一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法技术

本发明专利技术涉及金属废料处理技术领域，尤其涉及一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，包括溶解浸出、压滤分离、络合除铁、萃取除杂、电积铜工序，电积铜工序中采用了附有SnO2‑Sb2O3中间层的钛镀二氧化铅片作为阳极，由此减少了镀层与基体之间的接触电阻，使阳极表面电流均匀，改善了PbO2活性层性能，有效地提高了电沉积产品的效率和质量，电积得到的铜纯度高达99.99％。本发明专利技术对金属废料采用氧化溶解浸出工艺，不用破碎，避免噪声、粉尘等污染，且回收率高，可以从含铜量极低的金属废料中回收再生金属铜。本发明专利技术的工艺过程简单有效，耗能较低，而且对工艺过程中产生的洗渣水、反萃有机相和阳极液进行回收利用，减少了废液排出，避免环境污染。

A method of recovering high purity copper from metal scrap

The present invention relates to the technical field of scrap metal processing, in particular to a scrap metal recycling method in the high pure copper, leaching, filtration separation, including dissolved iron, complexation extraction and impurity removal, electrowinning copper electrowinning copper process, adopted in procedures with SnO2 Sb2O3 intermediate layer of titanium plated lead oxide film as two the anode, thereby reducing the contact resistance between the coating and the substrate, the surface of the anode current uniform, improved PbO2 active layer performance, effectively improve the efficiency and quality of the electrodeposited products, the copper electrowinning purity as high as 99.99%. The present invention adopts oxidation dissolution leaching process for metal waste, without crushing, avoiding noise, dust and other pollution, and has high recovery rate, and can recover the regenerated metal copper from the metal waste with extremely low copper content. The process of the invention is simple and effective, the energy consumption is low, and the slag washing water, the stripping organic phase and the anode liquid are recovered and utilized in the process, so as to reduce the waste liquid discharge and avoid environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】
一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法
本专利技术涉及金属废料处理
，尤其涉及一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法。
技术介绍
近年来，各个国家越来越重视原料利用的可持续性，再利用和回收的设想在选择选择材料和设计产品时起着重要作用，如果管理得当，回收有扩大资源利用的潜力，而且能使能耗、排放物和废物处理将至最低，因此回收越来越被认为是原生金属生产必要和有益的补充。铜既是一种古老的金属，又是一种充满生机和活力的现代工程材料，其延展性好，导热性和导电性高，因此常用于电缆和电气、电子元件中，也可以用作建筑材料。此外，铜也是耐用的金属，可以多次回收而无损其机械性能。现代工业中，避免不了金属废料的产生，这些金属废料包括镀铜槽渣和污泥、铜废催化剂、铜蚀刻液污泥、镀铜污泥、含铜废石、铜氧化污泥等，如果直接将这些金属废料丢弃，一是会造成严重的重金属环境污染，二是资源浪费，因此，需要一种能够从金属废料中回收再生金属铜的方法。传统的铜回收再生工艺多采用火法炼铜，该工艺只能处理含铜量较高的废渣，且回收再生过程中能耗较高，增加了铜回收再生成本，环境污染严重，铜的回收率较低，再生铜的纯度较差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，该方法可以处理含铜量极低的金属废料，有效地提高了铜回收率和再生铜的纯度，且能耗较低，避免造成环境污染。本专利技术通过以下技术手段解决上述技术问题：一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，包括以下步骤：S1.溶解浸出：取溶解液、金属废料按3～5:1的体积比加入溶解槽中搅拌，并通入空气于45℃溶解浸出2h～3h后，得到浸出浆液。S2.压滤分离：将浸出浆液转入板框压滤机中压滤分离得到滤液A和滤渣A，滤渣A逆流洗涤得到的洗渣水回收用于溶解浸出工序。S3.络合除铁：向滤液A中滴加质量浓度为14％的碳酸钠溶液，调节pH至3.5～3.8，用黄钠铁矾法除铁1.5h～2h，转入板框压滤机中压滤分离得到滤液B和滤渣B。S4.萃取除杂：向滤液B中搅拌加入等体积的铜萃取剂AD-100进行萃取除杂得到含铜有机相，对含铜有机相进行铜反萃取，得到反萃有机相和萃取相，反萃有机相回收作为萃取工序的萃取剂，萃取相经过隔油处理得到硫酸铜溶液。S5.电积铜：将硫酸铜溶液转入电解槽中，并加入酸雾抑制剂，以附有SnO2-Sb2O3中间层的钛镀二氧化铅片为阳极，纯铜片为阴极，在脉冲电流或直流电流作用下进行电解沉积，电解后的阳极液回收用于铜反萃取，最后在阴极得到纯度为99.99％的铜。进一步，所述S1工序中的溶解液制备如下：取30mL质量浓度为98％的硫酸，50mL质量浓度为27.5％的双氧水，0.5g水杨酸，加水至1L搅拌混匀制得溶解液。进一步，所述S2工序中的洗渣水为浓度为1.8mol/L的硫酸溶液。进一步，所述S5工序中采用脉冲电流或直流电流的大小以维持阴极上的平均电流密度为210A/m2～240A/m2，电积温度为58℃～62℃，槽电压1.8V～2.2V。进一步，所述S5工序中采用三段式脉冲电流进行电解沉积，脉冲电流的占空比为0.6～0.75，周期为120ms。进一步，所述三段式脉冲电流参数如下,前40ms内，1-15ms内的幅值为1.8V，16-20ms内为不通电，21-35ms内的幅值为1.8V，36-40ms内为不通电；中40ms内，1-15ms内的幅值为2.2V，16-20ms内为不通电，21-35ms内的幅值为2.2V，36-40ms内为不通电；后40ms内，1-15ms内的幅值为2.0V，16-20ms内为不通电，21-35ms内的幅值为2.0V，36-40ms内为不通电。作为本专利技术的另一种方案，所述S5工序中采用直流电流进行电解沉积，电积温度为60℃，槽电压为1.9V。进一步，所述S5工序中附有SnO2-Sb2O3中间层的钛镀二氧化铅片的制备方法如下：于145℃下于乙二醇中加入柠檬酸反应得到乙二醇柠檬酸酯聚合前驱体溶剂，加入8：1的SnCl4·4H2O和SbCl3·3H2O得到中间层前驱体；将中间层前驱体均匀涂敷在预处理后的钛片基体上，于135℃的烘箱中保持8min,再于350℃～450℃的马弗炉中保持8min,重复6次，最后一次于350℃～450℃的马弗炉中保持1.5h后，得到附有SnO2-Sb2O3中间层的钛片；在SnO2-Sb2O3中间层上均匀涂敷含正丁醇的饱和Pb(NO3)2溶液后，于85℃烘箱中保持10min,取出转入460℃～580℃的马弗炉中保持10min,反复5次，最后一次于460℃～580℃的马弗炉中保持1.5h，取出冷却至常温得到Ti/SnO2-Sb2O3/PbO2电极片。进一步，所述钛片基体的预处理如下：用800目的砂纸对钛片进行表面打磨，用水冲洗干净后置于85℃的质量分数为35％的NaOH溶液中碱洗除油25min～35min后，取出用去离子水冲洗干净后，浸入95℃的质量分数为10％的草酸溶液中处理1.5h后，取出加入去离子水超声清洗30min。进一步，所述超声清洗的超声参数为频率20kHz，功率400W。本专利技术的溶解浸出步骤中的反应原理为：MeO+H2SO4＝MeSO4+H2O，其中的Me为可溶性金属，主要为Ni、Cu、Fe、Co、Mn、Ca、Mg、Al，在浸出的过程中会产生少量酸雾，通过通风系统进入碱喷淋吸收塔后达标高空排放，减少了环境污染。该溶解浸出步骤以双氧水为氧化剂，水杨酸为双氧水稳定剂，用硫酸成盐，将金属氧化成金属离子溶解于溶液中，对金属废料原料的要求较低，不需要破碎，避免了噪声和粉尘污染，且对金属的溶解效果较佳，可以用于极低含量金属的废料处理。本专利技术溶解浸出后得到的浸出浆液中含有少量铁离子，为避免对后续步骤的干扰，需要先除去铁离子，在溶解步骤中双氧水将铁氧化成二价铁离子，在氧化成三价铁离子，浸出浆液中加入碳酸钠调节pH值后，碳酸根与酸反应先生成碳酸氢根，由于此时溶液酸性较强，碳酸氢根与酸进一步反应生成二氧化碳，反应如下：CO32-+2H+＝CO2+H2O，因此其它物质如Cu、Ca、Mg等不能生成碳酸盐沉淀；同时，三价铁离子水解并与钠离子生成络合物沉淀，在此过程中铝也以氢氧化铝的形式与铁一起沉淀，反应如下：2Fe2(SO4)3+6H2O＝6Fe(OH)(SO4)+3H2SO4；2Fe(OH)(SO4)+2H2O＝Fe2(OH)4(SO4)4+H2SO4；2Fe2(OH)4(SO4)4+2Fe(OH)(SO4)+Na2SO4+2H2O＝Na2Fe6(OH)12(SO4)4+H2SO4；即3Fe2(SO4)3+12H2O+Na2SO4＝Na2Fe6(OH)12(SO4)4↓+6H2SO4由此，沉淀掉了浸出浆液中的铁离子和铝离子，避免后期杂质干扰。本专利技术的有益效果：本专利技术采用了附有SnO2-Sb2O3中间层的钛镀二氧化铅片为作为电解沉铜阳极，由此减少了镀层与基体之间的接触电阻，使阳极表面电流均匀，改善了PbO2活性层性能，有效地提高了电沉积产品的效率和质量，电积得到的铜纯度高达99.99％。本专利技术对金属废料采用氧化溶解浸出工艺，不用破碎，避免噪声、粉尘等污染，且回收率高，可以从含铜量极低的金属废料中回收再生金属铜。本专利技术的工艺过程简单有效，耗能较低，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.溶解浸出：取溶解液、金属废料按3～5:1的体积比加入溶解槽中搅拌，并通入空气于45℃溶解浸出2h～3h后，得到浸出浆液；S2.压滤分离：将浸出浆液转入板框压滤机中压滤分离得到滤液A和滤渣A，滤渣A逆流洗涤得到的洗渣水回收用于溶解浸出工序；S3.络合除铁：向滤液A中滴加质量浓度为14％的碳酸钠溶液，调节pH值至3.5～3.8，用黄钠铁矾法除铁1.5h～2h，转入板框压滤机中压滤分离得到滤液B和滤渣B；S4.萃取除杂：向滤液B中搅拌加入等体积的铜萃取剂AD‑100进行萃取除杂得到含铜有机相，对含铜有机相进行铜反萃取，得到反萃有机相和萃取相，反萃有机相回收作为萃取工序的萃取剂，萃取相经过隔油处理得到硫酸铜溶液；S5.电积铜：将硫酸铜溶液转入电解槽中，并加入酸雾抑制剂，以附有SnO2‑Sb2O3中间层的钛镀二氧化铅片为阳极，纯铜片为阴极，在脉冲电流或直流电流作用下进行电解沉积，电解后的阳极液回收用于铜反萃取，最后在阴极得到纯度为99.99％的铜。

【技术特征摘要】
1.一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.溶解浸出：取溶解液、金属废料按3～5:1的体积比加入溶解槽中搅拌，并通入空气于45℃溶解浸出2h～3h后，得到浸出浆液；S2.压滤分离：将浸出浆液转入板框压滤机中压滤分离得到滤液A和滤渣A，滤渣A逆流洗涤得到的洗渣水回收用于溶解浸出工序；S3.络合除铁：向滤液A中滴加质量浓度为14％的碳酸钠溶液，调节pH值至3.5～3.8，用黄钠铁矾法除铁1.5h～2h，转入板框压滤机中压滤分离得到滤液B和滤渣B；S4.萃取除杂：向滤液B中搅拌加入等体积的铜萃取剂AD-100进行萃取除杂得到含铜有机相，对含铜有机相进行铜反萃取，得到反萃有机相和萃取相，反萃有机相回收作为萃取工序的萃取剂，萃取相经过隔油处理得到硫酸铜溶液；S5.电积铜：将硫酸铜溶液转入电解槽中，并加入酸雾抑制剂，以附有SnO2-Sb2O3中间层的钛镀二氧化铅片为阳极，纯铜片为阴极，在脉冲电流或直流电流作用下进行电解沉积，电解后的阳极液回收用于铜反萃取，最后在阴极得到纯度为99.99％的铜。2.根据权利要求1所述的一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其中，所述S1工序中的溶解液制备如下：取30mL质量浓度为98％的硫酸，50mL质量浓度为27.5％的双氧水，0.5g水杨酸，加水至1L搅拌混匀制得溶解液。3.根据权利要求2所述的一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其中，所述S2工序中的洗渣水为浓度为1.8mol/L的硫酸溶液。4.根据权利要求3所述的一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其中，所述S5工序中采用脉冲电流或直流电流的大小以维持阴极上的平均电流密度为210A/m2～240A/m2，电积温度为58℃～62℃，槽电压1.8V～2.2V。5.根据权利要求4所述的一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其中，所述S5工序中采用三段式脉冲电流进行电解沉积，脉冲电流的占空比为0.6～0.75，周期为120ms。6.根据权利要求5所述的一种从金属废料中回收再生高纯铜的方法，其中，所述三段式脉冲电流参数如下,前40ms内，1-15ms...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶鹏，姚龚斌，
申请(专利权)人：浙江正道环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33