利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法技术

本发明专利技术是提供一种利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，以含铜烟灰和酸性废液为浸出原料，包括中浸出处理，以低浸液及部分铜萃余液为底水，中浸液和中浸渣；二次低浸出处理，萃铜处理及铜电解，制备低浸液和低浸渣；降低了浸出成本，实现了酸性废液和含铜烟灰的协同处理，制得铜含量大于99.99%的阴极铜板。达到废物循环回收利用的目的，降低生产制备成本。

【技术实现步骤摘要】
利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法
本专利技术属于湿法冶金及资源综合利用
，具体涉及一种协同处理含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，特别是涉及一种利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法。
技术介绍
铜、锌、铅等有色金属是国民经济、社会发展、建设重要的基础材料，铜更是一种与人类关系非常密切重要的金属。由于铜导热性能好、延展性及耐腐蚀性较强，因此也一直是轻工、机械制造、交通运输、电子、建筑、军工等行业不可缺少的原材料。目前，大约80％以上的矿产铜则是硫化铜精矿经过火法熔炼工艺生产的，即铜精矿经过造锍熔炼产出铜锍，铜锍依次经过转炉吹炼和火法精炼产出阳极铜，阳极铜在硫酸体系中电解精炼产出阴极铜。在铜火法冶炼过程中因挥发和气流作用会产生烟尘，经冷却收尘即为铜烟灰。铜烟灰因矿石组成、熔炼工艺、收尘设备等条件的不同，成分也不同，但通常含Cu、Zn、Pb、Cd、Bi等。对于该类物质的处理，国内不少企业将其返还至熔炼炉中熔炼，其后果是造成熔炼炉处理能力的降低和有害元素积累降低产品纯度。因此有必要对铜烟灰进行开路处理。综合考虑有价金属资源化回收和环境保护等多种因素的前提下，目前国内外铜烟灰主要有鼓风炉熔炼法、火法－湿法联合法、全湿法处理工艺。鼓风炉熔炼法、火法－湿法联合法存在能耗高、环境污染大，生产成本高、产品回收率低等问题。全湿法处理工艺，环境污染较小，目前在工业上应用最为广泛、成熟，最为常见的是采用硫酸体系进行浸出使铜、锌等有价金属进入浸出液，铅、铋等进入浸出渣中，最后通过萃取、化学沉淀等方法分离获得产品。但该工艺仍然不够完善，存在酸消耗大、部分有价金属浸出率较低、金属分离效果差等不足，因此开发经济，高效的铜烟灰处理工艺仍是目前亟待解决的问题。废硫酸是有机化工企业生产、电子元器件清洗、机加工清洗表面氧化物等领域产生的含有大量的游离酸、铁(多为二价)及其他微量重金属元素的废液，其高污染性会对环境造成严重破坏，其处理方法主要采用石灰、液碱等进行酸碱中和。废酸性蚀刻液是PCB蚀刻过程产生的废液，主要成分为CuCl2、HCl、NH4Cl等，对环境污染较大，其处理方法多采用碱中和后再用硫酸中和回收硫酸铜产品。上述两种酸性废物处理过程中会消耗大量的碱,且产生大量的污泥，容易造成二次污染。这两类废物除重金属元素外，含有的游离酸也有较大的综合利用价值，如能合理回收利用将产生较大的经济和环境效益。如中国专利公告号CN105950874B的《一种铜冶炼烟灰与污酸联合处理的方法》。其以铜冶炼烟灰和污酸味原料，铜冶炼烟灰与污酸混合调浆后加入氧化剂控电位氧化浸出，使铜烟灰中的铜、砷和锌等金属溶解进入浸出液，铅和铋等金属沉淀进入浸出渣，浸出液再加入氧化剂使溶液中的As(Ⅲ)全部氧化为As(V)，然后加入硫化钠使溶液中的铜以硫化铜形式沉淀产出铜精矿，除铜后液加入还原剂将溶液中As(Ⅴ)全部还原为As(Ⅲ)，然后再加入硫化钠使溶液中的砷以硫化砷形式沉淀，最终除砷后液用碱中和后达标排放。同时采用控电位氧化浸出和控电位氧化硫化及还原硫化相结合分步分离并回收铜冶炼烟灰与污酸中有价金属，实现系统内废物循环利用，达到以废治废目的。但是该工艺方法流程长，对废酸及其他的金属元素的处理困难，因而处理成本更高。还有如中国专利公告号CN105567983B《一种铜冶炼过程中的烟灰处理工艺》。提供了一种铜冶炼过程中的烟灰处理工艺，包括以下步骤：首先将铜冶炼烟灰经过水浸后，得到水浸液和水浸渣；然后将上述步骤得到的水浸渣中的一部分进行酸浸后，得到酸浸液，另一部分进行碱浸后，得到碱浸液；再将上述步骤得到的酸浸液经过金属置换沉铜后，得到沉铜后滤液；最后将上述步骤得到的沉铜后滤液和上述步骤得到的碱浸液中和氧化后，得到砷酸铁沉淀和沉砷后滤液。其提供的烟灰处理工艺，特别是针对高砷高铜烟灰的处理工艺，通过本工艺解决了高砷高铜烟尘中砷的无害化处理问题，同时对高砷高铜烟尘中的有价金属铜、锌等进行综合回收，实现了烟灰杂质的梯度回收和综合利用。但是其处理的是原料主要是针对高砷高铜烟尘原料。中国专利CN103643044B《一种铜烟灰湿法直接萃取铜、锌工艺》；其是对低品位铜烟灰物料高效处理的一种铜烟灰湿法直接萃取铜、锌工艺。本工艺流程：浸出→除有机→萃铜→除铁、铝、铬→萃锌→无锌溶液回浸出(开路20—30％)。其采用直接萃取操作工艺，可以使更多低品位铜烟灰得以资源化再生利用，能处理目前较难处理的火法冶炼粗铜所产生的低品位高杂质的烟灰料，将低度铜锌烟灰的有价金属更彻底的再生利用。但是其处理的铜含量还存在继续提纯等的问题。即还需要对提取后的铜进一步的提纯处理。中国专利公告号为CN106011488B公开的《一种高砷铜烟灰综合回收有价金属的方法》。本专利技术公开了一种高砷铜烟灰综合回收有价金属的方法，该方法以含砷铜烟灰为原料，首先采用碱浸工艺使砷、锡和锌转化为含氧酸盐进入溶液，然后冷却结晶析出砷酸钠晶体，所得母液硫化沉淀出锌和锡，碱浸渣则通过硫酸浸出分步萃取工艺实现铜、铟、铋和铅的分离回收，金属分离回收过程中，砷的脱除率在95％以上，铜、铟、锌、锡的回收率在90％以上。该方法从源头高效脱砷，具有对原料适应性好、操作简单、高效清洁、能耗低、金属回收率高等的特点，具有显著的经济效益和社会效益。同样的其也是针对高砷含量的铜烟灰原料的处理工艺方法。中国专利公告号为CN103643044A公开的《一种铜烟灰湿法直接萃取铜、锌工艺》，该回收方法是对低品位铜烟灰物料高效处理的一种铜烟灰湿法直接萃取铜、锌工艺。本专利技术工艺流程：浸出→除有机→萃铜→除铁、铝、铬→萃锌→无锌溶液回浸出(开路20-30％)。本专利技术采用直接萃取操作工艺，可以使更多低品位铜烟灰得以资源化再生利用，减少环境废弃物总量，同时产品转化率高，产品附加值高，成本低廉又节能环保，能处理目前较难处理的火法冶炼粗铜所产生的低品位高杂质的烟灰料，将低度铜锌烟灰的的有价金属更彻底的再生利用。从上述的在专利及文献范围可以看出，上述的有关于利用全湿法工艺处理含铜烟灰回收有价金属Cu、Zn的文献报道，及铜烟灰与废酸联合处理的文献报道。但是，对采用协同处理含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜，且过程采用多层次介质循环和溶液开路，降低了浸出、萃取及电解过程的辅料消耗，使阴极铜产品中的杂质含量有效降低的方法，在现有技术文献中未见相同报道。且与传统铜精矿相比，现有全湿法工艺处理含铜烟灰辅料消耗大、浸出率低、回收产品品质不高。因此，如何来提供一种协同处理含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的技术工艺方法，针对目前全湿法处理含铜烟灰工艺，辅料消耗大、浸出率低、回收产品品质不高，以及现有处理酸性废液技术碱液消耗量大、产生大量污泥易造成二次污染的问题。同时根据含铜烟灰和酸性废液各自理化性质，提出一种协同处理含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，从而充分利用酸性废液中的游离酸对含铜烟灰中的重金属进行溶出，并应用萃取-电积实现制备高纯阴极铜，实现含铜烟灰和酸性废液低成本综合利用且具有金属回收率高、环境污染小、工艺简单、回收产品品质高的特点的工艺方法；具有重要的现实意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，以含铜烟灰和酸性废液为浸出原料，包括以下步骤：/n1）中浸出处理：/n以低浸液及部分铜萃余液为底水，将含铜烟灰与酸性废液先进行调浆为调浆液后和底水进行初浸出处理数小时，经沉淀，过滤，固液分离，得到含铜、锌和镉的中浸液和含铅和铋、银金属的中浸渣；/n2）、二次低浸出处理，/n以雨水、地面冲洗水、经污水处理后的回用水为二次低浸底水和中浸渣混合进行调浆处理为中浸渣混合液，向中浸渣混合液中加入废硫酸和低浸氧化剂，进行二次低浸出处理，经过滤、固液分离，得低浸液和低浸渣；/n3）、萃铜处理及铜电解，/n将步骤1）中的中浸液经精密过滤，得精密过滤溶解液，加入铜萃取剂进行Cu萃取，得萃余液，/n将萃余液经回收Zn、As有价金属；经水洗、反萃处理、富集处理得富铜溶液；/n将反萃后富铜溶液经除油后为电解液，泵入电解槽中，电解时采用铅钙锶银四元合金制作的阳极，铜板为阴极，控制电解槽电压、电流密度150 A/m

【技术特征摘要】
1.一种利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，以含铜烟灰和酸性废液为浸出原料，包括以下步骤：
1）中浸出处理：
以低浸液及部分铜萃余液为底水，将含铜烟灰与酸性废液先进行调浆为调浆液后和底水进行初浸出处理数小时，经沉淀，过滤，固液分离，得到含铜、锌和镉的中浸液和含铅和铋、银金属的中浸渣；
2）、二次低浸出处理，
以雨水、地面冲洗水、经污水处理后的回用水为二次低浸底水和中浸渣混合进行调浆处理为中浸渣混合液，向中浸渣混合液中加入废硫酸和低浸氧化剂，进行二次低浸出处理，经过滤、固液分离，得低浸液和低浸渣；
3）、萃铜处理及铜电解，
将步骤1）中的中浸液经精密过滤，得精密过滤溶解液，加入铜萃取剂进行Cu萃取，得萃余液，
将萃余液经回收Zn、As有价金属；经水洗、反萃处理、富集处理得富铜溶液；
将反萃后富铜溶液经除油后为电解液，泵入电解槽中，电解时采用铅钙锶银四元合金制作的阳极，铜板为阴极，控制电解槽电压、电流密度150A/m2-200A/m2，同极距70mm-90mm，制得铜含量大于99.99%的阴极铜板。


2.根据权利要求1所述利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，其特征是步骤1）中浸出处理，其工艺条件是控制酸性废液与铜烟灰按液固比，液体体积L与固体重量Kg之比为5-7：1，制为调浆液；控制中浸出处理时溶液pH为2.0-3.0，在边加料并在不断搅拌条件下搅拌时间60-120min；进行过滤固液分离得到含铜、锌和镉的中浸液和铅、铋、银金属的中浸渣；检测中浸液和中浸渣中Cu含量，控制中浸液中Cu含量10-20g/L；将中浸渣送火法冶炼回收铅、铋、银。


3.根据权利要求1所述利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，其特征是步骤2）二次低浸出处理，是控制二次低浸底水与中浸渣的液固比为3-5：1，控制二次低浸出温度为50-60℃，控制低浸氧化剂与中浸渣中Cu质量比为0.5-0.7；控制二次低浸出处理时溶液的酸浓度达到0.3-0.6mol/L时，于该条件下不断继续搅拌30-60min，最后进行过滤、固液分离，得到低浸液和铅、铋和银富集的低浸渣，将得到富集的浸出渣再次送火法冶炼回收铅、铋和银；低浸液返回步骤1）中浸出处理底水用。


4.根据权利要求1所述利用含铜烟灰和酸性废液制备高纯阴极铜的方法，其特征是步骤3）萃铜处理及铜电解，包括如下步骤：

【专利技术属性】
技术研发人员：李森，刘立瑞，黄敏，凌源，李冬华，魏银伟，廖黎明，
申请(专利权)人：江西睿锋环保有限公司，
类型：发明
国别省市：江西;36