一种从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法
【专利摘要】本发明属于有色金属回收和固体废物资源化领域，涉及一种从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法。包含以下步骤：（1）制备强碱浸取液；（2）将含铜锌废物的颗粒加入到步骤（1）制得的强碱浸取液中，微波加热；（3）用分离剂净化步骤（2）所得浸出液中的杂质得到电解液；（4）用脉冲电源电解步骤（3）净化后的电解液，得到锌粉；（5）回收浸出残渣中富集的铜。该方法环保易于规模化操作，利用微波加热浸取液，提高了浸出物中锌铜比，使超过98%的铜富集与渣中；引入脉冲技术电解浸出液，提高了锌粉品位和比表面积，丰富了产品形貌控制手段，并且利用自产的高活性枝状锌粉除杂，用量少，反应效果优于常规锌粉，并实现了自产锌粉的循环利用。
【专利说明】一种从含铜锌废物中分罔富集铜、锌的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于有色金属回收和固体废物资源化领域，涉及一种从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法。
【背景技术】
[0002]我国是有色金属的生产和消费大国，随着国内经济高速发展，国内矿产资源短缺的矛盾也日益突出。近年来，在国家政策引导和产业自身不断努力推动下，我国有色金属再生产业得到快速发展，国内再生铜年利用量已超过200万吨、再生铝超过300万吨、再生金属年产量已突破600万吨。再生金属回收流程的多个工段副产废渣、废尘灰，如电炉灰、转炉渣、熔炼炉渣、电除尘器等收集的尘灰等等，且此类灰渣随着再生金属行业规模的扩大年产量逐年递增，已超过10万吨/年。这些固体废物中含有大量重金属，属于有害废物，其处理成本、储存成本、运输成本都高于一般固体废物；但其含有锌、铅、铜、铝等，又具有潜在利用价值。因此开发出一种简单环保的工艺流程从这些工业灰渣中分别回收金属具有显著的环境效益和经济效益。
[0003]中国专利CN1450182A- —种用氧化锌矿生产高纯度金属锌的方法和CN1482263A-从氧化锌矿生产高纯金属锌的方法中提出的工艺推动了碱法电解锌粉工艺的大规模生产，但是此流程生产出的锌粉粒径大，且分布不均匀，后续加工成本高、工艺难度大；已申请专利201210249664.2- 一种添加含铝化合物碱液电解制备超细锌粉的方法和201210034534.7- 一种添加含铅化合物碱液制备超细锌粉的方法则是利用添加物的极化作用增加锌粉比表面积，电解出的锌粉呈树枝状形貌，适用于湿法冶金中的置换剂及部分化工品生产的添加剂，然而工艺流程控制较为复杂。中国发明专利CN102181886A-—种从强碱溶液中直接电解生产一维纳米片状锌粉的方法实现了厚度在IOOnm内的片状锌粉，但是工艺流程中需添加大量表面`活性剂，增加了槽电压及能耗。
[0004]中国发明专利CN101012514A( —种用含铅锌废渣或氧化铅锌矿生产金属铅和锌的方法)提出了用含铅锌废渣或低品位氧化锌矿生产金属铅和锌的方法，工艺简单、原料来源广泛、生产成本低，可综合回收利用金属。然而此流程未提出电解除铅后残余Pb的去除工艺，同时也未对溶液中潜在有害物质Sb进行相应处理。中国发明专利CN102234821A(从含铅锌物料中回收制备超细铅粉及纯铅锭锌锭的方法)提供了一种以含铅锌物料中回收制备超细铅粉或纯铅锭锌锭的方法，该工艺操作方便、环境友好、适合规模化生产，但是其电解锌过程使用的电流密度过低，这样很难获取到表面积大，且分布均匀的锌粉。中国发明专利CN102409180A (—种从炼铜废渣中回收铜铅锌锡金属的冶金工艺)主要针对常规炼铜工业废渣，其原料组成与本工艺中的废灰渣差异显著，且该工艺采用两步除氯、净化成本高，酸洗环节也会造成一定量的锌损失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，该方法简单环保易于规模化操作，且充分利用自产产品、并在电解环节引入脉冲技术来提高锌粉品质，实现了废物的充分利用。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，该方法的过程简单，步骤包括:
[0008]( I)用强碱制备浸取液；
[0009](2)用步骤(1)制得的浸取液微波加热浸取含铜锌工业废物颗粒；
[0010](3)用分离剂净化步骤(2)所得浸出液中的杂质得到电解液；
[0011](4)用脉冲电源电解步骤(3)净化后的电解液，得到锌粉；
[0012](5)回收浸出残渣中富集的铜。
[0013]本发明中含铜锌废物的颗粒来自金属再生行业副产废灰渣等。
[0014]所述步骤(1)中，强碱为NaOH或Κ0Η，其中，NaOH在浸取液中的含量为150_250g/L ；Κ0Η在浸取液中的含量为250-420g/L。 [0015]所述步骤(2)中含铜锌工业废物颗粒的粒径小于1mm。
[0016]所述步骤(2)中，浸取液与工业废物颗粒的液固比为8:1-12:1，利用600-800W微波加热，加热循环2-4次，单循环持续10-50S。
[0017]所述步骤(3)中分离剂的添加量为所述工业废物中所含铅摩尔含量的1.2-2倍。
[0018]所述步骤(3)中的分离剂为硫基化合物，基于溶度积原理，以净化浸出液中的杂质，生成硫化物沉淀，其中硫基化合物为硫化钠或硫化钾。
[0019]所述步骤(3)中的分离剂为锌粉，以置换浸出液中的杂质；该锌粉优选枝状锌粉，该枝状锌粉可采用本发明步骤(4)电解自产的枝状锌粉，也可采用市场购买的枝状锌粉。
[0020]所述步骤(3)中的杂质包括铅、铜、铺。
[0021]所述步骤(3)电解液中的锑含量大于lmg/L时，加入阴离子表面活性剂，以抑制由于锑导致的电流效率下降和使锌粉起泡的负面作用，其中，阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、或十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合，当锑含量浓度超过5mg/L则需活性锌粉和硫基化合物配合深度净化后进入下一步骤。
[0022]所述步骤(4)中，电解板为不锈钢板，极间距为1-lOcm，整个电解过程在一个槽中进行，电解液温度15-80°C，电解时间为60-120min。
[0023]所述步骤(4)中脉冲电源的导通时间Tm为10-20ms，关断时间Irff设为5_30ms，峰值电流密度设为1000-1800A/m2。
[0024]所述步骤(5)浸出残渣中富集的铜用氨浸法回收，或作为火法炼铜的原料。
[0025]本发明具有如下优点:
[0026](I)利用强碱溶液一方面可以直接实现铜与锌的分离，另一方面由于碱性电解液对氯的耐受性强于酸性电解液，降低了净化成本。
[0027](2)利用微波选择性加热，提高了浸出物中锌铜比，使得超过98%的铜富集与渣中。
[0028](3)引入脉冲技术电解浸出液，提高了锌粉品位和比表面积，丰富了产品形貌控制手段，制得的锌粉多呈枝状结晶，活性高于常规锌粉。
[0029](4)利用自产的高活性枝状锌粉除杂，用量少，反应效果优于常规锌粉，并实现了自产锌粉的循环利用。【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明实施例1所得锌粉的扫描电镜图。
[0031]图2为本发明实施例2所得锌粉的扫描电镜图。
[0032]图3为常规直流电解锌粉的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0033]以下结合实施例进一步说明本发明，但本发明不限于实施例。
[0034]实施例1
[0035]以浙江某废铜回收厂工业废物为原料，其组成如表1
[0036]表1
[0037]
【权利要求】
1.一种从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:包括如下步骤: (O制备强碱浸取液； (2)将含铜锌废物的颗粒加入到步骤(1)制得的强碱浸取液中，微波加热； (3)用分离剂净化步骤(2)所得浸出液中的杂质得到电解液； (4)用脉冲电源电解步骤(3)净化后的电解液，得到锌粉； (5)回收浸出残渣中富集的铜。
2.根据权利要求1所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤Cl)中，强碱为NaOH或KOH，其中，NaOH在浸取液中的含量为150_250g/L ;Κ0Η在浸取液中的含量为250-420g/L。
3.根据权利要求1所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(2)中含铜锌废物颗粒的粒径小于1mm。
4.根据权利要求1或3所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(2)中，浸取液与含 铜锌废物颗粒的液固比为8:1-12:1，利用600-800W微波加热，加热循环2-4次，单循环持续10-50s。
5.根据权利要求1所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(3)中的杂质包括铅、铜、铺。
6.根据权利要求1或5所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(3)中分离剂的添加量为所述含铜锌废物颗粒中铅摩尔含量的1.2-2倍；所述分离剂为锌粉或硫基化合物。
7.根据权利要求6所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述锌粉优选枝状锌粉；所述硫基化合物为硫化钠或硫化钾。
8.根据权利要求5所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(3)电解液中的锑含量大于lmg/L时，加入阴离子表面活性剂，所述阴离子表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种或一种以上的混合。
9.根据权利要求1所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(4)中，电解板为不锈钢板，极间距为1-lOcm，整个电解过程在一个槽中进行，电解液温度15-80°C，电解时间为 60-120min ； 所述步骤(4)中脉冲电源的导通时间Tm为10-20ms，关断时间Irff设为5-30ms，峰值电流密度设为1000-1800A/m2。
10.根据权利要求1所述从含铜锌废物中分离富集铜、锌的方法，其特征在于:所述步骤(5)浸出残渣中富集的铜用氨浸法回收，或作为火法炼铜的原料。
【文档编号】C22B15/00GK103805776SQ201410042951
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】赵由才, 李强, 柴晓利, 牛冬杰 申请人:同济大学