浸出电解回收铜1铜的浸出及电积.docx

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浸出电解回收铜1铜的浸出及电积

浸出电解法回收铜1--浸出及电积

铜是一种化学元素，是一种普遍利用的重金属。

铜的化学式为Cu，分子量.熔点（℃）。

原子序数29.在化学元素周期表中所属周期：

4，所属族数IB，为过渡金属。

元素分区为d。

铜的外观为紫红色固体，密度为8960kg\m3.

铜的化学性质：

原子结构。

电子层：

K-L-M-N.电子层散布：

2-8-18-1.电子排布式：

1s22s22p63s23d104s1.

铜在加热时能够与氧化反映，高温成红色Cu2O

2Cu+O2=2CuO

4Cu+O2=2Cu2O

铜在潮湿空气中放久，表面生成铜绿

2Cu+O2+CO2+H2O→Cu（OH）

铜在常温可卤素直接化合.

Cu+X2=CuX2（X-卤素）

加热时，铜与硫反映生成Cu2S.

铜可溶于氯化铁溶液（常常利用于蚀刻铜）.

2FeCl3+Cu→2FeCl2+CuCl2

铜与酸反映：

铜不溶于非氧化性酸，当有氧化剂（空气）时，铜可溶于酸。

2Cu+HCl+O2=2CuCl2+2H2O

2Cu+2H2SO4+O2=2CuSO4+2H2O

浸出--电解法回收铜第1页共页

铜可溶于氧化性酸:

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

Cu+H2SO4（浓）=CuSO4+SO2↑+2H2O

铜与碱反映:

铜不溶于碱，可溶于氨性溶液:

Cu++2NH4X+〖O〗→Cu（NH3）4X2

当X为CL时，此溶液为线路板蚀铜液。

从含铜镀层（表层）的废料中回收铜，常常利用浸出--电解法。

即先在氧化性的条件下用硫酸或氨性溶液浸出含铜料中的铜，通过滤后，含铜溶液经专用电解槽提取铜。

电解槽排出液返回浸出。

A.酸性浸出—电解提取铜

浸铜液铜溶液成份：

（供参考）

硫酸180—220克\升

硝酸10—30克\升

助剂1—3克\升

溶铜时利用的氧化剂：

氧气（O2）或双氧水（H2O2）

说明：

1.硫酸：

铜溶剂。

含量越高，溶铜越多。

硫酸含量越高溶液粘度越大，且硫酸含量高时易产生硫酸铜结晶，据实际情形，建议硫酸含量在180—210克为佳。

2.硝酸：

溶铜时作催化剂。

含量越高，溶铜（浸针铜）时速度越快。

浸出--电解法回收铜第2页共页

硝酸是氧化性酸，在铜电积提取时，造成阴极板上铜的返溶，在可能情形下，尽可能采用下限。

3.添加剂：

用于稳固溶液，维持溶液稳固，按正常损耗补加即可。

4.温度：

常温至50℃，高温时，硝酸易挥发。

此工艺常常利用于覆铜板边料回收铜。

酸性浸出--电解法长处：

1.溶液成份简单，易于保护.

2.浸出及电积是本钱较低.

酸性浸出--电解法缺点：

1.浸出铜时速度很慢，须低温浸出（避免硝酸挥发）。

2.电积铜时对阳极要求高，且常常利用的尺寸稳固阳极很贵，一次性投资专门大.

酸性浸出—电解液的配制。

配制设备：

配置缸（耐酸，且用PP制造）

配制方式：

1.在配制缸中加入计算量80%—85%的水。

2.开动空气搅拌。

3.往配制缸中缓慢滴入市售浓硫酸、

A.浓硫酸缓慢滴（加）入水中，且不断搅拌，严禁水加入浓硫酸中，不然会发生硫酸伤人事故。

B.在加入浓硫酸的进程中，搅拌不能停止.

浸出--电解法回收铜第3页共页

c.若溶液温度较高，应停止加入浓硫酸，待冷却后再滴入.

4.加完硫酸后冷却溶液温度少于40℃.

5.加入计算量硝酸.

6.加入计算量助剂（此助剂也可在电解前添加）.

7.加入余下水.

酸性浸出—电解提铜液的化验见附页

氨性浸出—电解回收铜溶液成份：

（供参考）

硝酸铵（NH4NO3）20—150克/升

溶铜盐20—150克/升

注：

（硝酸铵+溶铜盐）为100—200克/升

氨水50—200毫升/升

助剂1—5克/升

水余量

正常浸出液成份：

铜含量50—120克/升

硝酸铵+溶铜盐100—200克/升

氨水100—250毫升/升

PH值—

波美度14—22婆美

******硝酸铵液的配制：

化学反映：

HNO3+→NH4NO3

浸出--电解法回收铜第4页共页

计算原则：

在反映进程中，NO3-的总数不变。

C1V1=C2V2

C1---配制前硝酸根的浓度。

单位：

克/升。

V1---配制前硝酸的体积。

C2---配制成品硝酸根的浓度。

单位：

克/升。

V2---配制成品硝酸的体积。

硝酸含硝酸根的系数为.

设定溶液中所含NO3-设定为100克/升，则每立方成品电解液含NO3-为100千克。

按照硝酸浓度对照表，需含以下硝酸：

65%硝酸千克，体积升。

（该硝酸比重，摩尔浓度，百分比含量65%），或45%硝酸，222kg，体积升（该硝酸比重，摩尔浓度，百分比含量%。

氨水（以20%氨水计），20%氨水比重，含量100毫升），化学反映式

HNO3+→NH4NO3

631780

生产100千克NH4NO3所需纯氨水，（折算为20%氨水生产100kgNH4NO3所需纯硝酸，折算65%硝酸为千克。

以配制好溶液体积调节为400升计，则含NH4NO3为250克/升。

配比A：

65%硝酸（体积：

升）

20%氨水（体积升）

水约197kg

浸出--电解法回收铜第5页共页

或配比B：

45%硝酸175kg（体积升）

20%氨水（体积升）

水约148升

配制步骤：

1.在配制缸中加入计算量的水（见上表数据）。

缓慢加入硝酸并用水泵搅拌均匀。

在加硝酸进程中会发烧，如温度＞50℃，则停止加入硝酸，冷却至温度低于40℃以下再加。

至加完硝酸为止。

2.冷却至室温。

3.在搅拌状况下缓慢加入氨水。

在加入氨水进程中会发烧，如温度＞50℃，则停止加入氨水，冷却温度低于40℃以下再加，至加完氨水为止。

4.冷却至室温。

5.补加水至标准液位，搅拌均匀。

6.成品液送贮存，该液含硝酸铵（NH4NO3）250克/升。

******以硝酸（HNO3）和碳酸氢铵（NH4HCO3）配制NH4NO3。

化学反映式：

HNO3+NH4HCO3→NH4NO3+H2O+CO2↑

798018

每制造100千克NH4NO3产生水，需NH4HCO3约100kg。

以配制好溶液体积调节为400升计，则含NH4NO3为250克/升。

浸出--电解法回收铜第6页共页

配比A：

65%硝酸（体积升）

碳酸氢铵100kg

水1250

水2补加至标准液位

配比2：

45%硝酸175kg（体积升）

碳酸氢铵100kg

水1约210kg

水2补加至标准液位

操作：

1.往调制缸中加入计算量的水1.

2.往调制缸中加入计算量的硝酸，搅拌均匀，冷却至室温。

3.往调制缸中加入计算量的碳铵（碳铵分多次添加，添加碳铵后将产生大量气泡，故碳铵添加量一次不宜过量。

4.当多次添加完碳铵后，自然或搅拌反映数小时

5.当反映缸中所有碳铵溶解后，补加水至标准液位，搅拌均匀

*******铜浸出液

配方：

NH4NO320—150克/升

溶铜盐20—150克/升

（NH4NO3+溶铜盐=100—200克/L）

氨水100—200毫升/L

水加至1升

浸出--电解法回收铜第7页共页

备注：

1.每kgNH4NO3（纯）与的氨水（氨水浓度20%）形成可溶铜化合物。

2.每kg溶铜盐与—氨水（氨水浓度20%）形成可溶性化合物

3.因此，氨水的添加量由NH4NO3及溶铜盐的含量计算而得。

考虑计算方便，取（NH4NO3+溶铜盐）与20%氨水的比例为1：

1（重量比）

配制:

1.往调制缸中加入计算量的水1

2.往调制缸中加入计算量的硝酸铵液，搅拌均匀。

3.往调制缸中加入计算量的氨水，搅拌均匀。

4.往调制缸中加入计算量的溶铜盐，搅拌至溶铜盐溶解。

5.蚀刻铜时需氧气或双氧水做氧化剂。

附录：

1.<<安全知识>>

2.<<比重与波美度换算>>

3.<<硫酸浓度与比重换算表>>

4.<<硝酸浓度与比重换算表>>

5.<<氨水浓度与比重换算表>>

浸出--电解法回收铜第8页共页

安全知识

生产事故的预防,第一应从思想上引发高度重视,决不能麻痹大意.生产前,应了解设备的性能和药品的性质和操作的进程中的安全注意事项.在生产进程中,应集中注意力,小心仔细地进行操作和观察现象,严格地遵守操作规程.

安全生产的一般注意事项

1.生产前检查设备及仪器是不是完全无损,安装是不是正确稳妥.

2.生产进程中常常注意设备有无漏气.漏电.破裂.反映进行是不是正常

3.估量可能发生危险的生产操作,操作时应利用防护眼镜.面罩.手套等防护设备.

4.生产中所用药品.不得谁意散失.遗弃.对于反映中产生有害气体的生产,应按规定处置.

5.严禁在生产车间抽烟或吃食物,生产结束后要把手洗净.

6.充分熟悉安全用具和灭火器.砂桶和急救箱的放置地址和利用方式,并妥加保管.

一般伤害的救护

1.割伤:

取岀伤囗中的玻璃或固体物,用蒸馏水洗后涂上红药水,用绷带扎住.大伤口则应先垵紧主血管以避免大量岀血,急送医疗单位.

浸出--电解法回收铜第9页共页

2.烫伤:

轻伤凃以玉树油或鞣酸油肓,重伤凃以烫伤油膏后送医疗单位.

3.受酸侵蚀:

先用大量水冲洗,再用饱和碳酸氢钠溶液或稀氨水洗,最后用水冲洗.若是酸溅入眼内也用此法,只是碳酸氢钠溶液改用1%的浓度,禁用稀氨水.

4.受碱侵蚀:

先用大量水冲洗,再用醋酸溶液（20克/升）洗,最后用水冲洗.若是碱溅入眼内,可硼酸溶液（10克/升）洗,最后用水冲洗.

5.双氧水:

先用大量水冲洗,轻伤凃以玉树油或鞣酸油膏,重伤凃以烫伤油膏后送医疗单位.

急救箱药品:

1.绷带.纱布.棉花.橡皮膏.医用镊子.剪子等.

2.凡士林.玉树油或鞣酸油膏.烫伤油膏及消毒剂等.

3.醋酸溶液（2%）.硼酸溶液（1%）.碳酸氢钠溶液（1%及饱和）.酒精.甘油.红汞.龙胆紫等.

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比重与波美度换算（比重大于水的溶液）

比重=145／（145-波美度）或波美度=145-145／比重

比重

波美度

比重

波美度

比重

波美度

浸出--电解法回收铜第11页共页

浸出--电解法回收铜第12页共页

浸出--电解法回收铜第13页共页

硝酸浓度比重对照表（20℃）第1页共3页

密度

g/cm3

质量分数

g/100g

摩尔浓度

mol/L

密度

g/cm3

质量分数

g/100g

摩尔浓度

mol/L

浸出--电解法回收铜第14页共页

硝酸浓度比重对照表（20℃）第2页共3页

密度

g/cm3

质量分数

g/100g

摩尔浓度

mol/L

密度

g/cm3

质量分数

g/100g

摩尔浓度

mol/L

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硝酸浓度比重对照表（20℃）第3页共3页

密度

g/cm3

质量分数

g/100g

摩尔浓度

mol/L

密度

g/cm3

质量分数

g/100g

摩尔浓度

mol/L

1,460

2386

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B.生产操作

*******1.硫酸—硝酸系统

铜的浸出

建议：

在喷淋状态下利用。

硫酸的浓度与浸出速度的关系:

在硫酸浓度少于200克/升时，在其他条件不变的状态下，浸出速度随着硫酸的含量的增加而增加。

在硫酸含量达250克/升时，随着铜离子浓度的增加其溶液粘度不断增加，并有结晶的可能.此现象必需避免，不然轻则堵塞管道，重则有造成生产系统停顿的危险。

综合考虑，硫酸含量在200克/升时较适合。

硝酸的浓度与浸出速度的关系:

作为氧化剂和催化剂。

其含量越高，溶铜速度越快。

若含量太高，反映速度太快，喷淋塔的再生速度超不过NO的生产速度时，产生黄烟，并造成硝酸损失。

同时，在电积提取铜时，硝酸将溶解铜并造成电耗过大。

据经验介绍，硝酸浓度应在10—50克/升较适合，建议取硝酸浓度在20—30克/升为宜。

氧气（双氧水）的浓度与浸出速度的关系:

氧化剂，可氧化铜并加速溶解铜，同时可加速硝酸的再生速度。

为避免浪费，略微过量理论值即可。

酸性溶铜的化学反映式:

H2SO4+Cu+【O】→CuSO4

浸出--电解法回收铜第17页共页

3Cu+8HNO3（稀）→3Cu（NO3）2+2NO↑+4H2O

Cu（NO3）2+H2SO4→CuSO4+2HNO3

NO+【O】→NO2

NO2+H2O→HNO3+NO↑.

从上可知：

主要作催化作用.

2.为避免NO带出系统，O2应过量.

铜含量与浸出速度的关系:

：

浸铜液的铜含量应控制在30—60克/升，当其铜含量高于60克/升时，溶铜慢而易于结晶，最佳状况在50克/升.

浸铜温度与浸出速度的关系:

：

温度越高，溶铜越快。

但温度太高，机械易变形且硝酸易挥发。

综合考虑，其温度在30℃—60℃间。

浸铜系统排出液通过滤后进入储液缸。

储液缸应有冷却系统（冷却管或其他热互换系统）使含高铜液尽可能冷至室温。

******电积系统

含铜液从电积槽进水口进入，并从排水口排出。

为维持电积系统的稳固，进入电积槽的高铜液应控制必然的铜含量及流入速度（用流量计测量并控制）。

电积后的低铜液进入储液缸。

酸性铜电积系统参数控制：

电积电压：

伏—伏（建议伏）

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电积电流：

（稳固操作）

电积温度：

30℃—50℃.

阳极：

钛板涂铱钽涂层（尺寸稳固阳极）。

阴极：

滑腻面不锈钢（304或316，周边封耐酸胶布）。

或利用纯铜板（此法换板更方便）。

添加剂：

按照供给商的数据及时添加及补充即可。

铜的掏出

铜电积一段时刻后（约5—7天），阴极板上的铜变得很厚，须及时掏出或改换极板。

铜板（极板）掏出后应经水洗及中和处置再分离铜。

阴极板→水洗→中和（钝化）→水洗→保护（视其需要）→风干（吹干）→剥离铜或改换极板。

注：

若利用铜保护液，此保护液严禁进入铜浸出—电积系统。

*******2.氨性系统（氨盐—氨水系统）

氨性—采用NH4NO3，（NH4）2SO4等可电解且不分解氨盐，此系统可用于铜包钢，铜包铝等废料（杂质不与氨盐反映的混合料）中浸出铜。

特适用于混合废料中浸出—回收铜。

浸出系统中各分组份的作用

NH4NO3—溶铜主盐，也是电积时的导电盐，在其他条件不变的情形下，含量越高，溶铜速度越快。

NH4NO3具氧化性，当电积铜时，电积液含铜较低时，其氧化性越强，使阴极板上的铜氧化及返溶。

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综合考虑，建议其含量在20—150克/升，最佳为50—100克/升。

溶铜盐—溶解铜并使铜维持于溶液中，含量越多，溶铜越大。

但其含量高易于结晶。

综合考虑：

建议其含量在20—100克/升为宜。

在氨性浸出系统中，最佳为20—50克/升。

另因此物较贵，应做全方位考虑，掏出最佳本钱值。

氨水：

氨水的作作用是与铜盐形成络和物，使含铜的化合物溶于水中。

氨水具碱性，使PH维持较高值，从而避免铁，铝的侵蚀，使此系统能从含铁铝等混合废料中回收铜成为可能。

氨性蚀铜液的PH值控制在PH=—为宜.

铜离子：

氨性蚀铜液是靠溶液中的二价铜离子蚀刻铜的，在蚀刻条件，铜离子绝大部份为二价状态。

因此，维持必然的铜离子有利于蚀刻（或溶铜），建议：

A段含铜70—120克/升（溶铜液来源于B段）。

B段含铜40—80克/升（来源于电解槽）。

过滤缸含铜100—130克/升（溶铜液来源于A段）。

（过滤缸装有浸铜装置以消耗余量氧及高价铜离子）。

氨性溶铜的化学式：

Cu+（Cu（NH3）4）2++4NH3→2（Cu（NH3）4）+

2（Cu（NH3）4）+½O2+H2O→2（Cu（NH3）4）2++2OH-

氧气的加入，从化学反映式中能够看出，在溶铜进程中，氧气对于蚀刻速度和提高溶液中铜的含量超级重要。

氧气是气体，溶液为液

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体，液固反映最好在填料塔中进行。

因此，利用喷淋塔（填料塔）加速此反映，并可尽可能减少无效氧气（减少氧的损耗）。

高含铜的氨性铜液进入储液缸。

为维持电积槽的正常运作及减少电耗，储液缸应有浸铜装置以消耗过量的氧及高价铜离子。

储液缸的高铜液通过滤并冷却后进入电积槽。

电积系统

为维持电积系统的稳固，进入电积槽的氨性高铜液应控制必然的铜含量及氨浓度，控制必然的流入速度（用流量计测量并控制），电积后的低铜液进入储液缸。

氨性含铜液电积铜控制参数：

电积电压：

—伏（建议伏）。

电积电流（稳固操作）

阳极：

不锈钢（201或304）

阴极：

磨光不锈钢（201或304），周围封耐碱胶布或纯铜板（此

法改换阴极方便）。

添加剂：

按照供给商的数据及时补充即可。

停槽处置：

当无高含铜液电积时，放掉电积槽中的电积液，补加清水浸泡。

再次使历时，放掉清水，补加高铜液即可。

铜的掏出

铜电积一段时刻后（约5—7天），阴极板上铜变得很厚，须及时

浸出--电解法回收铜第21页共页

掏出并改换极板。

阴极板掏出后须经洗氨并钝化及保护处置后再分离铜或改换极板。

阴极板→水洗→酸洗（3—5%硝酸或硫酸）→水洗→钝化（20—100克/升钝化液）→水洗→保护（1—3%保护剂液，短时刻保护不用）→水洗→风干或吹干→分离铜或改换铜板。

注意:

若利用同保护液，此保护液及下水道清楚严禁进入浸铜及电积系统。

浸出--电解法回收金属生产线的设计与制造，添加剂供给及技术服务;联系叶生。

附录：

浸出—电解法回收铜2—溶铜液的分析与调节。

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