湿法炼铜-处理流程2007-9-18 15:02:52 浏览： 1206 次 我要评论 [导读]在用工业溶剂湿法处理废料时，通常利用硫酸溶液、氨溶液，很少采用氢氧化钠和铁盐溶液、热水…… 在再生有色冶金中，湿法冶金法的应用日益广泛，相当有效。与火法冶金相比，其主要优点是： （1）主要金属和伴生金属的回收率更高； （2）工艺更加灵活； （3）能耗比较小； （4）比较容易解决环境保护问题； （5）冶金过程易于实现机械化和自动化。 湿法冶金处理再生料有其突出的特点。这些特点首先表现在配料阶段。金属废料在其表面上有各种各样的生产油污状的油脂沉淀物、各种乳剂、污物团块等。废料尺寸大对湿法冶金非常不利。细粒级的残渣、盐、金刚砂泥及其他物料含有许多非金属夹杂物，使处理这些物料产生困难。 为了得到湿法冶金法处理工艺的高技术指标，必须备好原料。 处理流程 在用工业溶剂湿法处理废料时，通常利用硫酸溶液、氨溶液，很少采用氢氧化钠和铁盐溶液、热水。 下面列出某些金属在工业溶剂中的性状资料： 图1 磁性流体静力学分选机 1-磁铁片支架；2-磁铁片；3-灯头；4-支承架； 5-极顶端；6-激磁线圈；7-磁路；8-磁楔 铜 与硝酸、热浓硫酸发生反应，与含氧的盐酸和NH4OH溶液缓慢反应 锌 与酸、碱发生反应 铅 与硝酸、热浓硫酸发生反应 锡 与盐酸、硫酸、硝酸、热浓氢氧化钠发生反应 镍 与硝酸发生反应，与盐酸、硫酸反应弱，与NH3不发生反应 铁 与无机酸发生反应，不溶于碱和NH3溶液 硫酸应认为是最有效的溶剂。其缺点是腐蚀设备。氨溶液是浸蚀性较小的溶剂。在铵盐（硫酸铵或碳酸铵）存在下，氨溶液与有色金属相互作用时，生成络合物，并以络合物形式转入溶液中。在温度30℃下，某些络合离子的不稳定常数为： K pH AgNH3←→Ag＋NH3 4.79×102＋ 2＋－4 3.32 Cd(NH3)4←→ Cd＋4NH3 2.75×10 6.56 Co(NH3)6←→Co＋6NH3 4.07×10 4.39 Cu(NH3)6←→Co＋4NH3 9.33×102＋2＋2＋2＋－132＋2＋－5－7 12.09 －9Ni(NH3)6←→Ni ＋6NH3 9.77×10 8.01 Zn(NH3)4←→Zn ＋4NH3 2.0×10 8.07 氨浸出法的优点是可能使有色金属与铁分离，因为铁不与氨相互作用。 氨的络合物大多数是不稳固的化合物。在加热时，这些化合物与氨分离而分解。氨重新返回使用。下列反应便是一例： 〔Me(NH3)n〕CO3→MeO＋nNH3＋CO2 (1) 络合物的各种性质可以通过分解法而使其分离,以及用其它方法使各种金属有选择地析出。 在当代从溶液中析出金属的实践中采用了下列方法：置换沉淀、电萃取、吸附、出溶、水解。在再生有色金属冶金中，从硫酸盐和铵溶液中电萃取，以及从溶液中以盐和粉末的形式析出金属的方法是最容易掌握的方法。 硫酸铜的生产 处理再生原料时，铜的湿法冶炼最有前众矢之的 发展方向之一是生产硫酸铜，其需求量逐年俱增。 作为正电位的金属，铜只溶解于具有明显氧化性质的酸溶液（硝酸和浓硫酸）中。在稀硫酸溶液（0.5～2.0M）中，铜只在有氧化剂存在（如空气中的氧或工业用氧）的条件下溶解： Cu＋H2SO4＋1／2O2=CuSO＋H2O (2) 这是典型的扩散过程。水合氢离子或者溶解了的氧分子的扩散是控制阶段。 这一过程的动力学特点是： （1）氧化速度与金属表面的大小成比例； （2）在同时加大氧化剂的浓度时，温度的影响加快； （3）铜离子在溶液中的积累有催化作用。 由于铜转入溶液中，介质增长的粘度对过程有负作用。 在生产条件下，铜的溶解在硫酸的过量消耗中完成。因此，在过程动力学中氧的扩散所溶解的铜表面积大小起着决定性的作用。增加溶液中氧的质量交换必须采用富氧空气、工业氧来提高氧的溶解度，提高气体氧化剂的压力或者优化溶液的搅动。后者取决于设备的结构。 42＋ 2－9 应把涡轮充气器、脉动塔、高压釜列入有前途的设备，它们通过机械搅拌保证有效的液体搅拌。 关于含铜物料在各种设备里的硫酸溶液中的溶解指标列于表21。 根据表1，铜的溶解速度随着氧的压力、温度、分散度的升高而增大。应该考虑到，在设备中，随着搅拌强度增加，特别是在提高铜粒级含量时，空气过剩时及在浓溶液中形成细粒级的悬液体时，而使过程复杂化。为避免这种不良现象，需要在浸出前分离出铜的细粒级并限制溶解第一阶段的搅拌速度。还可利用泡沫抑制剂（有机添加剂）。 表1 含铜物料在硫酸溶液中的溶解情况 参数 被溶解的物料 空气耗量（分米3温度（℃） Po2（兆帕） ／分） 涡轮充气所应器 氧化皮铜 雾化铜 75 75 85 0.75 1.0 1.6 高压釜 氧化皮铜 雾化铜 80 20～90 80 120 100～120 150 1.5 — 3.0 3.0 — — 0.063 0.08～0.12 0.063 0.10 0.08～0.12 0.08～0.12 脉动塔 雾化铜 70～80 2.4 0.021 0.33 30.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 67～70 120～140 40～45 60～65 59～60 130～140 0.021 0.021 0.021 1.0 0.5 1.0 20～26 20～23 70～75 H2SO4／Cu 铜的溶解速度（克／分米3·小时） 原著公式（131）删掉，其它公式的序号不变。----编者注 对铜粉溶解速度影响最大的是空气耗量、温度、搅拌强度，换句话说，是液相的氧饱和度和温度。 为了生产硫酸铜，可以采用各种不同类型的再生原料。最佳的应该认为是从矿水中置换所得到的沉淀铜，以及从各种工业用溶液（镍、钴、锌）除铜时所得到的沉淀铜，沉淀铜是一种粉末，常含有许多杂质。置换沉淀铜常含有在置换沉淀中用过的金属（铁、锌、镍、钴）以及与铜一起沉淀下来的金属。在更有利的条件下（溶液中金属的浓度高，搅拌得好），好置换所得到的沉淀铜粉溶解，然后在再用沉淀铜的方法使硫酸盐蒸发和结晶前除去除某些杂质。 直到最近，铜的溶解设备----氧化器、帕丘克搅拌槽等（酸的原始浓度为120～150克／分米）----用普通碳钢或木材制成。其内表面衬以耐酸绝缘物。采用石油沥青、水玻璃、耐酸砖、耐酸板作为耐酸材料。 目前用合金钢、钛或者碳钢来制造现代化的溶解设备----脉动塔、高压釜----在预先施加均匀的铅覆盖层后再内衬钛。搅拌设备、管道、阀门、管接头由钛或钢材制造，内衬橡皮。 脉动塔应该认为是生产硫酸铜时溶解铜的最有前途的设备。其优点不仅在于生产能力高，而且不需要搅拌设备、油封，消除空气气泡。 现已研制出一套脉动设备，借助放在脉动塔外的滑阀式换向机械，保证在1分钟内振动1～300次。根据过程特点，振动可能是正弦曲线或锯齿形的。实验中测定铜溶解的时间时，考虑了搅拌强度、原始硫酸浓度、温度。 采取水压作业来选择液体流向（顺流或者逆流）搅拌方式。工业上制造脉动塔的直径为400～600毫米和高8～10米。塔内部有砖格子。塔内溶液流动速度为0.5米／秒，在铜粉溶解时，浆液中含固体物质10%。 氧化器的功能与带砖格子的脉动塔相比，可以肯定脉动塔有如下特点：（1）每1千克铜空气单耗减少40%；（2）硫酸铜的生产能力提高24倍；（3）空气压力为0.3兆帕时，塔内空气的利用率为50%；（4）设备的体积减3／4；（5）单位生产率为60～64千克／米·小时；（6）依靠蒸汽预热溶液，在热的总吸入量中约有70%热量；（7）溶解铜粉时铜的回收率为95%。 溶解后，为生产硫酸铜所准备的溶液应含铜100～120克／分米及6～10克／分米3333的游离硫酸（避免水解）。在密封条件下用蒸汽蒸发后，密度达到1.4克／厘米，溶3液送去过滤以除去机械杂质，然后送去结晶。 首批晶体CuSO4·5H2O通常含有很少的杂质并符合一等品。通过离心机分离的母液得到再次蒸发和第二次结晶。所得到的第二次硫酸铜晶体质量较差。 在大量杂技存在的情况下，第二母液转入带不溶极板的槽中电萃取，电萃取到溶液最终含0.2克／分米为止。这样，每1吨沉淀铜的电耗近4000千瓦小时。 电萃取后的电解液，视其成分，送入浓缩装置蒸发或者离子交换吸除其中的杂质，然后用作循环供水。 致密铜的生产 溶解再生铜时所得到的硫酸盐溶液可以用电萃取法生产阴极铜。过程在带不溶阳极的电解槽中进行。根据生产规模，电解槽可以制成长近10米、；宽1.2米、深1.3米的规格。规定尺寸的电解槽放入97根铅阳极和96根铜阴极。 通常阳极做成板状。其厚度为10毫米。往铅中添加3～8%的锑。阴极片在母槽中生产。电解槽的操作与铜电解精炼槽的操作并无不同。但应多加注意电解液的成分并要及时将电解液排出再生（因积累了负电性金属杂质）。为了得到良好的阴极沉淀物，电解液中锌的含量不应高于25克／分米、含镍20克／分米、铁5克／分米。阴极在槽中存留的时间，视其电流密度和铜在溶液中的含量一般不应超过6～8昼夜。沉淀的阴极铜的质量通常低于阳极铜精炼所得到的阴极铜。电解是在电流密度200～300安／米、槽电压2.0～2.5伏、电耗2000～2500千瓦小时／吨铜的条件下进行，电23333流效率为90%。 在一家电缆工业企业进行了生产废料的处理，产出了铜箔。在氧化槽中溶解废铜线的工艺流程如图2。为了除去有机油脂，最好在500℃下将铜线予以焙烧。采用含铜40～42克克／分米的废电解液或者酸洗液作作溶剂。溶解在温度为80～85℃，连续鼓入空气的条件下进行。空气耗量为350米／小时。溶液铜含量富集约2倍后送入鼓形电解槽。电解槽和起阴极作和的转鼓均用不锈钢制成，而不溶阳极用钛制成（见图3）。电积在阴极电流密度1600～2250安／米；电解液℃、循环速度1.8～2.0米／小时的条件下进行。 3233 本文来源：https://www.wddqw.com/doc/011f71ef9dc3d5bbfd0a79563c1ec5da50e2d615.html