有机硅渣浆中铜的提取及影响因素的分析

曹全福　李怀增

摘 要：对于有机硅渣浆而言，不能直接排放，而是需要對其中的铜进行提取，因为这样能够避免资源的浪费，同时防止对环境产生污染。本文首先介绍了从有机硅渣浆中提取铜的方法，然后分析了影响提取的相关因素，希望可以为具体的提取工作提供一定的参考。

关键词：有机硅渣浆;铜;制备

通俗来讲，有机硅渣浆指的是，制备甲基氯硅烷时，由于使用了湿法除尘工艺，从而形成的一种流动性较强的固液混合物。它的密度大概在1.5g/cm3左右，并且带有刺激性气味，主要成分是硅烷混合物，铜的质量分数在5%左右，如果放置在空气中，容易发生自燃反应，为此，有必要对其中的铜进行提取。

1 有机硅渣浆中铜的提取方法

正常情况下，想要从有机硅渣浆中提取铜，需要经过两个主要的反应过程，分别是水解缩合反应和化学浸出反应，从而依次得到含铜的硅渣以及含铜溶液，而含铜溶液可以直接用于生产含铜化学品的原料，从而实现了铜资源和铜元素的回收再利用。具体的方法如下：对于水解缩合反应而言，需要向反应器皿中加入硫酸和盐酸等水解缩合剂，然后与有机硅渣浆进行混合搅拌，当温度达到一定标准时，就可以发生反应，从而进行固液分离，得到含铜硅渣，而且这些硅渣的颗粒大小比较一致[1]。另外，反应中产生的氯化氢气体，可以经过系统回收，重新制成盐酸。由于有机硅渣浆中含有甲基氯硅烷以及硅粉，所以在硫酸和盐酸的作用下，这些低聚物特别容易发生水解反应，反应方程式如下：

R3SiCl+H2O→R3SiOH+HCl↑

R2SiCl2+2H2O→R2Si（OH）2+2HCl↑

通过反应可以生成硅醇，其中R代表烷基、芳基，而硅醇也不稳定，会继续发生缩合反应，反应方程式如下：

2R3SiOH-H2O→2R3SiOSiR3

nR2Si（OH）2-（n-1）H2O→HO-[R2SiO]-nH

化学浸出反应在水解缩合反应完成后进行，同样需要向反应器皿中加入盐酸，这次还需要加入一定的氧化剂，典型的是次氯酸钠和双氧水，同时需要加入催化剂，比如氯化铜，然后加入含铜硅渣，进行搅拌，最后过滤，得到含有铜离子的溶液。这种溶液内铜的价态为0价、1价和2价三种，离子反应式如下：

Cu+Cu2+→2Cu+

ClO-+Cu+H2O→Cl-+Cu2++2OH-

和

Cu+Cu2+→2Cu+

H2O2+Cu+2H+→Cu2++2H2O

经过固液分离后的含铜溶液，可以作为化工原料，而硅渣可以进行制砖和生产水泥。

2 有机硅渣浆中铜提取过程的影响因素

2.1 水解缩合反应

首先，水解缩合剂的种类会对反应的结果有着直接的影响，一般都选择硫酸和盐酸作为水解缩合剂，这是因为加入它们能够延长反应的时间，并且减缓反应的程度，得到的颗粒也比较均匀，如果使用水，很容易发生剧烈反应，导致铜提取的失败。

其次，水解缩合剂的浓度也不容忽视，如果硫酸和盐酸的浓度较高，那么产生的颗粒直径较小，而如果浓度较低，就会导致颗粒直径较大，但是也要保证浓度在一定范围内，如果超过标准，可能导致反应不充分，科学研究表明，硫酸和盐酸的最佳浓度为15%，而且首选盐酸。

再次，反应的温度和时间也影响铜的提取，如果温度较低，反应就会不充分，而如果温度过高，又会产生较大的能耗，所以温度应该保证在40℃左右。保证必要的反应时间，能够使得反应更加充分，但是时间也不能过长，需要在一定的范围内，这样既能够保证质量，又可以提高效率。

最后，搅拌的强度也能够影响颗粒的大小，搅拌强度越大，产生的颗粒直径越小，所以在操作过程中需要适当提高搅拌的强度[2]。

2.2 化学浸出反应

本质上讲，化学浸出反应是一种氧化还原反应，采用次氯酸钠这种氧化剂时，需要考虑盐酸的浓度，一般而言，盐酸浓度为20%时，反应效果最佳，而过大或过小都会降低反应的程度。盐酸的添加量也会影响搅拌的效果，当盐酸添加量与铜硅渣的投放量的比例为2：1时，反应比较充分，而且利于搅拌，氧化剂的添加量对于铜浸出率的影响也很大，随着添加量的增大，铜浸出率逐渐升高，在5%时达到饱和。至于催化剂氯化铜，添加量应该保持在1%以内，这样可以促进反应，如果添加量过大，反而会抑制反应。反应的温度和时间也需要考虑在内，与水解缩合反应相比，反应时间需要延长为2小时，而温度也要升高10℃左右，按照影响因素的影响程度进行排序：

酸量>反应时间>氧化剂>温度>催化剂。

3 结论

综上所述，通过对有机硅渣浆中的铜进行提取，可以产生良好的经济效益和社会效益，本文提出的提取方法优点明显，但是也有一定的不足，那么在具体的应用过程中，就需要结合实际情况，并且根据影响因素的分布情况，合理进行规避。

参考文献：

[1]何小瑜，陈柏校，严跃和，王成.有机硅渣浆中铜的提取之水解缩合反应工艺研究[J].化工生产与技术，2016，23 （06）：22-24+34+8.

[2]张春伟，田新.多晶硅生产过程中硅渣浆的处理[J].化工设计通讯，2016，42（08）：80+98.