电积法分离与回收黄铜灰中的铜锌

· 22 · 、 同， 辛f 闰及 化 工 时 刊 电积法分离与回收黄铜灰中的铜锌 z一 南京化工学 ㈣ 秋如。 一 一 、 前言 有资料报导铜一锌工业废渣的综合利 用途径一_收是先用稀酸浸取制锌盐，再经 氧化，浓酸浸取制铜盐【1．2】．本文所指的黄 铜废水是某厂冶炼黄铜合金时，在炉壁等 处产生的大量灰渣，经过筛、淘洗、一次 C降后所得．其组成为含铜 35～40％，含 锌 5O～55％以及极少量铁、铅。由于锌被 包裹在铜内，难以被稀酸全部浸出，给综 合利用带来困难。此黄铜灰渣经稀硫酸浸 取，浸ill液再经置换、除 、浓缩、结晶 等工序 ， 町得 到工 业一级 品 ZnSO．· 7H ，O【31 。 浸取 后 的残 渣 中仍含锌 25～ 35％，含铜 5O～6O％．将其焙烧后，用较 浓硫酸浸取，得到硫酸铜和硫酸锌的混合 液，再经除杂、浓缩、可得粗品硫酸铜。 其中含大量硫酸锌，铜含量仅 6O～70％， 不符合工业硫酸铜标准。只能作为廉价的 农肥{lJ售，而且销售市场有限，易造成产 品积压 笔者经多次实验，并考虑现有条件， 选用电积法分 离与回收黄铜灰 中的铜、 锌 二 、实验 电积法是利用铜和锌的电化学性质的 差别很大而将其分离，铜属正电性金属 ((D。Cu2+／Cu=+O．34V)，锌 为负 电性 金 南京钟材料 属 ，( 。Zn ／Zn=一0．76V)，采 用 溶性 阳极电解硫酸铜硫酸锌的混合溶液时，在 一 定的电解条件 下，铜先于锌在阴掘上析 出，在阴极上得到铜粉 ，电解残 液L{ 剩余 的酸性硫酸锌，经置换、浓缩得 ZnSO · 7I-I2O． 工艺流程见图 1，其中电绑实验的流 程见图 2 用铜板作阴极，石墨作 极， 极 间距 20mm， 电流 密度控 制在 O．5～ 1A／dm 范围内，每隔一定时间从贮液槽 中取样分析铜、锌含量。 三、结果与讨论 1．铜与锌的电解分离 取 Cu2+浓度 8．0克 ／升．zn 浓度 9．3克 ／升的铜锌混合液 500m1，分别仵 i=0．5A／dm 和 i=1 A／dm 条 件 卜IU 解，其结果见表 1。 从 以上结果可知，延长电解时间，t，j‘ 使溶液中的含铜量降 很低，但电流效 会下降，能耗也会增高，由 f 斜坡余液 中含少量铜对制取硫酸锌影响／f 犬，敞 i=1 A／dm 下电解四小时臣F}， 此时 均 电流 效率 和 能耗 分别 为 ‘85．02％ 2282Kwh／T，铜【n1收率为 98．5％ 仵 i=0．5A／dm 条件 卜电解，其铜 收半 能达 93．8％，平均 f 流效率为 64．5％，且 单位槽体积处珲篮少，所需时川长。 维普资讯 http://www.cqvip.com 1992年第 3期 化 工 时 刊 · 23 · 表 1 不同电流密度下铜、锌的电解分离 时 i= lA／dm‘ i：0．5A／dm c z+ z + Cu Zn c(g／1) R(％) c(g／1) C(g／1) R(％1 c(g／1) 0 8 0 0 9．3 8．O 0 9．3 I l ’ 1．9 76-3 9-3 - — — 3 1．0 87．5 9．3 5．0 37．5 9．3 4 0．12 98．5 9．3 5 0．025 99．7 9．28 6 3．4 57．5 9-3 8 1．1 86．3 9-3 10 0．5 93．8 9-3 注：C为浓度，R为 Cu回收率，pH=3 图 1 综合利用工艺流程 2．从残渣浸出液中回收铜、锌 从黄铜灰渣中提取了部份硫酸锌的残 渣与制备硫酸锌的置换工序中产生的海绵 铜混合，经焙烧、加浓硫酸浸取 、除铁 后，得到含铜 6．2g／1、含锌 1 5．4g／1的混 合液。采用上述方法进行电解分离，结果 长 2。 、 图2 电解实验流程 由表 2可知，电解 3小时后的 Cu 浓 度已降到 0．85g／1，此时平均电流效，牢为 76．46％，能耗为 2593KWh／T。根据}乜 解槽工作原理，一般电流效率随电解初始 浓度的增高而增大，若电解含铜 41g／1、 含锌 65g／1的结品母液，其电流效率f_『达 90％ 以 l：。 维普资讯 http://www.cqvip.com · 24 · 化 工 时 刊 l992年第 3期 表 2 残渣浸出液的电僻分离 时间 Cu Z1"1 (h) c(g／l1 R(％) c(g／1) O 6．2 O l 5．4 l 4．9 21．O l 5．4 2 3．1 50．O l 5 4 — 3 O．85 86．3 l 5．4 4 O．2 96．8 l 5．4 5 O．O6 99．O l 5．35 注：I=IA／dm 溶解体积s伽I啊l 经分析。电积铜的纯度均在 99．5％以 上，铜回收率大于 96％． 3．黄铜灰渣综合利用的经济技术分析 处理每吨黄铜灰渣的经济效益(表 3) 表 3 经济效益估算 项 目 用量(吨) 单价(元 ／吨) 消耗金额(元) 盈利(元) f 备 注 黄铜灰渣 l l3o0 l3o0 第一次浸取 ．人1：、折旧、 1．5 l250 450 制硫酸锌 税金已扣除 残 电解 O．25 8ooO 2000 得铜粉 电解费用 650(度) 0．30(元／度) l95 电解后残液 O．8 l250 240 制硫酸锌 其 它 I 100 ～ 一 一 一 ————--⋯ ～ + 一 ； l595 2690 人 1 、折IH、 税合已{11除 每处理一吨黄铜灰渣获利润 1095元， 每年处理 30吨灰渣，总利润为 3．3万元。 扣除制备铜粉的人工费、折旧费与税金， 每年可获净利近 3万元．若广泛收购黄铜 灰渣，扩大年处理量。则利润更高． 四、 结论 1．采用电积法从黄铜灰渣中分离回收 铜锌，具有简单、快速、分离效果好等优 点。在 i：1A／dm 条件下电解，铜回收 率大于 96～98．5％，电流效率可达 76～ 85％，I乜积～ 吨铜粉耗 电约 2200～2600 度，铜粉纯度达 99．5％以上。 2．可根据 『 场行情的变化，灵活⋯ 铜粉或硫酸铜(将铜粉溶解，[I『直接制得岛 纯度 CuSO4·5H 2O)。 主要参考文献 [1】化工时 (3) 1 5～1 6 (1989) [2】大化科披，(3)41～42(1989) [3】天津化上研究院 《无机盐工业 r 册》，P．302 [4】有色冶炼，(4)53(1990) 维普资讯 http://www.cqvip.com