從含銅廢渣廢液中提取硫酸銅的方法研究

曾琦斐

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽 421005)

從含銅廢渣廢液中提取硫酸銅的方法研究

曾琦斐

(湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南衡陽 421005)

研究從含銅廢渣、廢液中提取硫酸銅的方法，以減少污染、回收資源。利用含銅廢渣、廢液生產(chǎn)海綿銅，再通過置換、氧化、酸化、結(jié)晶以及重結(jié)晶等步驟制備五水硫酸銅晶體。通過上述方法由含銅廢渣、廢液制備出硫酸銅晶體。該方法所用設(shè)備簡單，操作簡便，銅的回收率高，硫酸銅產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到化學(xué)純(CP)等級(jí)。

廢渣;廢液;硫酸銅;提取

中國規(guī)定工業(yè)廢水中銅及其化合物最高容許排放質(zhì)量濃度［1］(按銅計(jì))為1.0 mg/L，地面水銅的最高容許質(zhì)量濃度［2］為0.1 mg/L，漁業(yè)用水的銅質(zhì)量濃度［3］不得超過0.01 mg/L，生活飲用水的銅質(zhì)量濃度［4］不得超過1.0 mg/L。因此，各生產(chǎn)企業(yè)在排放污水之前，必須確定是否符合排放標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)造成水及土壤的污染，最終危害人體健康。標(biāo)牌廠的廢液和廢渣、電鍍廠和銅材加工廠的酸洗廢液等，都是提取硫酸銅的原料。傳統(tǒng)工藝所需設(shè)備多、投資大，一個(gè)工廠的廢液又難以形成一定規(guī)模的生產(chǎn)能力，致使效益低。因此，許多工廠未作任何處理，就把這些含銅的廢渣、廢液及酸洗廢液排放掉，既污染了環(huán)境，又浪費(fèi)了寶貴的資源。筆者提出一種簡易方法，設(shè)備簡單，操作簡便，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，且不論廢液多少，均可就地回收處理。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

陶瓷缸3～4個(gè)、不銹鋼鍋或銅鍋1個(gè)、厚鐵板(5～6 mm)1塊、濾布1塊、磁鐵1塊、鐵板爐1個(gè)、抽濾裝置1套。

5%～10%的稀硫酸或稀鹽酸(自配)、40%的稀硫酸(自配)、廢鐵皮或鐵刨花。

1.2 原料及其來源

主要是含銅廢渣、廢液，來源:1)標(biāo)牌廠的廢液、廢渣。標(biāo)牌廠的標(biāo)牌一般是銅和鋁兩種金屬，目前使用較多的是鋁標(biāo)牌。鋁標(biāo)牌的腐蝕用硫酸銅，銅標(biāo)牌的腐蝕用三氯化鐵，反應(yīng)中生成的硫酸鋁、氯化亞鐵、氯化銅、海綿銅等混合在一起，成為廢渣、廢液。2)電鍍廠和銅材加工廠的酸洗廢液。凡是需鍍銀鍍鎳的銅件，在電鍍之前都需用硫酸和硝酸的混合酸進(jìn)行酸洗，銅材加工后也用混合酸清洗表面氧化層，進(jìn)行化學(xué)拋光。反應(yīng)中生成的硫酸銅和硝酸銅混合物就是廢液。

1.3 工藝流程與提取步驟［5－8］

1.3.1 工藝流程

從含銅廢渣、廢液中提取硫酸銅的工藝流程如圖1所示。

圖1 提取硫酸銅工藝流程

1.3.2 提取步驟

1)渣液分離:將標(biāo)牌廠排放的含硫酸鋁、氯化亞鐵、氯化銅、海綿銅的廢液，或銅材加工廠含硫酸銅、硝酸銅的廢液通入沉淀池，靜置3～4 d后取上層含銅清液，廢渣挖出。

2)廢渣氧化:將廢渣鋪于水泥地面曬干放置，渣中的銅粉微粒與空氣中的氧、二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，顏色由粉紅變?yōu)楹谏?，再由黑色變綠色，約5～6 d即可。有關(guān)反應(yīng)式如下:

3)加酸浸泡:將發(fā)綠的廢渣投入陶瓷缸中，加5%～10%的稀硫酸或稀鹽酸浸泡。Cu2(OH)2CO3溶于酸中。有關(guān)反應(yīng)式如下:

4)廢鐵置換:在浸泡出的硫酸銅溶液和渣液分離中分離出的含銅清液中，放入廢鐵皮，放置1～2 d，每隔3～4 h攪拌一次，待溶液變成淡綠色時(shí)置換結(jié)束。

5)銅粉凈化:取出未反應(yīng)的廢鐵，用窗紗過篩或用磁鐵吸出銅粉中的鐵屑，再用稀硫酸洗滌海綿銅，使雜質(zhì)溶解，再水洗幾次制得銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的海綿銅。

6)氧化焙燒:將海綿銅曬干后，置于鐵板爐上焙燒至全部變黑，焙燒時(shí)不斷翻動(dòng)，促使氧化完全。

7)加酸反應(yīng):把焙燒好的氧化銅置于不銹鋼鍋或銅鍋內(nèi)，加入40%的稀硫酸煮沸15～20 min，傾出上層液。未氧化完全的銅粉沉淀于鍋底，取出重新焙燒，再與40%的稀硫酸煮沸，直到全部銅粉轉(zhuǎn)化為硫酸銅為止。

8)冷卻結(jié)晶:生成的硫酸銅飽和溶液放置1～2 d，即可析出硫酸銅晶體。

9)重結(jié)晶純化:如需要得到高純度產(chǎn)品，可將上述硫酸銅晶體粗產(chǎn)品轉(zhuǎn)入不銹鋼鍋或銅鍋內(nèi)，加適量蒸餾水，加熱使晶體完全溶解，趁熱過濾，濾液自然冷卻，即有晶體析出(若無晶體析出，可加熱濃縮，再冷卻結(jié)晶)。結(jié)晶完全后，冷卻，過濾，即得化學(xué)純(CP)硫酸銅晶體。

2 結(jié)果與討論

1)通過本工藝流程，利用含銅廢渣、廢液生產(chǎn)海綿銅，再通過置換、氧化、酸化、結(jié)晶以及重結(jié)晶等步驟可制得化學(xué)純硫酸銅晶體。2)近幾年，國內(nèi)一些銅冶煉企業(yè)引進(jìn)、開發(fā)了分步硫化法處理含銅廢水工藝。但處理工藝存在許多缺點(diǎn)，如工藝流程長、設(shè)備龐大、投資費(fèi)用大、物料運(yùn)輸量大、運(yùn)行費(fèi)用高昂、有二次污染物產(chǎn)生、處理后的渣和水無法回收利用等。本工藝流程所用設(shè)備簡單，操作簡便，銅的回收率高，硫酸銅產(chǎn)品質(zhì)量高，投資小，既能減少污染，保護(hù)環(huán)境，又能變廢為寶，得到重要的化工原料硫酸銅，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因而有推廣價(jià)值。3)雖然通過本工藝流程，利用含銅廢渣、廢液可制得硫酸銅晶體，但如何把該工藝流程與污水處理過程結(jié)合在一起，既治理污染又回收寶貴資源，有待于進(jìn)一步研究。

［1］ GB 8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］ GB 3838—2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化［S］.

［3］ GB 11607—1989漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］ CJ3020—1993生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［5］ 張付利，馬武營，楊詩敬，等.用銅鋅廢泥制備硫酸銅和硫酸鋅［J］.河南化工，1997(7):23－24.

［6］ 肖順華.含銅廢料及氧化銅礦制備硫酸銅的工藝［J］.礦產(chǎn)綜合利用，2003(4):23－26.

［7］ 李國斌，楊明平.從含銅蝕刻廢液中回收硫酸銅［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2005，37(2):41－43.

［8］ 崔曉飛，孫蔚旻，汪曉軍.含銅蝕刻廢液的回收與利用［J］.安全與環(huán)境工程，2006(3):66－68.

Method of extracting copper sulfate from waste residue and waste liquor containing copper

Zeng Qifei
(Hunan Vocational Technology College of Environment and Biology，Hengyang 421005，China)

In order to reduce pollution and recycle the resources，amethod of extracting copper sulfate from waste residue and waste liquor containing copper was explored.Spongy copper was produced from waste residue and waste liquor containing copper，and then copper sulphate pentahydrate crystal was produced after the steps of displacing，oxidizing，acidifying，crystallizing，and recrystallizing.Copper sulfate crystal was produced by the above－mentioned method.Thismethod had advantages，such as simple equipment，easy operation，and high recovery rate of copper.Product quality of copper sulfate is up to chemical reagents grade.

waste residue;waste liquor;copper sulfate;extraction

TQ131.21

A

1006－4990(2012)01－0057－02

2011－07－13

曾琦斐(1972— )，男，碩士，副教授，研究方向?yàn)槲鬯幚?、茶葉利用與開發(fā)、納米材料制備與應(yīng)用，發(fā)表論文50余篇，出版專著1部、規(guī)劃教材1部。

聯(lián)系方式:zqf8191514@163.com