一种间歇式超声波‑微波协同处理铜阳极泥的方法技术

本发明专利技术属于湿法冶金技术领域，具体涉及一种间歇式超声波‑微波协同处理铜阳极泥的方法。本发明专利技术首先向筛分后的铜阳极泥中加入硫酸进行调浆，调浆后的浆料置于微波‑超声波反应炉中，微波频率为800~4000MHz，超声波频率为20‑40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为（0.5~2）：1，微波‑超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂，在常压下浸出反应1~10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。经过间歇式超声波‑微波协同处理后的浸出液和浸出渣容易处理，使得后续的贵金属提取工艺大幅度的简化，生产成本低，处理时间短，是一种绿色环保的预处理工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法
本专利技术属于湿法冶金
，具体涉及一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法。
技术介绍
铜阳极泥是铜电解精炼过程中一种产物，因含有大量的贵金属和稀有金属而成为提取稀贵金属的重要原料。铜阳极泥的预处理是整个处理工艺的第一步，也是最关键的步骤之一。预处理工艺的主要目的是去除并回收铜阳极泥中的铜、碲、硒等金属，并使贵金属得到富集，为后续的贵金属提取工艺提供了便利条件。对于铜阳极泥的预处理工艺，目前国内外采用较多的方法是氧化焙烧-硫酸浸出法、硫酸盐化焙烧-硫酸浸出法和常压空气搅拌硫酸浸出法等。传统的火法预处理工艺，存在能耗高、操作环境差、原料适应性差、污染环境等缺点，至今仍是一个全世界的技术难题；传统湿法预处理工艺，存在浸出率低，反应时间较长，效率低等缺点，需要24小时甚至更长时间才能完成铜的脱除，并且对于碲、硒等稀散金属的浸出无明显效果。目前也有单独采用微波或超声波技术对铜阳极泥进行处理的工艺，采用单独的微波预处理时，矿物能够受到微波的快速加热，然而微波具有一定的渗透深度，在浸出过程中应尽量使得矿物进入此区域，并且存在浸出过程中温度分布不均匀，微波渗透区域内的矿物不能得到有效替换，过程难控制等问题；采用单独的超声波预处理，虽然能够改善浸出过程中固液两相的传质，但是对于结构复杂、存在包裹现象的铜阳极泥来说难以到达一定的作用深度。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，目的是高效且无污染的富集回收铜阳极泥中铜、碲、硒，有利于后续工艺的进行。实现本专利技术目的的技术方案按照以下步骤进行：(1)向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为100～400g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在10～40％；(2)调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为800～4000MHz，超声波频率为20-40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为(0.5～2)∶1；(3)微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂，在常压下浸出反应1～10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。其中，所述的铜阳极泥的主要成分按重量百分比，含Cu9.8～12.3％，Ni43.7～46.2％，Se3.6～4.8％，Te0.5～0.7％。所述的微波-超声波协同作用的单位时间微波功率为每公斤浆料40～200Wh。所述的微波-超声波协同作用的单位时间超声波功率为每公斤浆料50～250Wh。所述的氧化剂为H2O2，用量为1～2molH2O2/L浆料。所述的含铜、碲、硒的浸出液中铜的浸出率为93～99％，碲的浸出率为92～97％，硒的浸出率为89～97％。与现有技术相比，本专利技术的特点和有益效果是：本专利技术利用超声波的活化作用辅助浸出，使浆料的液-固两相之间的传质过程得到强化，在固体表面产生微小的裂纹，同时在超声波作用下，固体产物膜加速剥离，同时通入的H2O2气体氧化反应剂也加速了分散和乳化，这一系列作用进一步强化了浸出反应过程，改善了浸出效果。本专利技术采用微波预处理辅助浸出，矿物受到微波的快速加热，产生较大的热应力，随之在矿物的边缘产生微小裂缝，致使矿物的活性进一步增强，此外，由于微波具有选择性加热的特性，物料中的吸波矿物在微波场中会被选择性活化，从而提高浸出性能，使浸出时间大幅度降低，对于本申请中复杂结构、难处理、存在大量的铜、硒、碲等金属化合物被包裹等现象的铜阳极泥矿物，经微波处理后，表面性质、内部结构发生了改变，从而提高浸出性能。微波还具有一定的渗透深度，在浸出过程中尽量使得矿物进入此区域，而传统的方法超声波技术能够使得矿物在溶液中分布均匀，但在连续式超声波辅助浸出条件下，微波渗透区域内的矿物不能得到有效替换，所以采用间歇式超声波辅助浸出能够克服此缺点，并且能够降低能耗。本专利技术采用超声波技术与微波技术相结合的处理工艺，克服了单独微波浸出过程中温度分布不均匀、过程难控制等。超声波技术能够更好地使矿物和温度分布均匀，并且能够强化微波浸出过程中矿物表面裂缝的产生，有利于浸出反应的快速进行，同时结合两种高效绿色的技术，实现了铜阳极泥中铜、碲、硒等多种金属的高效快速浸出，克服了传统工艺浸出率低、流程长、环境污染重等缺陷，具有浸出速度快、环境友好、处理时间短、综合回收效益好等优点，铜、碲、硒的浸出率分别达到93～99％、92～97％、89～97％。经过间歇式超声波-微波协同处理后的浸出液和浸出渣容易处理，使得后续的贵金属提取工艺大幅度的简化，生产成本低，处理时间短，是一种绿色环保的预处理工艺。附图说明图1是本专利技术实施例1中经间歇式超声波-微波协同处理的铜阳极泥的SEM图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步说明。实施例1本实施例的技术方案按照以下步骤进行：(1)铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu9.8％，Ni44.6％，Se4.5％，Te0.7％，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为100/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在10％；(2)调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为800MHz，超声波频率为30KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为2∶1；(3)微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H2O2，用量为1.0molH2O2/L浆料，微波功率按每公斤浆料为100Wh，超声波功率按每公斤浆料为200Wh，在常压下浸出反应6min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。最终铜的浸出率为98％，碲的浸出率为93％，硒的浸出率为94％。其中经间歇式超声波-微波协同处理的铜阳极泥的SEM图如图1所示，从图1中可以看出原本存在包裹的矿物表面出现了裂缝。实施例2本实施例的技术方案按照以下步骤进行：(1)铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu12.3％，Ni43.7％，Se4.8％，Te0.6％，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为200g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在20％；(2)调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为2000MHz，超声波频率为35KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为1∶1；(3)微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H2O2，用量为1.5molH2O2/L浆料，微波功率按每公斤浆料为200Wh，超声波功率按每公斤浆料为250Wh，在常压下浸出反应10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。最终铜的浸出率为99％，碲的浸出率为97％，硒的浸出率为97％。实施例3本实施例的技术方案按照以下步骤进行：(1)铜阳极泥的主要成分按重量百分比含Cu11.6％，Ni46.2％，Se3.6％，Te0.5％，向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为300g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在30％；(2)调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为3000MHz，超声波频率为40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为1∶2；(3)微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂H2O2，用量为2.0molH2O2/L浆料，微波功率按每公斤浆料为150Wh，超声波功率按每公斤浆料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种间歇式超声波‑微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于按照以下步骤进行：（1）向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为100~400g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在10~40%；（2）调浆后的浆料置于微波‑超声波反应炉中，微波频率为800~4000MHz，超声波频率为20‑40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为（0.5~2）：1；（3）微波‑超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂，在常压下浸出反应1~10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液。

【技术特征摘要】
1.一种间歇式超声波-微波协同处理铜阳极泥的方法，其特征在于按照以下步骤进行：(1)向筛分后的铜阳极泥中加入浓度为100～400g/L的硫酸进行调浆，控制铜阳极泥浆料的重量浓度在10～40％；所述的铜阳极泥的主要成分按重量百分比，含Cu9.8～12.3％，Ni43.7～46.2％，Se3.6～4.8％，Te0.5～0.7％；(2)调浆后的浆料置于微波-超声波反应炉中，微波频率为800～4000MHz，超声波频率为20-40KHz，超声波工作模式为间歇式，工作时间与停歇时间比例为(0.5～2)∶1；(3)微波-超声波协同作用的同时，向浆料中加入氧化剂，在常压下浸出反应1～10min后出料，进行固液分离，得到含铜、碲、硒的浸出液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨洪英，马致远，金哲男，李雪娇，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21