从铜浸出渣中回收铜的试验研究

陈 竞

（中国有色矿业集团有限公司，北京 100029）

铜元素作为金属市场内的主要构成元素，在促进市场的发展方面有着十分重要的作用，随着经济的快速发展，人们对金属制品的要求越来越高，高品质铜出现供不应求的现象，造成铜金属制品的价格呈现逐年阶梯式递增的状况，提升了人们对铜浸出渣中回收铜的重视程度[1]。分析金属市场内铜元素的发展趋势，作为铜金属主要生产国家，目前产铜的关键方法为火法炼铜，该种工艺手法下每产出1t的纯铜，即会产生对应的3t～ 4t铜渣，随着市场对铜金属需求量的提升，对应存储的铜渣也越来越多，一方面浪费了大量的占地面积，违背了资源可持续发展战略的实施，另一方面，铜渣铜含有部分放射性元素，堆积在土壤或河流中造成环境的污染，因此有关人员对于从铜浸出渣中回收铜的试验研究势在必行。由于传统的回收铜方法存在能耗大、成本高、渣料中仍存在大量铜元素为析出等缺陷，以下将结合产铜方法存在的缺陷，开展从铜浸出渣中回收铜试验的研究，为铜金属的回收提供正确的技术指导。

1 资料与方法

1.1 实验材料

此次试验使用金属生产厂火法炼铜后剩余的铜浸出渣作为实验原料，成分主要含量如下表 1 所示。

表1 铜浸出渣成分含量 /%

如上述表1所示，为铜浸出渣的成分含量表。分析表中数据可知，其渣料中主要含有铜、银、镉、铍、砷、锑等有价值金属，具有一定的回收价值，且由于渣料长时间暴露在空气中，大部分金属元素均以氧化物的状态呈现，只有极少数具有稳定结构的金属元素以独立的单质状态存在，其中含量最高的金属元素为铜元素，部分铜元素经过蚀化以氧化亚铜的形式存在[2]。使用显微设备对铜浸出渣进行细微观察可发现其中部分铜元素周围已被橄榄石及磁矿石包围，其余有关实验材料的检测数据均无统计学意义，具有一定程度的可比性。

1.2 实验流程

根据上述对实验原材料的分析，下述将进行从铜浸出渣工艺流程的设计。如下图1所示。

图1 从浸出渣中回收铜实验流程

如上述图1所示，为浸出渣中回收铜工艺流程图。首先收集500g的铜浸出渣，采用机械方法对其固体渣料进行粉碎处理，同时加入固定比例的双氧水溶液和盐酸溶液，与粉碎后的渣料进行充分的融合，搅拌后调整混合溶液到适宜的温度[3]。其次，静置上述得到的混合浸出液，5min～8min后过滤，分离其中的固体渣料，得到含铜混合浸出液及浸铜后混合渣料。将含铜混合浸出液放置进容器内备用，将浸铜后混合渣料内加入45%浓度的盐酸溶液，将渣料与溶液搅拌均匀，调整混合溶液内的温度值，对其进行静置，10min～15min后过滤，得到含铜固体渣料及混合盐酸溶液。溶液放置在烧杯中备用，此时固体渣料中剩余锑、砷、铍等稳定结构的金属，将有价值金属析出后返回金属生产商，进行火法提炼，实现金属的二次回收[4]。最后将两次所得混合溶液进行电解处理，使用过滤设备进行铜元素的提纯，实现铜金属的回收。

2 实验结果

根据上述实验流程的设计，下述将进行对应实验结果的分析。由于铜元素为+2/+3价金属元素，因此电解后铜元素应吸附在对应的阴极上，电解后阴极所得金属元素的化学成分含量如下表2所示。

表2 电解后阴极金属元素含量g/L

3 实验结论分析

结合上述表2电解后阴极的金属元素含量的分析。可得知对其进行电解后，电解后铜元素含量存在明显提升，约99.98g/L。经检测，浸出后的混合溶液中铜元素的含量为32.47g/L，此时状态下的溶液中电流密度为350A/dm2，电流流经效率为95.23%，电压为额定标准电压220V，电能消耗约为1500（kW）h/t。随着混合溶液的反复循环电解，溶液中最终铜元素的含量为0.025g/L，从铜浸出液中对于铜元素的回收率高达99.78%。

结合上述对于回收铜的实验结果分析，下述将展开实验结果的分析。由于盐酸溶液和硫酸溶液均具有一定程度的腐蚀效果，进而在进行实验中，应严格把控溶液的浓度，使氧化物可以充分的溶解又不被腐蚀。根据相关调查数据，直接使用盐酸进行消解氧化物时，其溶液温度应控制在65℃～75℃之间，维持恒温时长应控制在120min～150min之间，此时状态下的双氧水浓度应为350ml/kg最为适宜，上述条件为实验的最优条件，铜金属的浸出率均可超过95%。双氧水在试验中一方面可起到调节溶液浓度的作用，另一方面可提升铜的浸出速率[5]。使用显微设备对剩余渣料进行分析，其中主要成分有磁铁矿、孔雀矿石等，持续采用磁化法对渣料进行处理，可得到具有一定价值的精矿石，实现了铜金属回收，有效的促进了金属行业在市场的发展。

4 结语

铜金属作为市场内使用率较高的一种金属，因此文章开展了从铜浸出渣中回收铜的实验研究。选取了某金属生产厂火法炼铜后剩余的铜浸出渣作为本次实验的实验原料，结合酸性物质可溶解氧化的特点，设计了整体实验的实验流程，根据设计的实验进行实验结果的分析。有效的提升了铜元素的回收率，提升了金属行业在经济市场下的发展速度。