一种利用脱铜终液制备铜粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，它包括铁屑处理，置换反应：将脱铜终液置于反应器中，调节脱铜终液的pH值至4.5～6.5，在搅拌状态下加入铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.7～0.95；控制反应温度及搅拌速率，反应一定时间后停止搅拌，静置，过滤，滤渣为海绵铜；海绵铜真空干燥后得到铜粉。本发明专利技术通过铁屑置换法，直接与脱铜终液中残留的铜离子置换回收金属铜，简洁、高效、成本低廉，作业过程安全，所制备的铜粉浓度高，有效降低了企业的生产成本，经济与环境效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种利用脱铜终液制备铜粉的方法
本专利技术涉及金属冶炼
，具体的说是一种利用脱铜终液制备铜粉的方法。
技术介绍
脱铜终液是铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，脱铜终液中的铜离子含量不是很高，但是如果脱铜终液的处理量较大，如某铜业公司电解车间每年需要处理的脱铜终液约10000m³，如若将该脱铜终液中的铜全部置换为铜粉，每年可制得铜粉3000～6000kg，将制得的铜粉自用，每年可大大减少外购，降低企业成本，经济与环境效益显著。对于脱铜终液的常规处理方法是直接返回电解系统法、萃取法、硫化物沉淀法。其中直接返回电解系统法需要脱铜终液中其他杂质离子如镍等含量低于标准值，否则直接返回使用会对阴极铜质量产生影响，因此，此法使用范围有限。溶剂萃取法的操作过程和设备较复杂，成本较高；硫化沉淀法在低pH值条件下沉淀分离铜，具有较高的选择性，铜的沉降彻底，可以得到硫化铜精矿产品，但得到的产品附加值低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，采用与铜有一定电位差的廉价铁屑，以简便、高效、低成本的方式置换脱铜终液中的铜离子，使其转变为铜粉。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，它包括以下步骤：步骤一、铁屑处理：选择光泽透亮、不含渣的铁屑，使用前用稀盐酸除锈，用纯水洗净、烘干、打磨成40～100目粒度的粉末；步骤二、置换反应：将脱铜终液置于反应器中，加入酸溶液或碱溶液调节脱铜终液的pH值至4.5～6.5，在搅拌状态下加入经过步骤一处理后的铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.7～0.95；在60～80℃下搅拌30～120min，搅拌速率100～500转/min，静置15～60min，过滤，滤渣为海绵铜；步骤三、干燥制得铜粉：将步骤二制得的海绵铜放入干燥器中进行真空干燥，得到铜粉。优选的，所述脱铜终液中铜离子的含量为0.3～0.6g/L、游离酸离子的含量为160～270g/L。优选的，所述步骤二中所制备的海绵铜中含水量为30～40wt％。优选的，所述步骤三所制备的铜粉的纯度大于95%。本专利技术中所述铁屑与铜离子的反应方程式为：（1）铁置换的原理及其影响因素由于Fe2+/Fe离子的标准电位(-0.141V)远较Cu2+/Cu离子的标准电位(0.330V)低，所以，铁屑能较彻底地从溶液中把Cu2+置换成Cu。但是此置换反应的理论耗铁量与实际相差很大，其原因在于:（1）脱铜终液中的剩余酸消耗铁，酸离子与铁的反应方程式为：（2）（2）脱铜终液中的溶解氧使置换反应生成的Fe2+继续氧化成Fe3+如，Fe3+又被Fe还原Fe2+，因而要消耗一部分铁，其反应方程式为：（3）（4）（3）Fe3+还可能使已生成的Cu氧化成Cu2+，增加了铁的耗量，反应方程式为：（5）25℃时以下电极反应的标准电极电势为：综上所述，在脱铜终液中加入适量的铁屑后可以完全置换出脱铜终液中的铜离子，使其转变为海绵铜，将海绵铜干燥后即可得到铜粉。经测算，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.7～0.95。通过测定步骤二剩余滤液中Cu2+的含量，通过计算Cu2+的置换率来即可得到铜粉的品位。Cu2+的置换率按下式计算：（6）（6）式中：η表示铜置换率；C0表示置换反应前含铜废水中Cu2+的浓度，单位mg/L；Ce表示置换反应后含铜废水中Cu2+的浓度，单位mg/L。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过铁屑置换法，直接与脱铜终液中残留的铜离子置换回收金属铜，简洁、高效、成本低廉，作业过程安全，所制备的铜粉浓度高，有效降低了企业的生产成本，经济与环境效益显著。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式实施例1一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，脱铜终液中铜离子的含量为0.3～0.6g/L、游离酸离子的含量为160～270g/L。它包括以下步骤：步骤一、铁屑处理：选择光泽透亮、不含渣的铁屑，使用前用稀盐酸除锈，用纯水洗净、烘干、打磨成40～100目粒度的粉末；步骤二、置换反应：量取200ml脱铜终液置于烧杯中，加入酸溶液或碱溶液调节脱铜终液的pH值至4.5，在搅拌状态下加入经过步骤一处理后的铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.9；在60℃下搅拌60min，搅拌速率150转/min，静置30min，过滤，滤渣为海绵铜；海绵铜中含水量为38wt%；步骤三、干燥制得铜粉：将步骤二制得的海绵铜放入干燥器中进行真空干燥，得到铜粉。经测定，所制得的铜粉的纯度为96%。经测定，脱铜终液及置换反应后滤液中铜离子的含量见表1。表1实施例2一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，脱铜终液中铜离子的含量为0.3～0.6g/L、游离酸离子的含量为160～270g/L。它包括以下步骤：步骤一、铁屑处理：选择光泽透亮、不含渣的铁屑，使用前用稀盐酸除锈，用纯水洗净、烘干、打磨成40～100目粒度的粉末；步骤二、置换反应：量取200ml脱铜终液置于烧杯中，加入酸溶液或碱溶液调节脱铜终液的pH值至5.5，在搅拌状态下加入经过步骤一处理后的铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.7；在75℃下搅拌30min，搅拌速率500转/min，静置60min，过滤，滤渣为海绵铜；海绵铜中含水量为35wt%；步骤三、干燥制得铜粉：将步骤二制得的海绵铜放入干燥器中进行真空干燥，得到铜粉。经测定，所制得的铜粉的纯度为95%。经测定，脱铜终液及置换反应后滤液中铜离子的含量见表2。表2实施例3一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，脱铜终液中铜离子的含量为0.3～0.6g/L、游离酸离子的含量为160～270g/L。它包括以下步骤：步骤一、铁屑处理：选择光泽透亮、不含渣的铁屑，使用前用稀盐酸除锈，用纯水洗净、烘干、打磨成40～100目粒度的粉末；步骤二、置换反应：量取200ml脱铜终液置于烧杯中，加入酸溶液或碱溶液调节脱铜终液的pH值至6.5，在搅拌状态下加入经过步骤一处理后的铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.95；在60℃下搅拌120min，搅拌速率100转/min本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，其特征在于：它包括以下步骤：/n步骤一、铁屑处理：选择光泽透亮、不含渣的铁屑，使用前用稀盐酸除锈，用纯水洗净、烘干、打磨成40～100目粒度的粉末；/n步骤二、置换反应：将脱铜终液置于反应器中，加入酸溶液或碱溶液调节脱铜终液的pH值至4.5～6.5，在搅拌状态下加入经过步骤一处理后的铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.7～0.95；在60～80℃下搅拌30～120min，搅拌速率100～500转/min，静置15～60min，过滤，滤渣为海绵铜；/n步骤三、干燥制得铜粉：将步骤二制得的海绵铜放入干燥器中进行真空干燥，得到铜粉。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用脱铜终液制备铜粉的方法，脱铜终液为铜电解生产阴极铜过程中，分流出的部分电解原液经过净化脱砷锑、铋、电积脱铜后得到的溶液，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、铁屑处理：选择光泽透亮、不含渣的铁屑，使用前用稀盐酸除锈，用纯水洗净、烘干、打磨成40～100目粒度的粉末；
步骤二、置换反应：将脱铜终液置于反应器中，加入酸溶液或碱溶液调节脱铜终液的pH值至4.5～6.5，在搅拌状态下加入经过步骤一处理后的铁屑，铁屑的用量与脱铜终液中铜离子的摩尔比为1:0.7～0.95；在60～80℃下搅拌30～120min，搅拌速率100～500转/min，静置15～6...

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，余江鸿，伍水生，高颖，王进龙，张析，吴斌，周涛，赵坤，王源瑞，李瓛，万昕奇，
申请(专利权)人：西北矿冶研究院，
类型：发明
国别省市：甘肃;62