一种从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜的方法

技术领域

本发明涉及一种从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜的方法。

背景技术

铜电解精炼过程中阳极板中不溶解杂质形成阳极泥壳在阳极板表面，伴随电解持续，铜阳极不断溶解，阳极泥壳也会掉落在电解槽底形成铜阳极泥。铜阳极泥中含有铜、金、银、铅、砷、锑、铋、镍等成分，具有极高的回收价值。而根据铜阳极板成分不同，铜阳极泥成分也呈现较大的差异。例如使用铜矿冶炼生产的铜阳极板在电解中产生的铜阳极泥含铜在10～20％。而使用废杂铜回收冶炼生产的铜阳极板在电解中产生的铜阳极泥含铜高达30～50％，该阳极泥整体呈现红褐色，可见明显分层，其中一部分为肉眼可见的铜粉颗粒，另一部分为粒度极小不易沉降的由杂质、贵金属、铜粉混合形成的红铜泥，两者混合在一起形成了废杂铜阳极板电解铜阳极泥。

铜阳极泥中的铜含量高，一方面对后续铜阳极泥提取金银等贵金属有影响，加大了金银等贵金属的提取难度。另一方面造成铜资源的浪费，增加了企业的铜电解精炼成本，对铜电解精炼厂金属平衡、直收率等关键经济技术指标有重大影响。以使用废杂铜生产阳极板的年产30万吨电解铜生产系统为例，年产阳极泥约1500吨，其中含铜约在450～600吨。因此，从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜，可极大减少铜再生企业的损失并提高金属直收率。

发明内容

本发明的目的是提供一种从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜的方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜的方法，其包括如下步骤：(1)将阳极泥浆经过铜粉分离溜槽，分离出第一铜粉和红铜泥；(2)将所述红铜泥通入溶解罐，向所述溶解罐中通入铜电解过程中使用的铜电解液，并向所述溶解罐中通入氧化剂，在一定温度下反应得到溶解泥浆液；(3)将所述溶解泥浆液经过铜粉分离溜槽，分离得到第二铜粉和低铜阳极泥浆；(4)将所述第一铜粉和所述第二铜粉混合，水洗、干燥后，送入阳极炉制备铜阳极板；(5)将所述低铜阳极泥浆通过水洗、过滤、干燥后，得到低铜阳极泥，用于提取贵金属；水洗及过滤得到的滤液通入电解生产系统作为电解液回用。

优选地，所述铜粉分离溜槽为敞开式的槽，其自前端向后端方向倾斜设置，所述槽内设有多个挡板，所述挡板的两侧部分别与槽的两侧壁相固定连接，所述挡板的底侧部与所述槽的底壁相固定连接，所述挡板的上侧部的高度低于所述槽的高度。

阳极泥浆主要由大颗粒的铜和粒度较小且不易沉降的铜、贵金属、杂质等(红铜泥)组成，本发明人创造性地使用铜粉分离溜槽分别阳极泥浆，使得阳极泥浆中大颗粒且质量较大的铜沉淀到槽底，而小颗粒且质量较轻的铜、贵金属和杂质顺着槽流动到下游，实现了阳极泥浆的初步分离。其中，挡板的设置能够减缓阳极泥浆的流速，更利于大颗粒的铜的沉淀。

优选地，所述挡板个数0～3个/米，例如1个/米、2个/米或3个/米等。

优选地，所述挡板的高度为所述槽的高度的1/5～1/3，例如1/5、1/4或1/3等。

优选地，所述挡板倾斜设置。

进一步优选地，所述挡板与所述槽之间的夹角为10～170°，例如10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°。

优选地，所述槽为方形槽或圆形槽，所述槽的长度为300～600cm，例如300cm、350cm、400cm、450cm、500cm、550cm、600cm等。

优选地，所述槽与水平面的夹角为1～5°，例如1°、2°、3°、4°、5°等。

优选地，所述氧化剂选自双氧水、氧气、空气中的一种或多种。

进一步优选地，所述氧化剂的投料量为30～50m

优选地，控制所述步骤(2)中反应的温度为50～80℃，例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等；反应的时间为30～60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min等。

通过步骤(1)初步分离，虽然可以提取出阳极泥中的部分大颗粒铜(第一铜粉)，但是对于阳极泥来说，还有部分大颗粒的铜会被小颗粒铜、贵金属及杂质等包裹，从而随着红铜泥代入下游，难以分离开来，因此初步分离得到的铜的量有限。本发明人通过将红铜泥送入溶解罐并通过对溶解罐中氧化剂用量、温度、时间等工艺控制，使包裹在大颗粒铜外围的小颗粒铜反应溶解，从而使大颗粒铜脱离下来，脱离出来的大颗粒铜由于溶解工艺的控制，无法被反应溶解或无法被完全反应溶解，通过再次分离，可从体系中提取出来。如此，极大的提高了铜的回收率。

优选地，所述铜电解液中硫酸的浓度为150～200g/L，例如150g/L、155g/L、160g/L、165g/L、170g/L、175g/L、180g/L、185g/L、190g/L、195g/L、200g/L等。铜电解液一般由硫酸和硫酸铜组成的水溶液，本发明中的铜电解液来源于前端废杂铜阳极板电解工艺中的电解液。

优选地，所述红铜泥与所述铜电解液的投料质量体积比为1kg：(10～20)L，例如1kg:10L、1kg:11L、1kg:12L、1kg:13L、1kg:14L、1kg:15L、1kg:16L、1kg:17L、1kg:18L、1kg:19L、1kg:20L等。

优选地，所述低铜阳极泥中的铜的质量含量不高于15％。

进一步优选地，所述低铜阳极泥中的铜的质量含量不高于13％。

优选地，所述阳极泥浆为废杂铜阳极板电解中产生的阳极泥浆，所述阳极泥浆包括铜以及金、银、铅、砷、镍、铋、铁、锌、锑、锡中的一种或多种，其中，所述铜占所述阳极泥浆的20～50％，例如20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％等。

优选地，所述步骤(4)制得的铜阳极板送入铜电解精炼。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明通过使废杂铜阳极板电解产生的阳极泥经过铜粉分离溜槽分离出大颗粒的铜及红铜泥，然后再将红铜泥经过部分溶解后再次分离，可有效回收阳极泥中的铜，并且回收得到的铜可用于制备铜阳极板，再次用于电解精制，实现了回收铜的再次利用，经济效益好；本发明的方案简单，条件温和，适用于工业化的生产。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种流程示意图；

图2为本发明的一种铜粉分离溜槽的结构简图；

其中，1、方形槽；2、挡板；a、方形槽与水平面的夹角；b、挡板与方形槽的夹角。

具体实施方式

目前，对于铜阳极泥，尤其是废杂铜阳极板电解产生的阳极泥，含铜量较高(含量约30～50％)。针对该类的阳极泥，目前的处理方式是水洗、干燥后以送至下游，用于金、银等贵金属的提炼。本发明通过对该类的阳极泥进行预处理，有效提取出阳极泥中的铜，实现了铜的回收利用，经济价值高；并且，经处理后阳极泥由于含铜量的降低，更加易于贵金属的提炼。以下对本申请的方案作进一步论述。

一种从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜的方法，其包括如下步骤：

(1)将阳极泥浆经过铜粉分离溜槽，分离出第一铜粉和红铜泥；

(2)将所述红铜泥通入溶解罐，向所述溶解罐中通入铜电解过程中使用的铜电解液，并向所述溶解罐中通入氧化剂，在一定温度下反应得到溶解泥浆液；

(3)将所述溶解泥浆液经过铜粉分离溜槽，分离得到第二铜粉和低铜阳极泥浆；

(4)将所述第一铜粉和所述第二铜粉混合，水洗、干燥后，送入阳极炉制备铜阳极板，所述铜阳极板用于铜电解精制；

(5)将所述低铜阳极泥浆通过水洗、过滤、干燥后，得到低铜阳极泥，用于提取贵金属；水洗及过滤得到的滤液通入电解生产系统作为电解液回用。

根据本发明，所述铜粉分离溜槽为敞开式的槽，其自前端向后端方向倾斜设置，所述槽内设有多个挡板2，所述挡板2的两侧部分别与槽的两侧壁相固定连接，所述挡板2的底侧部与所述槽的底壁相固定连接，所述挡板2的上侧部的高度低于所述槽的高度。

具体地，所述挡板2个数0～3个/米；所述槽为方形槽1，所述槽的长度为300～600cm；所述槽与水平面的夹角为1～5°。

根据本发明，所述氧化剂的投料量为30～50m

本发明的方案至少具有如下优点：

1、本发明通过使用铜粉分离溜槽及通过对铜粉分离溜槽的倾斜角度等的设计，有效分离出阳极泥中的大颗粒铜和红铜泥，再通过将红铜泥通入溶解罐中反应，通过温度以及氧化剂用量等工艺的控制，使红铜泥中的粒径极小的铜反应并溶解，从而使包裹在红铜泥中的颗粒较大的铜分散于体系中，再次通过铜粉分离溜槽，该颗粒较大的铜可沉淀在槽底，进而实现了铜的提取和回收，经处理后的阳极泥的铜含量大大降低。

2、本发明回收后的铜可用于制备铜阳极板，再次用于铜的电解精制；溶解罐中的反应液以及水洗等产生的废液可通入电解生产系统作为电解液回用，处理过程中不会产生三废，绿色环保。

3、本发明的方法简单，反应条件温和，尤其适用于铜电解精制企业的产业化应用。

4、本发明一方面有效回收了阳极泥中的大量铜，实现了铜的回收利用，避免了铜损失，具有较高的经济价值，可实现铜直收率提升、减少金属销售计价损失；另一方面经处理后的阳极泥中的含铜量大大下降，相应地，贵金属的含量提高，对后续贵金属的提炼具有积极的意义。

下面结合实施例对本发明作进一步描述。但本发明并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

若无特别说明，下述实施例以及对比例使用的铜粉分离溜槽为敞开式的方形槽1，其自前端向后端方向倾斜设置，长度450cm，与水平面的夹角(斜度)为3°，铜粉分离溜槽的前端与废杂铜阳极泥浆储罐相连通，废杂铜阳极泥浆可以直接通入进行分离；后端与溶解罐相连通，使得分离后流体进入溶解罐进行下一步处理。

方形槽1内设有多个挡板2，具体为每间隔50cm设置一个挡板2。挡板2的两侧部分别与方形槽1的两侧壁相固定连接，挡板2的底侧部与方形槽1的底壁相固定连接，挡板2的高度为方形槽1高度的1/4，挡板2与方形槽1的底壁之间的夹角为45°。本发明中，挡板2的设置能够减缓废杂铜阳极泥浆的流速，更利于大颗粒铜的沉降，大颗粒铜由于密度较大，在顺着方形槽1向下滑动的过程中会沉降到方形槽1的槽底，可由人工清理得到铜，而颗粒较小的铜粉及杂质会随着流体流入下游。

若无特别说明，下述实施例以及对比例中的“％”指质量百分百含量。

实施例1

一种从废杂铜阳极板电解产生的阳极泥中回收铜的方法，参见图1，包括如下步骤：

(1)将废杂铜阳极泥浆经过铜粉分离溜槽，让其在铜粉分离溜槽内流淌，大颗粒铜(简称第一铜粉)沉降在铜粉分离溜槽的底部，小颗粒铜及杂质(简称红铜泥)进入下游，分离出第一铜粉和红铜泥；

(2)将红铜泥通入溶解罐，向溶解罐中通入铜电解过程中产生的铜电解液，该铜电解液中的硫酸含量为150～200g/L，控制红铜泥与铜电解液的固液比为1kg：10～20L，向溶解罐中通入蒸汽使溶解罐内的体系温度升温至75℃，向溶解罐中通入氧气，控制氧气流量为40m

(3)将溶解泥浆液经过铜粉分离溜槽，让其在铜粉分离溜槽内流淌，进一步分离得到较大颗粒的铜(简称第二铜粉)和低铜阳极泥浆；

(4)将第一铜粉和第二铜粉混合得到铜粉，通过蒸汽冷凝水淋洗去除其中的酸，自然干燥后作为原料送入阳极炉中制备铜阳极板，制得的铜阳极板可进入铜电解精炼。

(5)低铜阳极泥浆通过水洗、过滤板框过滤、干燥后，得到低铜阳极泥，可出售给下游厂商进行贵金属的提取；水洗及过滤得到的滤液(简称阳极泥洗水)可通入电解生产系统作为电解液回用。

该实施例中，各步骤中的组分含量如下表1所示。

表1

其中，表1中的废杂铜阳极泥浆、红铜泥、铜粉及低铜阳极泥均是除水后的干料；

其他包括硫、氧、贵金属等元素。

该实施例中每处理1吨(干重)的废杂铜阳极泥浆，可生产167.51kg的铜粉，654.25kg的低铜阳极泥。

实施例2

与实施例1大致相同，不同之处在于：

步骤(2)中，控制体系的温度为70℃，通入氧气流量50m

该实施例中，各步骤中的组分含量如下表2所示。

表2

该实施例中每处理1吨(干重)的废杂铜阳极泥浆，可生产85.74kg的铜粉，529.55kg的低铜阳极泥。

实施例3

实践中发现，降低反应温度、减少氧气流量、反应时间会降低反应效果。

与实施例1大致相同，不同之处在于：

步骤(2)中，控制体系的温度为60℃，通入氧气流量30m

该实施例中，各步骤中的组分含量如下表3所示。

表3

该实施例中每处理1吨(干重)的废杂铜阳极泥浆，可生产74.36kg的铜粉，724.92kg的低铜阳极泥。

对比例1

与实施例1大致相同，不同之处在于：

不进行步骤(1)和步骤(3)的操作，将废杂铜阳极泥浆直接通入溶解罐，控制体系的温度为60℃，溶解泥浆液通过水洗、过滤板框过滤、干燥后，得到溶解阳极泥。

该对比例中，各步骤中的组分含量如下表4所示。

表4

该对比例中仅大致检测了废杂铜阳极泥浆和溶解阳极泥的铜含量，实际上废杂铜阳极泥浆和溶解阳极泥中还含有铅、砷、镍、铋、铁、锌、锑、锡、氧、硫等元素。

该对比例不经过铜粉分离溜槽，虽然通过溶解的方式能够使部分铜转化成铜离子，从而作为电解液回用，但是这部分铜的回用量有限，并且由于部分杂质也会被溶解，还会导致溶解阳极泥中的铜含量升高，不利于溶解阳极泥中的贵金属提炼。

对比例2

与实施例1大致相同，不同之处在于：

不进行步骤(1)和步骤(3)的操作，将废杂铜阳极泥浆直接通入溶解罐，控制体系的温度为70℃，通入氧气流量50m

该对比例中，各步骤中的组分含量如下表5所示。

表5

以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。