜丝拉拔过程会有少量的铜屑掉落，随拉拔液一起带走进入到拉丝液澄清池中，由于大规模的漆包线生产，拉丝液澄清池会产生较大量的含油铜泥。产生的含油铜泥收集后会残留3-5％左右的油分，由于含有油分和铜等重金属，目前该部分铜泥被环保部门定性为危险废物，需要交有处理资质的企业处理。原本富含铜的铜泥因定性为危险废物后，委外处理的价值被大打折扣，产品价值低，给企业带来较大的经济损失。

目前国内外大多采用酸浸工艺和火法工艺回收含铜废料中铅、铜、银等有价金属。酸浸工艺为利用铜在一定条件下能够与硝酸、浓硫酸等强酸作用，成为可溶性盐进入水溶液中而达到与其他不溶性物质分离的目的，之后可以通过沉淀法、置换法、电解法得到不同的铜制品。但是，铜的溶解速率缓慢，制约了酸浸工艺的发展。

火法工艺为利用冶金炉高温加热剥离非金属物质，然后得到杂铜料，之后用火法精炼的方法进行精炼。目的是得到符合电解要求的铜阳极板。优点是贵金属损耗少，操作简单。缺点是排放的气体会污染大气，能耗高，影响电解精炼产物的质量。此外，铜废料中的陶瓷及玻璃成分，容易造成某些金属包裹于其中而无法回收。此外，大量的非金属成分在焚烧过程中损失而无法得到有效的利用等等。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种溶铜装置，通过在溶铜装置的特定位置设置具有特殊构造的通气管，使得提供的溶铜装置具有优异的溶液效率。

本发明的目的之二在于提供一种与上述目的相关的含油铜泥的回收装置。

本发明的目的之三在于提供一种与上述目的相关的溶铜的方法。

本发明的目的之四在于提供一种与上述目的相关的处理含油铜泥的方法。

为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：

一种溶铜装置，其包括：罐体和通气管，所述罐体包括罐身和罐底，所述通气管包括依次连通的第一主管体、第二主管体和出气管，

其中，所述第一主管体固定于所述罐身的内壁，所述第二主管体固定于所述罐底的内壁，所述出气管构造为在水平面内相对于所述第二主管体沿顺时针方向弯折成型，且所述出气管与所述罐体的中轴线的夹角为15°～60°，所述出气管的出气口朝向所述罐底的中心，且距离所述罐底的中心1cm～30cm。

本申请的发明人在研究中发现，目前的溶铜装置通常采用使溶铜液例如硫酸循环的方式来提高铜的溶解效率，这样存在的问题是，铜的溶解是一个比较缓慢的过程，加入到溶铜液中的含铜物料并不能马上溶解。当含铜物料中含有铜粉时，铜粉会随高速循环的循环溶液进入到泵中，对泵的损害严重。本发明通过采用上述通气管和设置方式，能够利用进气管中通入的气体带动底部沉积的铜的流动，使得铜更有利于分散在溶铜液中，同时压缩空气冲击物料的过程使空气分散，形成微小气泡，向溶液中提供充足的氧气，从而在不使溶铜液循环的情况下较快的溶解铜。

根据本发明，溶铜反应本身是一个放热反应，且由于本发明所提供的溶铜装置能够快速溶铜，反应过程的自放热能够使溶液体系温度维持在40℃～65℃之间，同步保证了高效、快速的溶铜效果。与此同时，本发明的溶铜装置不需要配备加热装置，节约能耗。

根据本发明，所述通气管可以从所述罐体的顶部沿所述罐体的内壁伸入到所述罐体的底部。采用这样的方式避免了损坏釜体，降低焊接等泄露风险。另外，本申请的发明人在研究中发现，底部通入易造成堵管，本发明将压缩空气从上往下鼓起，空气管内不会积压物料，不堵管。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述出气管与所述罐体的中轴线的夹角为25°～55°。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述出气管与所述罐体的中轴线的夹角为35°～50°。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述出气管与所述罐体的中轴线的夹角为40°～50°。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述出气管的出气口距离所述罐体的中心2cm～20cm，优选为3cm～15cm。

根据本发明，所述罐体具有中空结构。

根据本发明，所述罐体可以是反应釜，例如5m³的标准316L不锈钢反应釜。

根据本发明，所述通气管具有管状结构。

根据本发明，所述罐体的顶部设置有一个或多个进料口，所述罐体的底部设置有出料口。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述第一主管体的内径为6mm～20mm，优选为8mm～15mm；和/或所述第二主管体的内径为6mm～20mm，优选为8mm～15mm；和/或所述出气管的内径为6mm～20mm，优选为8mm～15mm。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述出气管具有锥形出气口，所述锥形出气口的末端内径为0.5mm～5.5mm，优选为1mm～5mm。

根据本发明，所述第一主管体、所述第二主管体和所述出气管的内径可以相同也可以不同，优选相同。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述出气管的个数为2～36个，优选为2～6个，更优选地，相邻的出气管之间的距离相等。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述溶液装置还包括伸入到所述罐体内部的搅拌器，所述搅拌器包括搅拌杆和搅拌桨，所述搅拌杆位于所述罐体的中轴线上，优选地，所述搅拌桨与所述出气口之间的垂直距离为50mm～500mm，优选为100mm～300mm。

根据本发明，所述搅拌桨与所述出气口之间的垂直距离是指搅拌桨的表面与所述出气口的表面之间的最小垂直距离。

根据本发明，上述溶铜装置能够处理所有含铜物料，优选处理粉状的含铜物料，更优选处理含油铜泥。在本发明的上下文中，含油铜泥是指漆包线生产企业生产铜丝或铜线拉拔过程中产生的铜屑，以及铜产品切削等加工过程产生的铜粉、铜屑，经收集除水后的泥状废料。通常来说，含油铜泥中的80％以上铜粒的粒径小于0.3mm。含油铜泥的主要成分为：铜、水分、油分(主要是蓖麻油酸和矿物基础油)和氧等其它杂质，其中，铜的含量为75％～90％，优选为78％～95％，水分的含量为5％～20％，优选为10％～15％，油分的含量为1％～10％，优选为3％～5％，氧等其它杂质的含量为1％～15％，优选为8％～12％。

为实现上述目的之二，本发明采取的技术方案如下：

一种含油铜泥的回收装置，其包括依次连接的上述的溶铜装置、除油装置和电积装置，

其中，所述除油装置包括除油槽，所述除油槽包括上槽体和下槽体，所述上槽体为中空柱体结构，所述下槽体为中空锥体结构，所述上槽体的顶部设置有进液口，所述上槽体的上部设置有排油口，所述上槽体的下部设置有排液口，所述下槽体的底部设置有排渣口，

所述电积装置包括电积槽和循环槽，所述电积槽的出液口连接所述循环槽的进液口，所述循环槽的出液口连接所述电积槽的进液口。

根据本发明，所述电积槽为现有技术。现有技术中的电积槽均可用于本发明，例如Φ219mm，阴极面积为1m²的电积槽和Φ110mm，阴极面积为0.5m²的电积槽。

根据本发明，拉丝液及切削液主要是由拉丝油和水组成，是拉丝油乳化后跟水形成乳化液，拉丝油是矿物油和蓖麻油等。正常的拉丝液是看不到油的，老化后会出现不溶水的油层。含油铜泥中的油分主要是存在于残留的水分中，部分老化的拉丝油沾附在铜泥上。铜拉丝液中含有润发油，润发油为乳化液，能够溶解在水中，形成符合润滑等要求的拉丝液。拉丝液长时间使用或酸性增强后少部分会老化成油酸，形成油状物质漂浮在拉丝液表面。拉丝液在酸性条件下，其中的乳化液能够与酸反应，重新生成与水不相溶的拉丝油，拉丝油漂浮在水溶液上，给油分分离提供了条件。

根据本发明，除油槽能够实现油分的分离的原理在于油水不相溶，且油的密度小，漂浮在上层。由于溶液呈酸性，且硫酸铜溶液的密度要远大于油分的密度，相对于水来说能够加快油水的分离，并且能够使分离更彻底。

根据本发明，除油装置的排油口设置在上槽体的上部。通过泵将从排液口排出的硫酸铜溶液送入到电积装置中，当除油槽中的油分积累到一定量后，优选油分层的上表层超过排油口的水平线而下表层未超过时将油分排出，从而回收油分。除油槽底部的沉淀渣循环至溶铜装置。

根据本发明，所述溶液装置的出料口与所述除油装置的进液口相连接，所述除油装置的排液口与所述电积装置相连接，优选地，所述除油装置的排渣口与所述溶铜装置的进液口相连接，更优选地，所述电机槽和/或所述循环槽的出液口与所述除油装置的进液口相连接。

为实现上述目的之三，本发明采取的技术方案如下：

一种利用上述的溶铜装置进行溶铜的方法，包括下述步骤：

1)将含铜物料和溶铜液加入到所述罐体中；

2)向所述通气管中通入压缩空气，产生包含硫酸铜的溶解液，

优选地，所述压缩空气的压力为0.1MPa～0.8MPa，优选为0.5MPa～0.8MPa。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述溶铜液中硫酸的浓度为130g/L～250g/L，优选地，所述含铜物料和溶解液的固液比为1:(50～200)。

根据本发明，固液比是指含铜物料的质量与溶解液的体积的比。

根据本发明，含铜物料的质量单位为m；溶解液的体积单位为L。

在本发明的一些优选的实施方式中，每个所述通气管中，所述压缩空气的通入流量为3m³/h～15m³/h。

为实现上述目的之四，本发明采取的技术方案如下：

一种上述的回收装置处理含油铜泥的方法，包括下述步骤：

a)将含油铜泥和溶铜液加入到所述溶铜装置的罐体中，并向所述通气管中通入压缩空气，得到包含硫酸铜的溶解液；

b)在所述除油装置中对所述溶解液进行处理，从而使所述溶解液中的油分析出，得到硫酸铜溶液；

c)将所述硫酸铜溶液通入所述电积装置中，对电积装置中的硫酸铜溶液进行电积处理，得到阴极铜和电积后液。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述压缩空气的压力为0.1MPa～0.8MPa，优选为0.5MPa～0.8MPa。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述含油铜泥中铜的含量为75％～90％，优选为78％～95％，水分的含量为5％～20％，优选为10％～15％，油分的含量为1％～10％，优选为3％～5％。

在本发明的一些优选的实施方式中，当所述电积装置中的硫酸铜溶液中的铜离子的浓度低于20g/L时，使所述电积后液中的一部分作为循环物料循环至所述溶铜装置，优选地，所述循环物料的循环量与进入所述电积装置的硫酸铜溶液的量相同。

根据本发明，通过上述操作可以使所述电积装置中的硫酸铜溶液中的铜离子的浓度为25g/L～40g/L，在该浓度范围内既能保证硫酸铜不结晶，又能够获得最高的电积效率。

根据本发明，步骤b)中，所述处理的条件包括：所述处理的时间10min～60min，优选为20min～40min。

根据本发明，溶解液连续地在除油装置例如除油槽内进出，除油装置例如除油槽具有较大的容量，能够允许溶解液停留，从而实现油分的分离。

根据本发明，电积采用旋流电积方法，使电积达到高效、快速。电积过程控制流量，使电积后的溶液与流入的浸出液相同大小的流量反回铜泥浸出装置，保证系统连续、稳定，实现系统的流量平衡，保持硫酸铜溶液的浓度为25-40g/L之间，保证溶液硫酸铜不结晶堵塞管道，又能使电积效率达到较好的效果，产出高品质的阴极铜，产出的阴极铜能够达到1#铜标准。电积参数为槽电压1.5V～2.5V，电流密度300-500A/m²，温度40-60℃，电流效率达到90％以上。为保证系统平衡，电积过程配备的电积槽数量刚好能够达到每立方硫酸铜溶液能够产出的阴极铜速度为25-35kg/h，实现整个系统的连续平稳运行。

本发明的有益效果至少在于：

其一，本发明所提供的溶铜装置能够达到每立方溶液25～35kg/h的溶铜速度。

其一，本发明所提供的含油铜泥的回收装置，每立方硫酸铜溶液能够产出的阴极铜速度为25～35kg/h，与铜的溶解速度相当，实现整个系统的连续平稳运行。

附图说明

图1是本发明的实施例1的工艺流程图。

图2是本发明的实施例1的含油铜泥的回收装置中的溶铜装置的结构示意图。

图3是本发明的实施例1的含油铜泥的回收装置中的溶铜装置的底部结构的俯视图。

图4是本发明的实施例1的含油铜泥的回收装置中的除油槽的结构示意图。

附图标记说明：1-釜身；2-釜底；3-第一主管体；4-第二主管体；5-通气管；6-含油铜泥进料口；7-溶铜液进料口；8-电积后液进料口；9-出料口；10-搅拌杆；11-搅拌桨；12-上槽体；13-下槽体；14-进液口；15-排油口；16-排液口；17-排渣口。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。

实施例1

本实施例采用的回收装置包括溶铜装置、除油装置和电积装置，其中，

如图2和图3所示，溶铜装置包括罐体(罐体为5m³的标准316L不锈钢反应釜，包括具有中空柱体的釜身和中空锥体的釜底)、通气管和搅拌器。罐体的顶部设置有3个进料口，分别用于含油铜泥的进料、溶铜液的进料和电积后液的进料，罐体的底部设置有1个出料口，用于溶解液的出料。通气管包括第一主管体、第二主管体和出气管，其中，第一主管体固定于釜身的内壁，第二主管体固定于釜底的内壁，出气管构造为在水平面内相对于第二主管体沿顺时针方向弯折成型，且出气管与罐体的中轴线的夹角为45°，出气管的出气口朝向罐底的中心，且距离罐底的中心50mm。通气管个数为3个，相邻的出气管之间的距离相等。第一主管体、第二主管体和出气管的内径相等，为8mm，出气管具有锥形出气口，所述锥形出气口的末端内径为3mm。搅拌器包括搅拌杆和搅拌桨，搅拌杆位于罐体的轴线上，搅拌桨与出气口之间的垂直距离为100mm。

如图4所示，除油装置包括除油槽，除油槽包括上槽体和下槽体，上槽体为中空柱体结构，下槽体为中空锥体结构，上槽体的顶部设置有进液口，上部设置有排油口，下部设置有排液口，下槽体的底部设置有排渣口。

电积装置包括电积槽、循环槽和循环泵，电积槽的出液口连接循环槽的进液口，循环槽的出液口连接电积槽的进液口。循环液在循环泵的作用下流通。

利用上述回收装置处理含油铜泥，所处理的含有铜泥的成分如表1所示。

表1

步骤一：将含油铜泥和溶铜液(稀硫酸，浓度为200g/L)按照1:100的固液比加入到溶铜装置中，并向每个通气管中以10m³/h的流量通入压力为0.6MPa的压缩空气，得到包含硫酸铜的溶解液。溶解液中，硫酸铜的浓度在26g/L左右。在该过程中，电积后液连续进入溶铜装置溶铜，溶铜液连续排出至除油槽。

步骤二：将得到的溶解液通入到除油装置中，使溶解液停留30min，溶解液中的油分析出，得到硫酸铜溶液，在该过程中，除油槽澄清硫酸铜溶液连续进入电积液循环储槽，再随循环泵进入旋流电积装置电积。

步骤三：在电积装置中，在槽电压2.0V，电流密度400A/㎡，电积温度60℃，旋流电积槽流速8m/s下对硫酸铜溶液进行电积处理，得到阴极铜和电积后液，电积后液中，硫酸铜的浓度20g/L左右。在该过程中，电积后液分流部分进入溶铜装置溶铜，流量大小与除油槽进入电积循环储槽相同，实现系统连续平稳生产。

经统计，溶铜装置能够达到每立方溶液35.3kg/h的溶铜速度，每立方硫酸铜溶液能够产出的阴极铜速度为35.3kg/h。

实施例2-5

实施例2-5用于考察出气管与罐体的中轴线的夹角的变化对溶铜效果和阴极铜产出速度的影响。

实施例2-5设置为基本与实施例1相同，不同之处仅在于调整夹角的大小，所得结果列于表2中。

表2

实施例6-10

实施例6-10用于考察出气口距离罐底的中心的距离的变化对溶铜效果和阴极铜产出速度的影响。

实施例6-10设置为基本与实施例1相同，不同之处仅在于调整距离的大小，所得结果列于表3中。

表3

实施例11-14

实施例11-14用于考察出气管的锥形出气口末端的内径的变化对溶铜效果和阴极铜产出速度的影响。

实施例11-14设置为基本与实施例1相同，不同之处仅在于调整内径的大小，所得结果列于表4中。

表4

实施例	内径(mm)	溶铜速度	阴极铜产出速度
				实施例11	1	24.8	24.8
实施例12	2	33.3	33.3
				实施例13	4	31.3	31.3
实施例14	5	30.0	30.0

实施例15-18

实施例15-18用于考察出气管的个数对溶铜效果和阴极铜产出速度的影响。

实施例15-18设置为基本与实施例1相同，不同之处仅在于调整出气管的个数，所得结果列于表5中。

表5

实施例	个数	溶铜速度	阴极铜产出速度
				实施例15	2	32.8	30.8
实施例16	4	35.5	35.5
				实施例17	6	35.1	35.1
实施例18	9	34.6	34.6

对比例1

基本与实施例1相同，不同之处仅在于采用反应釜间歇式溶铜装置替换实施例1中的溶铜装置。溶解温度60℃，硫酸铜溶液浓度26g/L左右，反应过程鼓入压缩空气，反应时间12h以上。电积后液分批进入溶铜装置溶铜，溶铜液分批排出至除油槽。铜溶解速度每立方溶液1-2kg/h，效率大大降低。

对比例2

基本与实施例1相同，不同之处仅在于采用CN 109911928 A中的溶铜装置。溶铜过程由于铜粉颗粒小，铜粉会很快透过隔层，且部分格网堵塞，大部分铜粉沉积在溶铜装置的底部，空气无法充分与铜粉充分接触，另外有少部分铜粉回随溶液进入泵中，造成泵的损伤。铜溶解速度每立方溶液5-15kg/h，效率明显降低。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims

1.一种溶铜装置，其包括：罐体和通气管，所述罐体包括罐身和罐底，所述通气管包括依次连通的第一主管体、第二主管体和出气管，

其中，所述第一主管体固定于所述罐身的内壁，所述第二主管体固定于所述罐底的内壁，所述出气管构造为在水平面内相对于所述第二主管体沿顺时针方向弯折成型，且所述出气管与所述罐体的中轴线的夹角为15°～60°，所述出气管的出气口朝向所述罐底的中心，且距离所述罐底的中心1cm～30cm，优选为2cm～20cm，更优选为3cm～15cm。

2.根据权利要求1所述的溶铜装置，其特征在于，所述第一主管体的内径为6mm～20mm，优选为8mm～15mm；和/或所述第二主管体的内径为6mm～20mm，优选为8mm～15mm；和/或所述出气管的内径为6mm～20mm，优选为8mm～15mm，

优选地，所述出气管具有锥形出气口，所述锥形出气口的末端内径为0.5mm～5.5mm，优选为1mm～5mm。

3.根据权利要求1或2所述的溶铜装置，其特征在于，所述出气管的个数为2～36个，优选为2～6个，更优选地，相邻的出气管之间的距离相等。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的溶铜装置，其特征在于，所述溶液装置还包括伸入到所述罐体内部的搅拌器，所述搅拌器包括搅拌杆和搅拌桨，所述搅拌杆位于所述罐体的中轴线上，优选地，所述搅拌桨与所述出气口之间的垂直距离为50mm～500mm，优选为100mm～300mm。

5.一种含油铜泥的回收装置，其包括依次连接的权利要求1-4任一项所述的溶铜装置、除油装置和电积装置，

6.一种利用权利要求1-4任一项所述的溶铜装置进行溶铜的方法，包括下述步骤：

1)将含铜物料和溶铜液加入到所述罐体中；

7.根据权利要求6所述的溶铜的方法，其特征在于，所述溶铜液中硫酸的浓度为130g/L～250g/L，优选地，所述含铜物料和溶解液的固液比为1:(50～200)，优选地，每个所述通气管中，所述压缩空气的通入流量为3m³/h～15m³/h。

8.一种利用权利要求5所述的回收装置处理含油铜泥的方法，包括下述步骤：

c)将所述硫酸铜溶液通入所述电积装置中，对电积装置中的硫酸铜溶液进行电积处理，得到阴极铜和电积后液，

优选地，所述压缩空气的压力为0.1MPa～0.8MPa，优选为0.5MPa～0.8MPa，和/或每个所述通气管中，所述压缩空气的通入流量为3m³/h～15m³/h。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述含油铜泥中铜的含量为75％～90％，优选为78％～95％，水分的含量为5％～20％，优选为10％～15％，油分的含量为1％～10％，优选为3％～5％。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，当所述电积装置中的硫酸铜溶液中的铜离子的浓度低于20g/L时，使所述电积后液中的一部分作为循环物料循环至所述溶铜装置，优选地，所述循环物料的循环量与进入所述电积装置的硫酸铜溶液的量相同。