一种资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法与流程

1.本发明属于湿法冶金领域，涉及资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法。


背景技术：

2.再生铜熔炼收尘灰是精炼铜工业中一种固体废物焚烧烟气中产生的残余物，颜色呈黑色，是一种危险固废。再生铜作为一种铜资源在世界各地受到广泛重视，由于铜资源有限，许多国家对铜的需求在很大程度上依靠再生铜来满足，以此发展铜经济。近年来，我国铜资源存在消耗量大、铜资源短缺等问题，铜资源的有限性和紧迫性势必影响国民经济的健康发展，因此必须充分利用再生铜资源。目前，随着铜资源市场需求量的逐渐增大，再生铜冶炼工业在发展的同时，带来的环境问题也越发严重。再生铜熔炼收尘灰中蕴含着大量有价金属资源，如cu、al、fe、pb、zn、cd等金属，其中铜含量最高。因此，对再生铜熔炼收尘灰中有价金属资源进行回收，不仅可以改善生态环境，而且还可以实现再生铜的资源化利用。
3.再生铜熔炼工艺是将废紫杂铜精选过后进行投料熔融，熔融过后进行连续浇铸与热轧，经过后处理即为低氧铜杆，拉丝后形成成品，最后出厂销售给电缆企业作为生产原料。在熔融工艺过程中会产生收尘灰，其中含有铜、锌、铅等重金属，若将其直接放置在环境中，就会对环境造成污染，从而直接影响动植物的生长发育、间接影响人类的身心健康。因此，对收尘灰中重金属的回收具有十分重要的经济和社会效益。
4.再生铜熔炼收尘灰的资源化方法主要包括火法贫化、选矿法和浸出法。其中，火法贫化法虽然达到了降低渣含铜的目的，但是贫化过程仍会产生额外的能耗和污染；选矿法处理铜冶炼渣在综合回收其它有价元素方面具有局限性；而浸出法处理铜冶炼渣能耗低，污染少，比单纯的选矿法选择性更好，因而受到各研究人员的重视。目前有关再生铜熔炼收尘灰中有价金属资源浸出及回收的研究还未见报告，但在其他物料中铜的回收研究较多。其中，专利《cn 109777958 a》中公开了一种从含锌物料中综合回收利用有价金属的工艺，其中铜的浸出效率在85～95%。专利《cn 107686894 a》中公开了一种锌铜合金灰的综合回收方法，电流效率能达到90%以上，得到的电解铜纯度也较高。
5.本发明基于前期研究工作，开发出一种资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法。其特点在于利用硫酸浸提收尘灰中有价资源，固液分离后，在其浸出液中添加电场，实现单质铜的资源回收。与现有技术相比较，本发明具有操作简便、设备易得等优点，并且铜的浸出率高于95%，获得的单质铜纯度高于99.5%。其中涉及的主要反应方程式如下所示：cu2(oh)3cl 3h

=2cu
2
cl- 3h2o（1）h2o
→
1/2o2↑
2h

2e-（2）2h

2e-→
h2↑
（3）cu
2
2e-→
cu（4）。


技术实现要素：

6.本发明目的是提供一种资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法。此方法是以湿法
冶金技术为基础，选择硫酸作为浸出剂，在搅拌条件下混合均匀，浸出后固液分离，将浸出液进行电沉积。本发明的技术方案是一种资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法，其具体步骤如下：（1）将再生铜熔炼收尘灰置于硫酸浸出剂中，在设定的反应温度条件下浸出反应1~5 h后，反应结束后，将上述得到的矿浆浸出体系进行固液分离。其特征在于，在硫酸浸出剂中，矿酸比（g/g）为1:0.5~8；再生铜熔炼收尘灰与浸出剂的固液比（g/l）为20~60 g/l；反应温度为20~50 ℃，搅拌速度为300~500 r/min。
7.（2）在权利要求（1）中获得的浸出液中添加电流密度为30~80 ma/cm2的电场，在搅拌状态下电解0.5~3 h，反应结束后进行固液分离。其特征在于，上述搅拌速度为100~300 r/min，阴阳极板材料为镀钌钛板、99.9%钛板、石墨中的一种或多种。
8.（3）剥离权利要求（2）中阴极板上的高纯单质铜，剩下的电解液作为下一批再生铜熔炼收尘灰的浸出液进行循环浸出利用。
9.与现有技术相比，本发明的优势在于：本发明选用硫酸作为浸出剂将再生铜熔炼收尘灰中的铜强化浸出，浸出后进行固液分离，在浸出液中添加电场，以实现高纯度单质铜的高效回收。本发明具有操作简便、设备易得等优点，并且铜的浸出率高于95%，提铜纯度99.5%以上，电解液可作为下一批再生铜熔炼收尘灰浸出液，是一种可行的资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法。
具体实施方式
10.实施例1（1）将称取的600 g再生铜熔炼收尘灰放置于反应槽中，依次加入14.0 l超纯水，1.0 l硫酸，调节水浴温度为50 ℃，在搅拌速度为400 r/min条件下混合均匀，最终得到混合体系a；（2）将步骤（1）得到的混合体系a搅拌反应5 h后对悬浊液进行固液分离，浸出液定容后测定其铜含量，铜的浸出率为95.62%；在浸出液中添加电流密度为80 ma/cm2电场，在搅拌速度为100 r/min条件下混合均匀。电解反应2 h后剥离阴极板沉积物，其中铜纯度为99.65%。
11.实施例2（1）将称取的600 g再生铜熔炼收尘灰放置于反应槽中，依次加入14.0 l超纯水，1.0 l硫酸，调节水浴温度为30 ℃，在搅拌速度为400 r/min条件下混合均匀，最终得到混合体系b；（2）将步骤（1）得到的混合体系b搅拌反应3 h后对悬浊液进行固液分离，浸出液定容后测定其铜含量，铜的浸出率为95.78%；（3）在浸出液中添加电流密度为70 ma/cm2电场，在搅拌速度为100 r/min条件下混合均匀。电解反应2.5 h后剥离阴极板沉积物，其中铜纯度为99.5%。
12.实施例3（1）将称取的750 g再生铜熔炼收尘灰放置于反应槽中，依次加入13.8 l超纯水，1.2 l硫酸，调节水浴温度为30 ℃，在搅拌速度为400 r/min条件下混合均匀，最终得到混合体系c；
（2）将步骤（1）得到的混合体系c搅拌反应3 h后对悬浊液进行固液分离，浸出液定容后测定其铜含量，铜的浸出率为96.56%；（3）在浸出液中添加电流密度为60 ma/cm2电场，在搅拌速度为100 r/min条件下混合均匀。电解反应2.5 h后剥离阴极板沉积物，其中铜纯度为99.7%。
13.从上述各实例中可以看出，通过硫酸与再生铜熔炼收尘灰混合浸出反应后，铜的浸出率高于95%；在浸出液中添加电场后，阴极板上可获得高纯单质铜（纯度＞99.5%），同时电解液可作为下一批再生铜熔炼收尘灰浸出液。以上所述，为本发明较佳实施例，但不代表对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述发明内容对本发明做出一些本质以外的改进，仍属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.将再生铜熔炼收尘灰置于硫酸浸出剂中，在设定的反应温度条件下浸出反应1~5 h，反应结束后，将上述得到的矿浆浸出体系进行固液分离。其特征在于，在硫酸浸出剂中，矿酸比（g/g）为1:0.5~8；再生铜熔炼收尘灰与浸出剂的固液比（g/l）为20~60 g/l；反应温度为20~50 ℃；搅拌速度300~500 r/min。2.在权利要求（1）中获得的浸出液中添加电流密度为30~80 ma/cm2的电场，在搅拌状态下电解0.5~3 h，反应结束后进行固液分离。其特征在于，上述搅拌速度为100~300 r/min，阴阳极板材料为高纯度的镀钌钛板、99.9%钛板、石墨中的一种或多种。3.剥离权利要求（2）中阴极板上的高纯单质铜，剩下的电解液作为下一批再生铜熔炼收尘灰 浸出液进行循环浸出利用。

技术总结
本发明公开了一种资源回收再生铜熔炼收尘灰中铜的方法。其主要步骤为：在搅拌条件下，将再生铜熔炼收尘灰在矿酸比（g/g）为1:0.5~8、固液比为20~60 g/L、温度为20~50℃的反应条件下，充分反应1~5 h后进行固液分离；向上述浸出液中添加电流密度为30~80 mA/cm2的电场，室温条件下电解0.5~3 h，电解结束后，从阴极板上可获得高纯单质铜，电解液可作为下一批再生铜熔炼收尘灰浸出液。本发明选用硫酸作为再生铜熔炼收尘灰浸出剂，铜的浸出率高于95%，同时采用电沉积方法可获得纯度99.5%以上的单质铜。与现有技术相比较，本发明具有操作简便、设备易得、且可获得高纯度单质铜等优点。且可获得高纯度单质铜等优点。


技术研发人员：舒建成 雷天涯 陈梦君 邓亚玲 曾祥菲 王瑞
受保护的技术使用者：西南科技大学
技术研发日：2020.07.10
技术公布日：2022/1/10