一種從含銅渣中制取銅粉的方法
【專利摘要】本發明涉及一種從含銅渣中制取銅粉的方法，屬于濕法化學冶金技術。將含銅渣破碎至70目以上，按照固液比1:2～15g/ml在溫度為20～70℃的浸出液中攪拌浸出2～10h，過濾得到濾渣和濾液；將濾液在25～50℃的溫度下攪拌進行酸化，調整pH至2～5，然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達15g/L以上；將濃縮液經過電解制取銅粉。此方法能夠有效地將冶煉行業產生的含銅渣中的銅制成銅粉。
【專利說明】一種從含銅渣中制取銅粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到一種從含銅渣中制取銅粉的方法，屬于濕法化學冶金技術。
【背景技術】
[0002]在我國礦產資源豐富，但是人均資源占有量貧乏，在銅礦資源日益枯竭的時代，低品位的銅礦越來越受到人們的高度重視，而我國是銅礦資源的消費大國，并且銅礦資源也缺乏，形成了一堆尖銳的矛盾和資源緊張局面。于此同時，在我國以火法為主的銅生產中，每生產I t銅將產出2~3 t渣，銅渣數量大，其中尚含有Fe、Cu、Zn、Pb、Co、Ni等多種有價金屬和少量貴金屬AiuAg等。我國銅產量每年在479萬t以上，按以上計算將產出958~1437萬t以上銅渣，其中含銅9.58~14.37萬t以上。近年來，隨著我國煉銅工業的持續發展，目前含銅0.2%~0.3%的銅礦已被開采利用，而在銅冶煉過程產出的爐渣其含銅量卻在0.5%以上。受煉銅傳統工藝的限制，其銅渣中的殘余銅的含量還在不斷增加。除煉銅外，在冶煉其它金屬時根據冶煉方法的不同也會產生不同含量的含銅渣，如煉鋅、煉鎘等都會產生含銅渣。因此，在我國現有資源嚴重匱乏的情況下，開發含銅渣的資源化綜合利用技術，對促進循環經濟和可持續發展及環境保護具有重要的戰略意義和現實意義。

【發明內容】

[0003]本發明提出了一種從含銅渣中制取銅粉的方法，此方法能夠有效地將冶煉行業產生的含銅渣中的銅制成銅粉。
[0004]本發明的技術方案包括如下步驟:
(1)將含銅渣破碎至70目以上，按照固液比1:2~15g/ml在溫度為20~70°C的浸出液中攪拌浸出2~10h，過濾得到濾渣和濾液；
(2)將濾液用濃硫酸調整pH至2~5，然后在25~50°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達15g/L以上；酸化過程所涉及的反應方程式如下所示:
H++ [Me (NH3) ] 2+=Me2++NH:(I)
2H++ [Me (NH3) 2] 2+=Me2++2NH4.(2 )
3H++ [Me (NH3) 3] 2+=Me2++3NH4+(3 )
4H++ [Me (NH3) 4] 2+=Me2++4NH4+(4 )
以上各式中，Me為Cu, Zn, Ni, Cd, Co。
[0005](3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過現有電解制銅粉工藝制備銅粉，其純度可達到99.6%以上，達到了國家標準GB5246 - 1985的要求；
所述含銅渣為銅含量> 0.3wt%的各種冶煉工藝產生的含銅渣料。
[0006]所述浸出液為濃度5~12mol/L的氨水，氨水中加入含銅渣質量0.3~I倍的過硫酸銨。反應方程式為:
Me0+iNH3+H20= [Me (NH3) J (OH)2(5)2 (NH4) 2S208+2H20+4NH3=4 (NH4) 2S04+02 t(6)
2MeS+302 A 2Me0+2S02 丨(7)
2S02+02+2H20 A 2H2S04(8)
Me+H2S04=MeS04+H2 t(9)
MeS04+iNH3= [Me (NH3) JSO4(10)
2Me+2iNH3+02+2H20=2 [Me (NH3) J (OH) 2(11)
以上各式中，Me 為 Cu, Zn, Ni, Cd, Co ；i=l ~4。
[0007]所述浸出液為濃度為5~12mol/L的氨水中加入含銅渣質量0.3~I倍的過硫酸銨和濃度30wt%的含銅渣質量0.4~I倍的H2O2。反應方程式為:
Me0+iNH3+H20=[Me (NH3) J (OH)2(12)
2H202 A 2H20+02 f(13)
2MeS+302 A2Me0+2S02 丨(14)
2S02+02+2H201 2H2S04(15)
Me+H2S04=MeS04+H2 丨(16)
MeS04+iNH3= [Me (NH3) J SO4(17)
2Me+2iNH3+02+2H20=2 [Me (NH3) J (OH) 2(18)
以上各式中，Me 為 Cu, Zn, Ni, Cd, Co ；i=l ~4。
[0008]所述浸出液是在濃度為5~12mol/L的氨水中加入含銅渣質量0.3~I倍的過硫酸銨，并在浸出的過程中鼓入速率為25~300L/min的空氣。浸出過程涉及到的反應方程式為:
Me0+iNH3+H20= [Me (NH3) J (OH) 2(19)
2MeS+302 A 2Me0+2S02 丨(20)
2S02+02+2H201 2H2S04(21)
Me+H2S04=MeS04+H2 t(22)
MeS04+iNH3= [Me (NH3) J SO4(23)
2Me+2iNH3+02+2H20=2 [Me (NH3) J (OH)2(24)
以上各式中，Me 為 Cu, Zn, Ni, Cd, Co ；i=l ~4。
[0009]所述步驟(1)中得到的濾渣為后續其他有價金屬的提取作原料。
[0010]所述步驟(2)中攪拌是200~500r/min轉速的條件下攪拌30~180min。
[0011]所述步驟(3)中電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液(主要成分:ZnS04、NiS04、CdSO4XoSO4, (NH4)2SO4)用于制備副產品(NH4)2SO4:向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘、鈷完全沉淀(ZnC03、NiC03、CdCO3> CoCO3),再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO415濾渣為ZnC03、NiC03、CdCO3> CoCO3，根據含量大小用作煉鋅、煉鎳、煉鎘、煉鈷的原料。
[0012]該過程涉及到的反應方程式為:
Zn2++C032+=ZnC03 丨(25)
Ni2++C032+=NiC03 (26)
Cd2++C032+=CdC03 丨(27)
Co2++C032+=CoC03 丨(28)本發明的有益效果是:
(I)本發明能夠高效回收目前傳統冶煉行業產生的各種含銅廢渣中的銅，回收率在85%以上，并且在回收銅的過程中真正達到閉路循環，不會造成二次污染。
[0013](2)本發明的工藝過程是在低溫常壓下進行，與傳統的高壓高溫氨浸相比，具有設備簡單，試劑用量少，成本和能耗低等優點。
[0014](3)本發明可處理銅含量> 0.3wt%的各種冶煉工藝產生的含銅渣料，有很強的適應性。
[0015](4)本發明不進行蒸氨，避免了長期以來未能解決的因蒸氨塔結疤而使全流程無法連續穩定運行的問題。
[0016](5)本發明提出三種浸出劑:氨水中加過硫酸銨；氨水中鼓入空氣后加銨鹽；氨水中加過氧化氫后再加銨鹽。這三種浸出濟中的銨鹽與傳統氨浸中的碳酸銨相比，穩定性更強，所配置出的浸出液，對銅的浸出率更高，用碳酸氨配置的浸出液，只能浸出渣中的部分氧化銅，對硫化銅和單質銅基本無法浸出，因此在相同條件下銅浸出率只有40%左右，而用本發明中的銨鹽配置浸出濟，不僅能浸出渣中的氧化銅，而且對硫化銅和單質銅也有很高的浸出率，銅浸出率可高達85%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步說明。
[0019]實施方式一:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將銅冶煉水淬渣(含銅1.426%，含鋅0.731%)破碎至70目以上，按照固液比1:4g/ml在溫度為40°C的浸出液中攪拌浸出10h，過濾得到濾渣和濾液；浸出液為加入過硫酸銨的氨水，氨水為濃度12mol/L，加入過硫酸銨的質量為含銅渣質量的0.7倍；
(2 )將濾液用濃硫酸調整pH至4，然后在40°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在200r/min轉速的條件下攪拌180min,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達15g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99.8%，達到了國家標準GB5246 - 1985的要求。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，過濾后濾渣主要為碳酸鋅，可作煉鋅的原料，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO415
[0020]實施方式二:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(1)將含銅渣(銅含量0.3wt%)破碎至70目以上，按照固液比1:8g/ml在溫
度為60°C的浸出液中攪拌浸出2h，過濾得到濾渣和濾液，濾渣做為提取其他有價金屬的原料，濾液經分析測定，得到銅的浸出率為91.3%，鋅的浸出率為46.1% ;浸出液為加入過硫酸銨的氨水，氨水為濃度5mol/L，加入過硫酸銨的質量為含銅洛質量的0.5倍；
(2)將濾液用濃硫酸調整pH至2，然后在50°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在500r/min轉速的條件下攪拌30min，然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達18g/L以上；
(3)將步驟(2)中得到的·濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99.8%，達到了國家標準GB5246 - 1985的要求。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2C03使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO40
[0021]實施方式三:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(1)將銅鎘渣(含銅2.2%，含鋅4.5%，含鎘3.87%)破碎至70目以上，按照
固液比1:5g/ml在溫度為70°C的浸出液中攪拌浸出6h，濾渣做為提取其他有價金屬的原料，濾液經分析測定，得到銅的浸出率為88.9%，鋅的浸出率為28.5%，鎘浸出率為23.7% ；浸出液為加入過硫酸銨的氨水，氨水為濃度8mol/L，加入過硫酸銨的質量為含銅渣質量的
0.3 倍；
(2)將濾液用濃硫酸調整pH至5，然后在50°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在300r/min轉速的條件下攪拌80min，然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達20g/L以上；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99.2%，達到了國家標準GB5246 - 1985的要求。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2C03使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO40
[0022]實施方式四:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將含銅渣(銅含量1.4wt%)破碎至70目以上，`按照固液比1:2g/ml在溫度為20°C的浸出液中攪拌浸出4h，過濾得到濾渣和濾液，濾渣做為提取其他有價金屬的原料，濾液經分析測定，得到銅的浸出率為83.5%，鋅的浸出率為24.6% ;浸出液為在濃度為7mol/L的氨水中分別加入含銅渣質量I倍的過硫酸銨和濃度30wt%的含銅渣質量0.4倍的H202。
[0023](2)將濾液用濃硫酸調整pH至5，然后在25 V的濾液溫度下攪拌進行酸化，在250r/min轉速的條件下攪拌IOOmin,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達19g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99.6%，達到了國家標準GB5246 - 1985的要求。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2C03使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO40
[0024]實施方式五:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將含銅渣(銅含量2wt%)破碎至70目以上，按照固液比1:2g/ml在溫度為45°C的浸出液中攪拌浸出8h，過濾得到濾洛和濾液；浸出液為在濃度為10mol/L的氨水中分別加入含銅渣質量I倍的過硫酸銨和濃度30wt%的含銅渣質量I倍的H2O2。
[0025](2)將濾液用濃硫酸調整pH至5，然后在35 V的濾液溫度下攪拌進行酸化，在400r/min轉速的條件下攪拌130min,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達20g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO40
[0026]實施方式六:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將含銅渣(銅含量0.8wt%)破碎至70目以上，按照固液比1: 15g/ml在溫度為50°C的浸出液中攪拌浸出3h，過濾得到濾洛和濾液；浸出液為在濃度為llmol/L的氨水中分別加入含銅渣質量0.9倍的過硫酸銨和濃度30wt%的含銅渣質量0.7倍的H2O2。
[0027](2)將濾液用濃硫酸調整pH至3，然后在48°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在250r/min轉速的條件下攪拌140min,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達20g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99.7%。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO415
[0028]實施方式七:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將含銅渣(銅含量0.6wt%)破碎至70目以上，按照固液比1:13g/ml在溫度為55°C的浸出液中攪拌浸出2.8h，過濾得到濾渣和濾液；浸出液是在濃度為8mol/L的氨水中加入含銅渣質量I倍的過硫酸銨，并在浸出的過程中鼓入速率為120L/min的空氣。
[0029](2)將濾液用濃硫酸調整pH至2，然后在50°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在500r/min轉速的條件下攪拌180min,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達15g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99 %。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO415
[0030]實施方式八:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將含銅渣(銅含量0.9wt%)破碎至70目以上，按照固液比1:5g/ml在溫度為48°C的浸出液中攪拌浸出6h，過濾得到濾渣和濾液；浸出液是在濃度為7mol/L的氨水中加入含銅渣質量I倍的過硫酸銨，并在浸出的過程中鼓入速率為300L/min的空氣。
[0031](2)將濾液用濃硫酸調整pH至2，然后在44°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在250r/min轉速的條件下攪拌30min,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達25g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99.1%。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO415
[0032]實施方式九:如圖1所示，本發明的從含銅渣中制取銅粉的方法為:
(I)將含銅渣(銅含量≥0.3wt%)破碎至70目以上，按照固液比1: 15g/ml
在溫度為70°C的浸出液中攪拌浸出2h，過濾得到濾渣和濾液；浸出液是在濃度為5~mo I/L的氨水中加入含銅渣質量I倍的過硫酸銨，并在浸出的過程中鼓入速率為25L/min的空氣。
[0033](2)將濾液用濃硫酸調整pH至5，然后在50°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，在500r/min轉速的條件下攪拌30min,然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達17g/L ；
(3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉，銅粉純度達99%。向電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2SO415[0034]以上結合附圖對本發明的【具體實施方式】作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域 普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。
【權利要求】
1.一種從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于具體步驟包括: (1)將含銅渣破碎至70目以上，按照固液比I'2~15g/ml在溫度為20~70°C的浸出液中攪拌浸出2~10h，過濾得到濾渣和濾液； (2)將濾液用濃硫酸調整pH至2~5，然后在25~50°C的濾液溫度下攪拌進行酸化，然后將酸化完畢后的溶液濃縮至CuSO4的濃度達15g/L以上； (3)將步驟(2)中得到的濃縮液經過電解制取銅粉。
2.根據權利要求1所述的從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于:所述含銅渣 為銅含量> 0.3wt%的各種冶煉工藝產生的含銅渣料。
3.根據權利要求1所述的從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于:所述浸出液 為加入過硫酸銨的氨水，氨水為濃度5~12mol/L，加入過硫酸銨的質量為含銅渣質量的0.3~I倍。
4.根據權利要求1所述的從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于:所述浸出液為在濃度為5~12mol/L的氨水中分別加入含銅渣質量0.3~I倍的過硫酸銨和濃度30wt%的含銅渣質量0.4~I倍的H2O2。
5.根據權利要求1所述的從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于:所述浸出液是在濃度為5~12mol/L的氨水中加入含銅渣質量0.3~I倍的過硫酸銨，并在浸出的過程中鼓入速率為25~300L/min的空氣。
6.根據權利要求1所述的從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于:所述步驟(2)中攪拌是在200~500r/min轉速的條件下攪拌30~180min。
7.根據權利要求1所述的從含銅渣中制取銅粉的方法，其特征在于:所述向步驟(3)中電解制備銅粉的過程中過濾得到的濾液中加入(NH4)2CO3使鋅、鎳、鎘和鈷完全沉淀，再將上述沉淀過濾后得到的濾液經濃縮、結晶制取副產品(NH4)2S04。
【文檔編號】C25C5/02GK103668339SQ201310518896
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】陳茂生, 朱心明, 寧平, 韓子榮 申請人:昆明理工大學