专利名称：从铜-钢背双金属废料中湿法回收铜的方法
技术领域：
本发明涉及一种从铜-钢背双金属废料中回收金属铜的新方法，利用氨浸法和铜 氨溶液直接电解提取回收金属铜，属于金属二次资源回收技术领域。
背景技术：
铜-钢背双金属材料是指在钢的表面覆盖一层铜合金的一种复合材料，它主要以 低碳冷轧钢作为钢基体，采用粉末冶金法、轧制法和浇注等方法将铜合金复合到钢基上作 为减磨及耐磨合金表面层，它是以自润滑材料的研究为背景开发的。铜-钢背双金属作为 一种高新技术材料，其工作面是铜合金，非工作面是钢，既有铜合金的性能，又具有钢材的 性能，因此使零件的综合性能大大提高。由于铜-钢背双金属材料兼有钢和铜合金的优点， 因而被用来制造滑动轴承、滑块、滑道等机械零件，广泛应用于汽车、工程机械、船舶和农业 机械等领域。
由于铜-钢背双金属机械零件通常在使用一定年限后必须更换以保证机器安全 可靠地运行，因此每年都会产生大量铜-钢背双金属废料，对这类废料经济、环保地进行再 生回收处理，可缓解资源和环境的压力，符合国家倡导的大力开展循环经济的政策，同时具 有明显的经济价值和社会效益。
对于铜含量相对较高的铜-钢背双金属废料，目前工业上大多根据铜熔点比铁熔 点低的性质采用优先熔化法来加以分离得到钢和铜。但是熔化法对于钢铁材料的损耗十 分严重，并且熔炼过程对环境造成很大的污染。本发明通过湿法冶金方法首先对废料进行 氨浸处理，将铜全部转入溶液中，而铁不会溶解从而实现铜-钢分离，得到的废钢可作为钢 铁厂的生产原料。含铜浸出液通过电解参数的调节以及添加剂的控制，可以直接电解提取 得到电解铜，而且电解后的电解残液经适当处理后可返回作为铜-钢背双金属废料的浸出 剂，整个回收利用过程无任何废液和废渣的排出，回收成本低，铜钢分离回收工艺简单。发明内容
本发明的目的在于提供一种从铜-钢背双金属废料中回收金属铜的方法。本发明 采用浸出-电解法，将钢和铜分离，并得到电解铜，简化了回收工艺，提高了金属回收率。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案本发明采用浸出-电解提取法，对铜-钢背双金属废料进行回收处理，分别得到再生钢 和电解铜。其工艺是用铜氨溶液作为浸出剂浸出废料，铜可全部转入溶液，而钢不溶解，取 出钢清洗后可得到再生钢；浸出液加入添加剂并调节PH值后进行电解提取，在阴极可得到 电解铜；电解提取后的电解液经处理后可返回作为开始工序的浸出液。
本发明是一种从铜-钢背双金属废料中湿法回收铜的方法，其特征在于该方法具 有以下的工艺过程和步骤a.金属废料的预处理将铜-钢背双金属废料用除油剂除去表面的残存油渍；b.配制由硫酸四氨合铜-氨水-硫酸铵组成的浸出液将硫酸铜溶于水中，然后加入过量氨水配成铜氨溶液，铜氨的摩尔比为Cu2+ NH3=I 5-1 7，再加入一定量的 硫酸铵，得到用于浸出金属废料的浸出液，浸出液的组成为Cu2+浓度0. 8-1.2mol/L, (NH4)2SO4 浓度0· 5—1. Omol/L ；c.金属废料的浸出用前述的浸出液浸泡已经过除油处理过的金属废料，浸出温度为 40 60°C，浸出时通入适量空气；d.铜的电解提取待废料中的铜全部转入溶液后，取出废钢；在浸出液中加入添加 齐U，添加剂为明胶、硫脲和β-萘酚中的任一种，添加剂量为20— 50mg/L ；溶液的pH值控制 在9 11之间，以此作为电解液进行电解提取铜；阴极采用不锈钢，阳极采用石墨，同名极 距6cm ；电解液温度控制为30— 50°C，槽电压为2. 5—3. 3V，电流密度为250— 350A/m2 ；e.浸出液的再生待电解液中Cu2+浓度还剩0.3—0. 5 mol/L左右时，停止电解，取 出阴极，将铜剥离阴极并在稀硫酸中清洗、晾干，得到回收的电解铜；此电解铜纯度可达 99. 95%，电解残液加入适量氨水后可作为下一批金属废料循环回收使用的浸出液。
本发明的特点和优点如下所述1、采用氨浸法将金属铜转入溶液，而铁不会溶解从而实现铜铁分离，直接得到再生钢；2、对含铜浸出液直接进行电解提取，得到电解铜，省略了复杂的萃取过程；3、提铜后的电解残液经适当处理后，可返回继续作为废料的浸出剂，因此整个再生利 用过程无任何废液和废渣的排出。
因此，采用本发明进行铜-钢背双金属废料的再生回收处理，具有对环境友好、操 作成本低和流程短的优点。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1(1)将铜-钢背双金属废料用除油剂除去表面的残存油渍；(2)将一定量硫酸铜溶于水中，然后按照Cu2+ NH3=I 7的比例加入氨水配成铜氨溶 液，再加入一定量的硫酸铵，得到Cu2+浓度为1. 2mol/L, (NH4)2SO4浓度为1. Omol/L的浸出 液；(3)将除油后的金属废料置于浸出液中，浸出过程中通入适量空气，浸出温度为40°C， 浸出结束后取出剩下的废钢，浸出液适当处理后作为下道工序的电解液；(4)在上述浸出液中按照20mg/L的浓度加入明胶，混合充分后作为电解液置于电解槽 中，调节溶液PH值为9 11之间，阴极采用不锈钢，阳极采用石墨，同名极距6cm，电解液温 度控制为50°C，槽电压2. 5V以及电流密度250A/m2左右进行电解；(5)待电解液中Cu2+浓度还剩0.5 mol/L左右时，停止电解，取出阴极，将铜剥离阴极 并在稀硫酸中清洗再晾干；(6)电解残液补充一定量的氨水后即可作为下一批金属废料的浸出剂，进行浸出一电 解提取一电解残液再生为浸出剂的循环过程。
经上述回收处理工艺后，可将钢和铜完全分离，分别得到再生钢和纯度为99. 95% 的电解铜，电解提取时电耗为每吨电解铜3500度左右。
实施例2(1)将金属废料用除油剂除去表面的残存油渍；(2)按照Cu2+ NH3=I 6的比例将氨水加入到硫酸铜溶液中，再加入一定量的硫酸 铵，得到Cu2+浓度为1. Omol/L, (NH4)2SO4浓度为0. 8mol/L的浸出液；(3)将除油后的金属废料置于浸出液中，浸出过程中通入适量空气，浸出温度为50°C， 浸出结束后取出剩下的废钢，浸出液适当处理后作为下道工序的电解液；(4)在上述浸出液中加入含量为50mg/L的硫脲，混合充分后作为电解液置于电解槽 中，调节溶液PH值为9 11之间，阴极采用不锈钢，阳极采用石墨，同名极距6cm，电解液温 度控制为40°C，槽电压3. OV以及电流密度300A/m2左右进行电解；(5)待电解液中Cu2+浓度还剩0.4 mol/L左右时，停止电解，取出阴极，将铜剥离阴极 并在稀硫酸中清洗再晾干；(6)电解残液补充一定量的氨水后可作为下一批金属废料的浸出剂，进行浸出一电解 提取一电解残液再生为浸出剂的循环过程。
经上述回收处理工艺后，可将钢和铜完全分离，分别得到再生钢和纯度为99. 95% 的电解铜，电解提取时电耗为每吨电解铜4000度左右。
实施例3(1)将金属废料用除油剂除去表面的残存油渍；(2)按照Cu2+ NH3=I 5的比例将氨水加入到硫酸铜溶液中，再加入一定量的硫酸 铵，得到Cu2+浓度为0. 8mol/L, (NH4)2SO4浓度为0. 5mol/L的浸出液；(3)将除油后的金属废料置于浸出液中，浸出过程中通入适量空气，浸出温度为60°C， 浸出结束后取出剩下的废钢，浸出液适当处理后作为下道工序的电解液；(4)在上述浸出液中加入含量为30mg/L的β-萘酚，混合充分后作为电解液置于电解 槽中，调节溶液PH值为9 11之间，阴极采用不锈钢，阳极采用石墨，同名极距6cm，电解液 温度控制为30°C，槽电压3. . 3V以及电流密度350A/m2左右进行电解；(5)待电解液中Cu2+浓度还剩0.3 mol/L左右时，停止电解，取出阴极，将铜剥离阴极 并在稀硫酸中清洗再晾干；(6)电解残液补充一定量的氨水后可作为下一批金属废料的浸出剂，进行浸出一电解 提取一电解残液再生为浸出剂的循环过程。
经上述回收处理工艺后，可将钢和铜完全分离，分别得到再生钢和纯度为99. 95% 的电解铜，电解提取时电耗为每吨电解铜4200度左右。
权利要求
1. 一种从铜-钢背双金属废料中湿法回收铜的方法，其特征在于该方法具有以下的工 艺过程和步骤a.金属废料的预处理将铜-钢背双金属废料用除油剂除去表面的残存油渍；b.配制由硫酸四氨合铜-氨水-硫酸铵组成的浸出液将硫酸铜溶于水中，然后加 入过量氨水配成铜氨溶液，铜氨的摩尔比为Cu2+ NH3=I 5-1 7，再加入一定量的 硫酸铵，得到用于浸出金属废料的浸出液，浸出液的组成为Cu2+浓度0. 8-1.2mol/L, (NH4)2SO4 浓度0· 5—1. Omol/L ；c.金属废料的浸出用前述的浸出液浸泡已经过除油处理过的金属废料，浸出温度为 40 60°C，浸出时通入适量空气；d.铜的电解提取待废料中的铜全部转入溶液后，取出废钢；在浸出液中加入添加 齐U，添加剂为明胶、硫脲和β-萘酚中的任一种，添加剂量为20— 50mg/L ；溶液的pH值控制 在9 11之间，以此作为电解液进行电解提取铜；阴极采用不锈钢，阳极采用石墨，同名极 距6cm ；电解液温度控制为30— 50°C，槽电压为2. 5—3. 3V，电流密度为250— 350A/m2 ；e.浸出液的再生待电解液中Cu2+浓度还剩0.3—0. 5 mol/L左右时，停止电解，取 出阴极，将铜剥离阴极并在稀硫酸中清洗、晾干，得到回收的电解铜；此电解铜纯度可达 99. 95%，电解残液加入适量氨水后可作为下一批金属废料循环回收使用的浸出液。
全文摘要
本发明涉及一种从铜-钢背双金属废料中湿法回收金属铜的方法，属于金属二次资源回收技术领域。其方法是配制Cu2+浓度为0.8—1.2mol/L、(NH4)2SO4浓度为0.5—1.0mol/L、Cu2+∶NH3的摩尔比为1∶5—1∶7的浸出液浸泡废料，浸出温度为40～60℃，浸出时通入适量空气；当废料中的铜全部转入溶液后，取出废钢，得到再生钢。在浸出液中加入适当的添加剂并充分混合，调节溶液的pH值配制成电解液进行电解提取铜，电解液的pH值控制在9～11之间，电解温度控制为30—50℃，槽电压为2.5—3.3V，电流密度为250—350A/m2，在此条件下电解可得到纯度为99.95%的电解铜。本发明方法与火法回收相比，具有金属收率高，污染少，工艺简单的优点。
文档编号C25C1/12GK102041392SQ20101061707
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月31日 优先权日2010年12月31日
发明者刘国永, 毕鹏飞, 谈定生 申请人:上海大学