一種用銅鎘渣製備鋅銅合金的方法與流程
2023-06-04 19:19:41
本發明涉及一種有價金屬的回收方法，特別是一種銅鎘渣中有價金屬的綜合回收及深加工方法，即一種用銅鎘渣製備鋅銅合金的方法。
背景技術：
溼法煉鋅過程中鋅粉淨化除銅和鎘時產生大量含有鋅、鎘和銅的銅鎘渣，銅鎘渣中鋅、鎘和銅的含量分別為20～50wt%、5～20wt%和1～15wt%。在處理銅鎘渣時，一般將鋅以硫酸鋅形式返回電鋅系統，銅以海綿銅形式回收，鎘以海綿鎘形式回收。中國專利201410040627.x回收銅鎘渣中的鎘時，採用溼法球磨-硫酸浸出-二氧化錳除鐵-壓濾-冷卻-鋅粉置換製備金屬鎘工藝，得到條狀金屬鎘。由於在製備鎘過程中，加入二氧化錳作為氧化劑，這使得體系中引入了雜質；用鋅粉置換鎘製備金屬鎘時，由於鋅粉在置換過程中並未反應完全，從而降低了金屬鎘的純度；同時，整個工藝流程時耗過長，達7個小時以上。中國專利201611154170.0在分離提取銅鎘渣中的鋅、鎳和鎘時，浸出淨化同時進行，採用二段鋅粉置換沉鎘分別得到含量大於80%的海綿鎘和粗鎘產品；沉鎘後經「有機相皂化-鋅萃取-洗滌-反萃-電積-熔鑄」工序處理得到鋅錠產品；萃餘液採用中和沉澱法在ph值為10.0～11.5時沉澱得到氫氧化鎳產品。雖然該發明工藝簡單，工藝周期短，效率高，但製得的鎘產品純度低，提取鋅時萃取劑p204的用量大，且萃取劑p204的再生成本高。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種用銅鎘渣製備鋅銅合金的方法，該方法克服了當前溼法處理銅鎘渣工藝的缺點，實現了短流程、環境汙染小、成本低、產品純度高的銅鎘渣綜合回收利用工藝。
本發明目的及解決的主要技術問題是採用以下技術方案來實現的：一種用銅鎘渣製備鋅銅合金的方法，其特徵在於，採用高壓氧化酸浸銅鎘渣得到酸浸液，酸浸液經除雜淨化後，加入鋅片置換溶液中的銅離子和鎘離子得到銅鎘合金，銅鎘合金經真空蒸餾分離得到金屬銅和金屬鎘，金屬鎘經鑄錠後得到鎘錠，提銅和鎘後液經電解得到電解鋅片，電解鋅片和金屬銅經生物燃料爐熔煉、鑄錠得到鋅銅合金。
所述的高壓氧化酸浸是在高壓反應釜中，按質量比為1:3～8:0.02～0.2加入銅鎘渣、硫酸溶液和雙氧水，在反應溫度為100～200℃和反應時間為1～4小時條件下進行反應，過濾，得到酸浸液，其中，硫酸溶液的濃度為10～98wt%，雙氧水的濃度為10～30wt%。
所述的除雜淨化是將酸浸液用ph調整劑調節ph值至2～4，在20～40℃和反應時間為0.5～2h條件下，酸浸液中的鐵離子以氫氧化鐵沉澱除去。
所述的ph調整劑為氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或一種以上混合物。
所述的真空蒸餾分離條件：蒸餾溫度700～1000℃，料層厚度3～7mm，爐內殘壓5～20pa。
所述的提銅和鎘後液電解條件為：陰極電流密度350～500a/m2，電解溫度25～40℃。
所述的鋅銅合金按滿足用戶或壓鑄鋅鎘合金國標要求製備。
本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本發明採用高壓氧化酸浸及分步提取的全溼法工藝高效回收其渣中的cu、zn和cd，通過加壓高溫氧化作用致使銅鎘渣中被包裹的金屬充分暴露於硫酸中，強化酸浸過程，縮短了浸出時間，大大提高了金屬浸出率，降低了浸出成本；分離提取銅和鎘時，用鋅片代替鋅粉置換酸浸液中的銅和鎘，極大地提高了銅鎘合金的純度；用真空蒸餾方法分離銅鎘合金工藝，可直接製得高純度的金屬銅和金屬鎘；將製得的金屬銅和電解鋅直接用生物燃料爐製備鋅銅合金，可減少金屬銅和電解鋅的鑄錠工序，同時所使用的生物燃料爐的成本比電熔爐低。本發明簡化了工藝流程，高效環保，降低了生產成本。
具體實施方式
以下結合較佳實施例，對依據本發明提出的一種用銅鎘渣製備鋅銅合金的方法具體實施方式、特徵及其功效，詳細說明如後。
一種用銅鎘渣製備鋅銅合金的方法，其特徵在於，採用高壓氧化酸浸銅鎘渣得到酸浸液，酸浸液經除雜淨化後，加入鋅片置換溶液中的銅離子和鎘離子得到銅鎘合金，銅鎘合金經真空蒸餾分離得到金屬銅和金屬鎘，金屬鎘經鑄錠後得到鎘錠，提銅和鎘後液經電解得到電解鋅片，電解鋅片和金屬銅經生物燃料爐熔煉、鑄錠得到鋅銅合金。
所述的高壓氧化酸浸是在高壓反應釜中，按質量比例為1:3～8:0.02～0.2的比例加入銅鎘渣、硫酸溶液和雙氧水，在反應溫度為100～200℃和反應時間為1～4小時條件下進行反應，過濾，得到酸浸液，其中，硫酸溶液的濃度為10～98wt%，雙氧水的濃度為10～30wt%。
所述的除雜淨化是將酸浸液用ph調整劑調節ph值至2～4，在20～40℃和反應時間為0.5～2h條件下，酸浸液中的鐵離子以氫氧化鐵沉澱除去。
所述的ph調整劑為氨水、氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸銨、碳酸氫銨中的一種或一種以上混合物。
所述的真空蒸餾分離條件：蒸餾溫度700～1000℃，料層厚度3～7mm，爐內殘壓5～20pa。
所述的提銅和鎘後液電解條件為：陰極電流密度350～500a/m2，電解溫度25～40℃。
所述的鋅銅合金按滿足用戶或壓鑄鋅鎘合金國標要求製備。
實施例1：
在高壓反應釜中，按質量比例為1:5:0.1的比例加入銅鎘渣、濃度為30wt%硫酸溶液和30wt%雙氧水，在反應溫度為105℃和反應時間為2小時條件下進行反應，過濾，得到酸浸液，其中，鋅、銅和鎘的浸出率分別達98.15%、99.02%和99.32%。所得酸浸液用濃度為10wt%的氨水調節ph值至3.5，在反應溫度為30℃條件下，反應1h後，過濾得到氫氧化鐵沉澱和除鐵後液。除鐵後液用鋅片置換溶液中的銅和鎘得銅鎘合金銅鎘合金在蒸餾溫度900℃、料層厚度4mm和爐內殘壓10pa的條件下蒸餾分離得鎘金屬和銅金屬，所得鎘金屬和銅金屬的含量分別為99.87%和99.91%。
提銅和鎘後液在電解條件為陰極電流密度400a/m2和電解溫度40℃條件下，電解得到電解鋅片。將電解鋅和金屬銅按用戶要求投入生物燃料爐中熔煉、鑄錠，得到鋅銅合金。
實施例2：
在高壓反應釜中，按質量比例為1:7:0.2的比例加入銅鎘渣、濃度為50wt%硫酸溶液和15wt%雙氧水，在反應溫度為180℃和反應時間為1小時條件下進行反應，過濾，得到酸浸液，其中，鋅、銅和鎘的浸出率分別達99.24%、99.59%和99.61%。所得酸浸液用濃度為15wt%的氫氧化鈉溶液調節ph值至2.5，在反應溫度為35℃條件下，反應0.5h後，過濾得到氫氧化鐵沉澱和除鐵後液。除鐵後液用鋅片置換溶液中的銅和鎘得銅鎘合金銅鎘合金在蒸餾溫度1000℃、料層厚度5mm和爐內殘壓7pa的條件下蒸餾分離得鎘金屬和銅金屬，所得鎘金屬和銅金屬的含量分別為99.76%和99.95%。
提銅和鎘後液在電解條件為陰極電流密度500a/m2和電解溫度38℃條件下，電解得到電解鋅片。將電解鋅和金屬銅按用戶要求投入生物燃料爐中熔煉、鑄錠，得到鋅銅合金。
本發明採用高壓氧化酸浸及分步提取的全溼法工藝高效回收其渣中的cu、zn和cd，通過加壓高溫氧化作用致使銅鎘渣中被包裹的金屬充分暴露於硫酸中，強化酸浸過程，縮短了浸出時間，大大提高了金屬浸出率，按本發明工藝進行處理時，各金屬浸出率均大於98%，浸出成本比傳統工藝低10%以上；分離提取銅和鎘時，用鋅片代替鋅粉置換酸浸液中的銅和鎘，極大地提高了銅鎘合金的純度；用真空蒸餾方法分離銅鎘合金工藝，可直接製得高純度的金屬銅和金屬鎘；將製得的金屬銅和電解鋅直接用生物燃料爐製備鋅銅合金，可減少金屬銅和電解鋅的鑄錠工序，同時所使用的生物燃料爐的成本比電熔爐低30%以上。本發明簡化了工藝流程，高效環保，降低了生產成本。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變換材質、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。