浸出电解回收铜1铜的浸出及电积.docx

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。