从含铜废渣废液中提取硫酸铜的方法研究

曾琦斐

(湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳 421005)

从含铜废渣废液中提取硫酸铜的方法研究

曾琦斐

(湖南环境生物职业技术学院，湖南衡阳 421005)

研究从含铜废渣、废液中提取硫酸铜的方法，以减少污染、回收资源。利用含铜废渣、废液生产海绵铜，再通过置换、氧化、酸化、结晶以及重结晶等步骤制备五水硫酸铜晶体。通过上述方法由含铜废渣、废液制备出硫酸铜晶体。该方法所用设备简单，操作简便，铜的回收率高，硫酸铜产品质量达到化学纯(CP)等级。

废渣;废液;硫酸铜;提取

中国规定工业废水中铜及其化合物最高容许排放质量浓度［1］(按铜计)为1.0 mg/L，地面水铜的最高容许质量浓度［2］为0.1 mg/L，渔业用水的铜质量浓度［3］不得超过0.01 mg/L，生活饮用水的铜质量浓度［4］不得超过1.0 mg/L。因此，各生产企业在排放污水之前，必须确定是否符合排放标准，否则会造成水及土壤的污染，最终危害人体健康。标牌厂的废液和废渣、电镀厂和铜材加工厂的酸洗废液等，都是提取硫酸铜的原料。传统工艺所需设备多、投资大，一个工厂的废液又难以形成一定规模的生产能力，致使效益低。因此，许多工厂未作任何处理，就把这些含铜的废渣、废液及酸洗废液排放掉，既污染了环境，又浪费了宝贵的资源。笔者提出一种简易方法，设备简单，操作简便，具有良好的经济效益和社会效益，且不论废液多少，均可就地回收处理。

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

陶瓷缸3～4个、不锈钢锅或铜锅1个、厚铁板(5～6 mm)1块、滤布1块、磁铁1块、铁板炉1个、抽滤装置1套。

5%～10%的稀硫酸或稀盐酸(自配)、40%的稀硫酸(自配)、废铁皮或铁刨花。

1.2 原料及其来源

主要是含铜废渣、废液，来源:1)标牌厂的废液、废渣。标牌厂的标牌一般是铜和铝两种金属，目前使用较多的是铝标牌。铝标牌的腐蚀用硫酸铜，铜标牌的腐蚀用三氯化铁，反应中生成的硫酸铝、氯化亚铁、氯化铜、海绵铜等混合在一起，成为废渣、废液。2)电镀厂和铜材加工厂的酸洗废液。凡是需镀银镀镍的铜件，在电镀之前都需用硫酸和硝酸的混合酸进行酸洗，铜材加工后也用混合酸清洗表面氧化层，进行化学抛光。反应中生成的硫酸铜和硝酸铜混合物就是废液。

1.3 工艺流程与提取步骤［5－8］

1.3.1 工艺流程

从含铜废渣、废液中提取硫酸铜的工艺流程如图1所示。

图1 提取硫酸铜工艺流程

1.3.2 提取步骤

1)渣液分离:将标牌厂排放的含硫酸铝、氯化亚铁、氯化铜、海绵铜的废液，或铜材加工厂含硫酸铜、硝酸铜的废液通入沉淀池，静置3～4 d后取上层含铜清液，废渣挖出。

2)废渣氧化:将废渣铺于水泥地面晒干放置，渣中的铜粉微粒与空气中的氧、二氧化碳发生反应，颜色由粉红变为黑色，再由黑色变绿色，约5～6 d即可。有关反应式如下:

3)加酸浸泡:将发绿的废渣投入陶瓷缸中，加5%～10%的稀硫酸或稀盐酸浸泡。Cu2(OH)2CO3溶于酸中。有关反应式如下:

4)废铁置换:在浸泡出的硫酸铜溶液和渣液分离中分离出的含铜清液中，放入废铁皮，放置1～2 d，每隔3～4 h搅拌一次，待溶液变成淡绿色时置换结束。

5)铜粉净化:取出未反应的废铁，用窗纱过筛或用磁铁吸出铜粉中的铁屑，再用稀硫酸洗涤海绵铜，使杂质溶解，再水洗几次制得铜质量分数为98%的海绵铜。

6)氧化焙烧:将海绵铜晒干后，置于铁板炉上焙烧至全部变黑，焙烧时不断翻动，促使氧化完全。

7)加酸反应:把焙烧好的氧化铜置于不锈钢锅或铜锅内，加入40%的稀硫酸煮沸15～20 min，倾出上层液。未氧化完全的铜粉沉淀于锅底，取出重新焙烧，再与40%的稀硫酸煮沸，直到全部铜粉转化为硫酸铜为止。

8)冷却结晶:生成的硫酸铜饱和溶液放置1～2 d，即可析出硫酸铜晶体。

9)重结晶纯化:如需要得到高纯度产品，可将上述硫酸铜晶体粗产品转入不锈钢锅或铜锅内，加适量蒸馏水，加热使晶体完全溶解，趁热过滤，滤液自然冷却，即有晶体析出(若无晶体析出，可加热浓缩，再冷却结晶)。结晶完全后，冷却，过滤，即得化学纯(CP)硫酸铜晶体。

2 结果与讨论

1)通过本工艺流程，利用含铜废渣、废液生产海绵铜，再通过置换、氧化、酸化、结晶以及重结晶等步骤可制得化学纯硫酸铜晶体。2)近几年，国内一些铜冶炼企业引进、开发了分步硫化法处理含铜废水工艺。但处理工艺存在许多缺点，如工艺流程长、设备庞大、投资费用大、物料运输量大、运行费用高昂、有二次污染物产生、处理后的渣和水无法回收利用等。本工艺流程所用设备简单，操作简便，铜的回收率高，硫酸铜产品质量高，投资小，既能减少污染，保护环境，又能变废为宝，得到重要的化工原料硫酸铜，具有良好的经济效益和社会效益，因而有推广价值。3)虽然通过本工艺流程，利用含铜废渣、废液可制得硫酸铜晶体，但如何把该工艺流程与污水处理过程结合在一起，既治理污染又回收宝贵资源，有待于进一步研究。

［1］ GB 8978—1996污水综合排放标准［S］.

［2］ GB 3838—2002地表水环境质量标准化［S］.

［3］ GB 11607—1989渔业水质标准［S］.

［4］ CJ3020—1993生活饮用水水源水质标准［S］.

［5］ 张付利，马武营，杨诗敬，等.用铜锌废泥制备硫酸铜和硫酸锌［J］.河南化工，1997(7):23－24.

［6］ 肖顺华.含铜废料及氧化铜矿制备硫酸铜的工艺［J］.矿产综合利用，2003(4):23－26.

［7］ 李国斌，杨明平.从含铜蚀刻废液中回收硫酸铜［J］.无机盐工业，2005，37(2):41－43.

［8］ 崔晓飞，孙蔚旻，汪晓军.含铜蚀刻废液的回收与利用［J］.安全与环境工程，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，硕士，副教授，研究方向为污水处理、茶叶利用与开发、纳米材料制备与应用，发表论文50余篇，出版专著1部、规划教材1部。

联系方式:zqf8191514@163.com