用含铜废液制备氧化亚铜试验研究

2019-08-08许万祥王靖坤

湿法冶金 2019年4期

许万祥，李波，王靖坤，郭瑞

(西安瑞鑫科金属材料有限责任公司，陕西西安 710016)

氧化亚铜是附加值较高的一种铜类无机盐。利用再生资源回收高品质氧化亚铜，研发新的工艺流程，不仅可有效解决环境问题，同时也可产生巨大的经济效益。冶炼行业产生的废铜渣及废铜液、电子行业产生的酸碱蚀刻液，成分复杂，杂质分离较为困难，绝大部分用来生产粗制硫酸铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜、氯化铜等，而少用于工业生产氧化亚铜[1-4]。从低品位铜矿浸出液中制备氧化亚铜，可以采用溶剂萃取—硫酸铜结晶—Na2SO3还原工艺[5]；以低品位铜渣为原料生产氧化亚铜可以选用葡萄糖直接还原浸出液工艺[6]；以酸、碱蚀刻液中和得到的铜泥为原料，通过硫酸溶解转换为硫酸铜—Na2SO3还原法也可以制备氧化亚铜[7]。从溶液中去除杂质，溶剂萃取是较为常用的方法，但其流程长、成本高；而中和沉淀及结晶法较难实现杂质离子的深度脱除。试验研究了以某冶炼厂含铜废水为原料，通过选择性沉淀和脱氯转化两步工序，制备高品质氧化亚铜。

1 试验部分

1.1 试验原料与试剂

试验所用原料为某冶炼厂含铜废液，主要成分见表1。试验所用试剂有SO2气体、分析纯氯化钠、氢氧化钠等。

表1 含铜废液主要成分 g/L

1.2 试验原理与方法

含铜废液中铜浓度较高，同时也含有镍、钙、锌、铁等杂质离子，成分复杂，直接用于还原制备氧化亚铜，产品杂质含量较高。

试验分2步进行：第1步，通入SO2气体，控制溶液氧化还原电位；添加NaCl沉淀剂，将Cu2+以CuCl形式选择性沉淀，实现与其他杂质离子的分离；第2步，添加NaOH溶液，控制溶液温度，使沉淀的CuCl脱氯，进而转换为纯度较高的Cu2O。反应式如下：

(1)

(2)

1.3 分析方法

CuCl和Cu2O用稀硝酸溶解并的定容，采用ICP-AES分析其化学组成。CuCl脱氯转换为Cu2O过程中的氯，采用《工业氧化亚铜》(HG/T 2961—2010)的方法测定[8]。

2 试验结果与讨论

2.1 选择性沉铜

溶液中Cu2+生成CuCl的理论还原电位为561 mV，镍、锌、铁等杂质离子形成单质金属电位小于零，远远低于氯化亚铜的生成电位；且还原电位在0～500 mV范围内，杂质离子不会与氯反应形成沉淀，因此，在保证沉淀剂NaCl过量情况下，选择适合的还原剂，加以控制电位可使Cu2+选择性沉淀，进而实现铜与其他杂质离子的分离；同时，由式(1)可知，反应会产生H+，为保证反应快速进行需维持溶液pH一定[9-12]。

根据前期试验设定选择性沉铜试验条件为：废液500 mL，Cu2+质量浓度65 g/L，pH为1.5～2.0，温度85 ℃，NaCl浓度1.2 mol/L，反应时间1 h，通入SO2气体，控制电位300 mV左右。该条件下反应得白色沉淀CuCl，CuCl用还原性洗涤水洗涤3次，烘干称重，分析Cu2+沉淀率及CuCl中杂质质量分数(见表2)，通过选择性沉淀铜，铜沉淀率达96%。从表2看出，铜与镍、锌、钙、铅、铁等杂质得到初步分离。