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氨浸废铜料制备优质氧化铜的工业化研究

时间:2016-05-03来源: 作者: 点击: 167次

李殿秀1 ,张文超1,李晓娟1,赵永德2

1.河南天辰环保科技股份有限公司,河南 新郑市,4511922.河南省科学院化学研究所, 河南  郑州  450002

  要:对目前废铜原料的资源化趋势以及氧化铜粉制备工艺中存在的弊端进行了分析,提出并采用氨浸工艺处理废铜原料制备优质氧化铜粉方案,经检测,所得产品的各项性能指标均高于国家及地方标准,在经济效益分析可行的前提下予以推广并实施,从而拓展了废铜原料的资源化程度及范围。

关键词:废铜料;氨浸;工业化

The industrial research on preparation of high-quality copper oxide by ammonia leaching of copper scrap

Abstract: This paper analyzed the current resource utilization trend of copper scrap and the disadvantages in preparing copper oxide powder, then using the ammonia leaching technology on copper scrap to change it, the detection results of products showed that all of the performance indexes were higher than the national and local standards, and above all, this technology was implemented on the feasible economic efficiency analysis could also expand the recycle treatment degree on copper scrap.

Key words: copper scrap; ammonia leaching technology; industrialization

引言

2003年以来,随着铜价的持续增长,世界各地引发了一股废铜资源综合利用的热潮[1-2],针对废铜料的处理方法主要有酸浸除杂、回炉冶炼、生物处理等工艺[3-5],由于此类处理方法存在能耗大、污染严重、产品性能差等缺点使其难以在中小企业中间大面积推广及应用。本文针对目前废铜料处理过程中所存在的诸多问题进行综合分析研究,采用氨溶、压滤、蒸氨及氧化的工艺流程,制备出纯度高于99.0%的精细氧化铜粉,具有处理成本低、处理量大、回收率高、氨水可循环使用,没有二次污染等特点。

1.实验部分

1.1仪器及试剂

利用氨浸废铜料制备氧化铜粉所需的仪器为实验室常规仪器,所需试剂有1:1氨水、碳酸氨(工业级)、双氧水(30%)。

1.2实验原理

常规用酸溶废铜原料容易使铁进入液相,从而对后期产品的纯度造成一定的影响,且工艺条件苛刻[6],本实验采用氨浸络合溶解的方法能够很好的避开外部杂质的引入[7,8],从而实现一种选择性浸出与除杂的目的,这一处理工艺的改变也对后续再氧化及提升纯度有着关键性的作用,此过程涉及的化学反应为[9]


1.3工艺流程

本实验工艺流程如图1所示:

 SHAPE  \* MERGEFORMAT

a)1:1氨水1L加入1.25g碳酸铵配制成碳化氨水,加入双氧水0.02g(投入铜料1500g金属量)反应3-4h

b)反应液经压滤送入蒸氨釜进行分解,设定蒸氨温度为100-105℃;

c)氨解产物经脱水分离,升温至400-600℃氧化成高纯度氧化铜。

2.结果及讨论

氨浸废铜原料时,由于泥沙、铁等杂质不与氨发生反应,故该法处理效果更佳,将实验所得产品按照GB/T 26046-2010氧化铜粉的检测标准进行鉴定,其结果如表1所示:


1 检测结果

Table 1 The detective results

wt%

 

氧化铜(CuO)

盐酸不溶物

氯化物(Cl)

硫化合物()

(Fe)

总氮量(N)

水溶物

实验样品

99.8

0.03

0.002

0.004

0.005

0.001

0.002

CuO990

99.0

0.05

0.005

0.01

0.01

0.005

0.01

从表1可以看出,通过氨浸预处理生产工艺所得产品各项指标均高于GB/T 26046-2010CuO990的各项要求,且其纯度更高,该产品还可通过管式炉还原为纯铜粉,更进一步增强其自身价值及适用性。

此生产工艺具有投资小、产品性能优越、无污染等诸多优点,故在企业推广过程中存在较强的竞争力,本实验在小试阶段具有良好的产品性能,故企业以此为发展契机,将其推广为工业化生产,并核算相应的经济效益。

3.工业化推广

3.1设备需求

本条生产线主要设备有:浸出罐、循环泵、板框压滤机、贮液槽、搪瓷反应釜、冷凝器、离心机、氨水槽、沉淀槽等。

3.2成本核算

通过对生产线的布设及人员裁定,通过成本核算,生产1t优质氧化铜粉成本为22600/t,而市场显示纯度为99.5%的氧化铜粉价格为35000/t,产品可至少获利13180/t,利润率为35.43%,经济效益明显。

4.结论及分析

4.1利用氨浸废铜料制备优质氧化铜粉工艺流程简单,所得产品各项性能均优于国家及行业标准;

4.2利用氨浸废铜料制备优质氧化铜粉产品多元化、经济效益明显,且市场前景广阔,适合中小企业推广并投产。

 

参考文献

[1] Kawahara K, Daigo I, Matsuno Y, et al. Impact Analysis of Copper Price on Copper Scrap Recovery[J]. Journal of the Japan Institute of Metals A, 2011, 75:327-331.

[2] 郭学益, 宋瑜, 王勇. 我国铜资源物质流分析研究[J]. 自然资源学报, 2008, 23(4):665-673.

[3]陈世琯. 铜、锌、铅火法冶金现状及21世纪初展望[J]. 上海有色金属, 1997(3):135-141.

[3] 沈涛. 铜磨削料回收铜的工艺研究[D]. 东北大学, 2009.

[4] Moore R N. Recovery of zinc and copper from brass scrap: US, US 3933478 A[P]. 1976.

[5] Savage F K, Latta P H, Kenneth G A. Method and apparatus for recovery of copper and zinc from scrap: , US3054736[P]. 1962.

[6] 刘传银, 胡军福, 李学强. 纳米氧化亚铜的制备及其电化学性质[J]. 化学研究, 2005, 16(4):55-57.

[7] 张冠东, 张登君, 李报厚. 从氨浸电镀污泥产物中氢还原分离铜、镍、锌的研究[J]. 过程工程学报, 1996(3):214-219.

[8] Yonghun Lim, Oh-hyeok Kwon, Junseop Lee, et al. The ammonia leaching of alloy produced from waste printed circuit boards smelting process[J]. Geosystem Engineering, 2013, 16(3):216-224.

[9]库建刚, 刘殿文, 张文彬. 氧化铜矿氨浸渣的综合回收试验[J]. 中国有色冶金, 2007(4):30-32.

 



作者简介:李殿秀(1979-),男,工程师,硕士学位,主要从事资源化利用方面的研究。E-mail:dianxiuli@163.com

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