1、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8960kgm3. 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+H2OCu(OH) 铜在常温可卤素直接化
2、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+Cu2FeCl2+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:
3、Cu+2NH4X+OCu(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 180220克升 硝酸 1030克升 助剂 13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180210克为佳。 2.硝酸:溶铜时作催化剂。含量
4、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:
5、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) 20150克/升 溶铜盐 20150克/升 注:(硝酸铵+溶铜
6、盐)为100200克/升 氨水 50200毫升/升 助剂 15克/升 水 余量 正常浸出液成份: 铜含量 50120克/升 硝酸铵+溶铜盐 100200克/升 氨水 100250毫升/升 PH值 波美度 1422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=C2V2C1-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
7、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 63 17 80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175
8、kg(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+NH4HCO3NH4NO3+H2O
9、+CO2 79 80 18 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1 250 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
10、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:NH4NO3 20150克/升 溶铜盐 20150克/升 (NH4NO3+溶铜盐=100200克/L) 氨水 100200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
11、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:1.2.3.4.5. 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
12、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
13、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. 浸出-电解法回收铜第10页共 页比重与波美
14、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117462184831950420525225462456726588286093062103264113466123668133870144015421644 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
15、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15页共 页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/L1,4602386 浸出-电解法回收铜第16页共 页 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
16、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1050克/升较适合,建议取硝酸浓度在2030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】Cu
17、SO4 浸出-电解法回收铜第17页共 页 3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O Cu(NO3)2+H2SO4CuSO4+2HNO3 NO+【O】NO2 NO2+H2OHNO3+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3060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3060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
18、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) 浸出-电解法回收铜第18页共 页 电积电流:(稳固操作) 电积温度:3050. 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57天),阴极板上的铜变得很厚,须及时掏出或改换极板。 铜
19、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。 浸出-电解法回收铜第
20、19页共 页 综合考虑,建议其含量在20150克/升,最佳为50100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20100克/升为宜。在氨性浸出系统中,最佳为2050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
21、蚀刻(或溶铜),建议: A段含铜70120克/升(溶铜液来源于B段)。 B段含铜4080克/升(来源于电解槽)。 过滤缸含铜100130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+4NH32(Cu(NH3)4)+ 2(Cu(NH3)4)+O2+H2O2(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 浸出-电解法回收铜第20页共 页体,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
22、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57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(35%硝酸或硫酸)水洗钝化(20100克/升钝化液)水洗保护(13%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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