从铜镉渣中回收铜
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表 １铁粉用量对海绵铜纯度的影响
１ ｂｅ １ Ｅｆｅ ｔ ｆ ｈ ｍｏ ｎ ｆｉｏ ｏ ｅ ｎｓ ｏ ｇ ｏ ｏ ｒｓ １ １ ａ ｆ ｏｔ ｌｃ ｅａ ｕ ｔ ｎｏ ｗｄ ｒｏ ｐ ｎ ｅｃ ｏ ｅ ’ ｏ ｒ
３． ．２温度的影响 ３ 取相 同的铜镉渣浸取液各 ２０ ｌ Ｆ 粉用量为理论用量的 １ ５ ， ０ ， ｅ ｍ ． 倍 时间为 １ ， １ 温度 １～ ５Ｃ ｈ ５５ 。 范围进行实验，结果如表 ２ ．由表可知，当温度较低时 ，反应速度较慢 ，铜的置换率较低 ；当温度 在 ３。 ５Ｃ以上时，铜的置换率提高不明显，温度较高时，除了生成的海绵铜部分氧化外 ，同时有少 量的镉也参与反应． 选择温度为 ３。 ５ Ｃ左右即可达到生产工艺的要求．
２ 实 验
２ １试剂与仪器 ．
试剂：１％碘化钾标准溶液，５ ０ ％淀粉溶液，０１ ｌ Ｎ ２２３ ．ｍｏＬ ａ Ｏ 标准溶液，ＫＣ２７ ／ Ｓ ２ｒ 标准溶液， ０
还原铁粉，锌粉，镉粉，海绵镉 ，新制海绵镉． 仪器：ＷＦ 一 Ｆ Ｂ Ｘ １２ ２型原子吸收分光光度计（ 北京第二光学仪器厂） Ｊ一 ９ ，Ｄ Ｓ ２２型恒电位仪（ 上 海雷磁仪器厂） ＭＹ Ｂ型勃氏透气 比表面测定仪（ 阳市精工试验仪器厂） ，Ｂ － 沈 ． ２ ２实验步骤 ． 取铜镉渣 ３０ ，加入浓度为 ２ ％的 Ｈ Ｓ ４ ０ ｇ ５ ２Ｏ 溶液 １０ ｌ ００ ，恒温水浴控制水温 为 ７ 。 浸 出时 ｍ ０ Ｃ，
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ４期
曾懋华等： 从铜镉渣中回收铜
３５ １
ｓ ２ ５Ｆ ． ， ｂ ． ， ａ ． ， ０ ８Ｇ ０ ５ Ｉ ０１， ａ ． ３ 其中铜以金属单质及氧化物、 ｉ ． ， ｅ ５ Ｐ １ Ｃ ０ Ｍｇ ． ， ｅ ． ， ． Ｇ ０ ６ ． ６ ５ ４ １７ Ｉ６ ６ ３ ｎ ６ ０
从烧杯底部滴入 ２ ｌ ２２ ０ｍ ０ ，搅拌 ３ ． Ｈ 过滤，取滤液 ２０ｍ ，加入不同的金属还原剂，在室温下 ｈ ０ ｌ 搅拌 １ ，冷却过滤，滤渣低温真空干燥、称重 ，用碘量法测定海绵铜的纯度；原子吸收分光光度 ｈ 法测定滤液中剩余铜离子的含量，计算铜 的回收率．
３ 结果和讨论
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ４期
曾懋华等： 从铜镉渣中回收铜
３７ ｌ
置换剂，温度 ３ 。 ，反应时间 ７ ｉ， ５Ｃ ０ ｎ 海绵镉 的实际用量为理论用量的 １ ５ ，中速机械搅拌下 ｍ ． 倍 ２ 进行实验．由表 ５ 可知，新制的海绵镉作置换剂 ， 铜的置换率和海绵铜 的纯度都是最好的． 在生产 中，可以从铜镉渣浸取液中提取新制海绵镉，降低生产成本．
Ａｕ ． ０ ４ ｇ ２０
从铜镉 渣 中回收铜
曾懋华 奚长生 彭翠红 龙来寿 ， ， ，
（． １ 韶关学院化学系，广 东 韶 关 ５ ２ ０ ；２ 广东工业大学轻工化工学院，广东 广 州 ５ ０ ８ ） １０ ５ ． １０ ０
Baidu Nhomakorabea
摘 要：对不同的金属还原剂从铜镉渣中置换铜进行了研究，提出了用新制海绵镉置换铜的新方
表 ２温度对置换反应的影响
Ｔａ ｌ Ｅ ｅ ｔ ｆｔｍ￣ ｒｔｒ ｎｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｅ ｃｉ ｎ ｂｅ２ ｆ ｃ ａ ａｕ ｅｏ ｉｏ ａ ｅ ｎ ａ ｔ ｏ ｅ ｅ ｒ ｏ
维普资讯 http://www.cqvip.com
３６ ｌ
过 程 工 程 学 报
第 ４卷
３－ －３反应时间的影响 ３ 取相 同的铜镉渣浸取液 ２０ ｍ ，温度 为 ３。 ，Ｆ 粉用量为理论用量的 １ ５倍，控制不同的 ０ ｌ ５Ｃ ｅ ． １ 反应时间，实验 结果如表 ３ ．由表可知，反应时间越短，回收率越低，延长时间可提高回收率，超 过 １ 后， ｈ 铜的置换率提高不 明显， 新生成 的海绵铜纯度因被空气氧化而 降低． 了提高工作效率 ， 为 降低生产成本 ，在工业生产 中选择最佳反应时间为 １ ． ｈ
３ ４镉置换制备海绵铜 ． Ｃ Ｃ ｄ ／ｄ的标准电极 电位为－ ． ３ ，ｅ ／ｅ的标准 电极 电位为＿ ． ０ ０ Ｆ Ｆ ４ Ｖ ＊ ０４ ４ Ｖ，用金属镉粉代替铁粉 作置换剂在理论上是可行的【，用新制海绵镉置换铜镉渣浸取液 中的铜 尚未见报道． ３． ． １新制海绵镉 的制备及其性质 ４ 取提铜后含镉 １． ｇ ４ ／ ３ Ｌ的铜镉渣酸浸液 ２０ｍ ，在常温下加入铁粉（ ０ ｌ 按物质的量 比为 １ ． ， ：２ １）
法，减少了共存离子的置换 ，有效地防止 了有毒气体的生成． 用含铜 ２ ％的铜镉渣制得了纯度高达 ９ ％的海绵铜，铜的回收率达到 ９％以上． ５ ９
关键词：铜镉渣 ；置换；新制海绵镉 ；海绵铜 中图分类号：Ｘ ５ ７８ 文献标识码：Ａ 文章编号 ：１０ — ０Ｘ（ ０ ）４ ０ ｌ— ６ ０９ ６ ６ ２ ４０－ ３４ ０ ０
３３铁粉置换制备海绵铜 ．
３． ． １铁粉用量的影响 ３
取 ２０ｍ 铜镉渣浸取液，反应温度为 ３ ０ ，时间为 １ｈ 在 １ ～ ． 倍理论计算量 的范围内 ０ ｌ ５Ｃ ． ． １ ５ ０ ２
进行 了铁粉用量实验， 结果如表 １ 从表可知， ． 铁粉用量为理论用量的 １ ５ ． 倍时， １ 铜的置换率和所 得海绵铜的纯度均为较高水平．
浸取液中含（ Ｌ Ｃ ． Ｚ ３ ． Ｃ ． Ｆ １ 及少量的其它元素． ｇ ） ｕ ８ ｎ１８ ， ｄ１ ３ ｅ ． ／ ９， ５ ４ ， ２６
３ ２锌粉置换制备海绵铜的缺点 ． 锌粉比较活泼，在置换反应中先与溶液中的 Ｃ 反应，随着 Ｃ 浓度的下降，与 Ｃ 反应速 ｕ ｕ ｕ
３ １铜镉渣的溶解浸出 ． 实验采用韶关冶炼厂供给 的铜镉渣，主要元素含量为（ ） ｎ ５ ４ Ｃ ． ， ｄ ． ， １ ． ， ％ ：ｚ ． ， ｕ ２ Ｃ ８ Ａ ７ ３２ ２ ５ ３ ７ １９
收稿 日期：２０ －８０ ，修回 日期：２０— ｏ２ ０３ ０－４ ０３ １＿ １ 基金项 目：广东省教育厅 自然科学基金资助 资助项 目 编号：１９－９ （ ９ ９８） 作者简介 ；曾懋华（ ６一，男，湖南省益阳市人 ，副教授 ，硕士，主要从事应用化学研究 １ ５） ９
度减慢 ，与 ｃ ｄ 的反应速度增加． 加热（ ～ ５ｃ有利于置换反应的进行 ，但也会使制得的海绵铜 ６ ６。 ） ０ 部分被氧化 ， 铜的含量降低． 金属镉、 铁等杂质也能缓慢地与锌粉发生反应而被置换出来 ， 从而使 海绵铜中混有镉 、钴、铁等金属，过量的锌粉和置换出的镉 、钴等与海绵铜混在一起，降低 了海
表 ４铁粉置换铜的综合实验
Ｔ ｂｅ４ Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎｔｅｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｆ ｏ ｐ ｒｂ ｏ ｏ ｅ ａ ｌ ｘ ｅ ｉ ｎ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｙｉ ｎｐ ｗｄ ｒ ｏ ｈ ｏｃ ｒ
３３５ 讨 论 －．
铁粉价格低廉，用还原铁粉替代锌粉 ，制得的海绵铜含量高达 ９ ％以上 ，含砷显著低于用锌 ０
粉置换，基本上无有毒气体排出． 但溶液中的铁离子含量大大增加 ，为下一阶段除铁带来 了困难． 中和水解除铁 时产生大量的 Ｆ（Ｈ， ｅ ）胶状沉淀 ，需要较长 的时间静置和过滤 ；用石灰中和时产生 Ｏ 的 ＣＳ ４ ａＯ 沉淀与大量 的 Ｆ（Ｈ３ ｅ ）胶体使镉和锌共沉淀 ，锌 、镉 的损失增大，回收率下降，增加 了 Ｏ 中和渣的排放量．
充分反应 １ ｈ后过滤，分离得新制海绵镉 ，它是一种质软 、 疏松的银灰色 固体，经测定其比表面积
为 ６ ２ ｇ 低温干燥后 的海绵镉粉粒度为 ０ ４ ｎ，方孔筛筛余量 ８ ％． １ ／ ． ｍ ｋ ． ３ｌ ０ ｎｌ ． ６ 在相同的条件下，分别用镉粉、海绵镉（ 的海绵镉烘干后，放置 ７ 制得 ｄ以上） 、新制海绵镉作
ｌ 刚 吾
在冶锌工业 中，为了加快锌渣中钴、镍 的分离 ，在锌渣酸浸后的滤液中，加入一定量的硫 酸
铜 ，以促进钴 、镍的分离沉淀． 生产七水硫酸锌时，需要 除去溶液中的镉 、铜等金属元素 ，因加入 过量的锌粉进行置换，从而产生了大量的铜镉渣【 铜镉渣中含有约 ２ １ １ ． ％的铜，以及 Ｚ ， ｅＰ ， ｄ ｎＦ ， ｂ Ｃ ， Ｇ ，ｎ Ｇ 等元素，可 以综合利用． ｅ Ｉ， ａ 回收铜的传统方法是用锌粉将铜从铜镉渣浸取液中置换出来， 得到海 绵铜 ． １ 此方法的缺点是 Ｃ ， ｅＰ ， ｄ Ｇ ， ， ａ ｕ Ｆ ，ｂ Ｃ ， ｅＩ Ｇ 等离子均可被还原而沉淀， ｎ 得到的海绵铜 纯度只有 ７ ％左右． ５ 研究表明，锌粉置换铜并非最佳选择，镉粉、新制的海绵镉 、铁粉均可置换 铜，并且可 以得到纯度更高的海绵铜 ，生产成本低于用锌粉置换．
盐的形式存在． 铜镉渣用 ２％的 Ｈ Ｓ ５ ２Ｏ 分二段浸取 ，有强氧化剂存在时，有利于金属铜的溶解 ，
理论上加入 Ｋ Ｏ 、软锰矿或压缩空气作氧化剂都是可行的［ 为了降低生产成本且不引入其它 Ｍｎ ３ １ ． 杂质 ，以 Ｈ Ｏ 作氧化剂浸出铜较好， ２２ 其加入量为理论用量的 Ｉ 倍最佳． ． ５ 在高温下 Ｈ Ｏ 易分解损 ２２ 失，反应温度控制在 ７℃ 左右为宜，从反应器的底部加入 Ｈ Ｏ 有利于均匀氧化【 过滤分离后， ０ ２２ ４ 】 ．
表 ５不同种镉对铜的置换率的影响
１ ｂｅ５ Ｅｆｅ ｔ ｆ ｉ ｅｅ ｔ ａ ｍｉｍ ｎｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ａ ’ ｌ ｆ ｃ ｆ ｒ ｎ ｄ ｕ ｏ ｉｏａ ｅ ｎ ｏｄ ｃ
３． ．２温度的影响 ４ 取 ２０ ｌ ０ 铜镉渣浸取液 ， ｍ 新制的海绵镉为理论用量的 １ ５倍， ． ２ 反应时间为 １ ， 温度 １— ５ ｈ ５５。 Ｃ 进行实验，结果如表 ６ 从表可知，置换结果与铁粉实验基本相似，升高温度铜的置换率增大，温 ． 度太低时（５ ） １。 ，反应速度较慢，在相同的时间里置换率不高． Ｃ 但升高温度会使铜部分氧化，制得
表 ３反应时间对置换率的影响
Ｔ ｂ ｅ３ Ｅｆｅ ｔｏ ａ ｔ ｎｔｍｅｏ ｉｐ ａ ｅ ｎ ａ ｌ ｆ ｃ ｆｒ ｃ ｏ ｅ ｉ ｉ ｎｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ
３． ．４铁粉置换铜的综合条件 ３ 由上述对照实验得 出， 用铁粉置换回收铜 的最佳反应条件是 ： 铁粉用量为理论用量 的 １ ５ ， ． 倍 １ 温度 ３ 。 ，反应时间 ６ ｎ 在上述实验条件下，各方面的技术指标都 比较好，结果如表 ４ ５Ｃ ０ ． ｍｉ ．由表 可知，用铁粉置换铜 比用锌粉置换制得的海绵铜质量更好 ，铜的置换率和反应后液中铜的含量与 锌粉相差无几 ，铁粉 比锌粉价格便宜，可以代替锌粉在工业生产中应用．
绵铜的含量，一般只能得到含铜 ６％～ ０ ０ ８％的海绵铜［ 实验表明，当浸 出液的酸性较强时，在置 ５ １ ．
换过程中 Ａ Ｈ ， ｂ ３ ｓ ３ ＳＨ 可能沿着元素 Ａ ， ｂ ｓ ｓ 途径与 Ｈ 反应而析出，产生少量 Ａ Ｈ ， ｂ ｓ Ｓ Ｈ 等刺激性 的有毒气体， 恶化工业生产条件． 此外还有大量的 Ｈ 放出， ２ 易产生中毒和爆炸等危险［ 锌粉置换 ６ １ ． 铜的优点是反应时间较短，置换反应比较完全，铜置换率高达 ９ ． ９ ％． ９
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ４ 第４ 卷 期
２０ 年 ８ 月 ０４
过 程 工 程 学 报
Ｔｈ ｉ ｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆ ｒ ｃ ｓ ｇｎ ｅｉ ｇ ｅＣｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｅ ｓＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ Ｐ
、 １ ． ， ． ＮＯ４ ０４
１ ｂｅ １ Ｅｆｅ ｔ ｆ ｈ ｍｏ ｎ ｆｉｏ ｏ ｅ ｎｓ ｏ ｇ ｏ ｏ ｒｓ １ １ ａ ｆ ｏｔ ｌｃ ｅａ ｕ ｔ ｎｏ ｗｄ ｒｏ ｐ ｎ ｅｃ ｏ ｅ ’ ｏ ｒ
３． ．２温度的影响 ３ 取相 同的铜镉渣浸取液各 ２０ ｌ Ｆ 粉用量为理论用量的 １ ５ ， ０ ， ｅ ｍ ． 倍 时间为 １ ， １ 温度 １～ ５Ｃ ｈ ５５ 。 范围进行实验，结果如表 ２ ．由表可知，当温度较低时 ，反应速度较慢 ，铜的置换率较低 ；当温度 在 ３。 ５Ｃ以上时，铜的置换率提高不明显，温度较高时，除了生成的海绵铜部分氧化外 ，同时有少 量的镉也参与反应． 选择温度为 ３。 ５ Ｃ左右即可达到生产工艺的要求．
２ 实 验
２ １试剂与仪器 ．
试剂：１％碘化钾标准溶液，５ ０ ％淀粉溶液，０１ ｌ Ｎ ２２３ ．ｍｏＬ ａ Ｏ 标准溶液，ＫＣ２７ ／ Ｓ ２ｒ 标准溶液， ０
还原铁粉，锌粉，镉粉，海绵镉 ，新制海绵镉． 仪器：ＷＦ 一 Ｆ Ｂ Ｘ １２ ２型原子吸收分光光度计（ 北京第二光学仪器厂） Ｊ一 ９ ，Ｄ Ｓ ２２型恒电位仪（ 上 海雷磁仪器厂） ＭＹ Ｂ型勃氏透气 比表面测定仪（ 阳市精工试验仪器厂） ，Ｂ － 沈 ． ２ ２实验步骤 ． 取铜镉渣 ３０ ，加入浓度为 ２ ％的 Ｈ Ｓ ４ ０ ｇ ５ ２Ｏ 溶液 １０ ｌ ００ ，恒温水浴控制水温 为 ７ 。 浸 出时 ｍ ０ Ｃ，
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ４期
曾懋华等： 从铜镉渣中回收铜
３５ １
ｓ ２ ５Ｆ ． ， ｂ ． ， ａ ． ， ０ ８Ｇ ０ ５ Ｉ ０１， ａ ． ３ 其中铜以金属单质及氧化物、 ｉ ． ， ｅ ５ Ｐ １ Ｃ ０ Ｍｇ ． ， ｅ ． ， ． Ｇ ０ ６ ． ６ ５ ４ １７ Ｉ６ ６ ３ ｎ ６ ０
从烧杯底部滴入 ２ ｌ ２２ ０ｍ ０ ，搅拌 ３ ． Ｈ 过滤，取滤液 ２０ｍ ，加入不同的金属还原剂，在室温下 ｈ ０ ｌ 搅拌 １ ，冷却过滤，滤渣低温真空干燥、称重 ，用碘量法测定海绵铜的纯度；原子吸收分光光度 ｈ 法测定滤液中剩余铜离子的含量，计算铜 的回收率．
３ 结果和讨论
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ４期
曾懋华等： 从铜镉渣中回收铜
３７ ｌ
置换剂，温度 ３ 。 ，反应时间 ７ ｉ， ５Ｃ ０ ｎ 海绵镉 的实际用量为理论用量的 １ ５ ，中速机械搅拌下 ｍ ． 倍 ２ 进行实验．由表 ５ 可知，新制的海绵镉作置换剂 ， 铜的置换率和海绵铜 的纯度都是最好的． 在生产 中，可以从铜镉渣浸取液中提取新制海绵镉，降低生产成本．
Ａｕ ． ０ ４ ｇ ２０
从铜镉 渣 中回收铜
曾懋华 奚长生 彭翠红 龙来寿 ， ， ，
（． １ 韶关学院化学系，广 东 韶 关 ５ ２ ０ ；２ 广东工业大学轻工化工学院，广东 广 州 ５ ０ ８ ） １０ ５ ． １０ ０
Baidu Nhomakorabea
摘 要：对不同的金属还原剂从铜镉渣中置换铜进行了研究，提出了用新制海绵镉置换铜的新方
表 ２温度对置换反应的影响
Ｔａ ｌ Ｅ ｅ ｔ ｆｔｍ￣ ｒｔｒ ｎｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｅ ｃｉ ｎ ｂｅ２ ｆ ｃ ａ ａｕ ｅｏ ｉｏ ａ ｅ ｎ ａ ｔ ｏ ｅ ｅ ｒ ｏ
维普资讯 http://www.cqvip.com
３６ ｌ
过 程 工 程 学 报
第 ４卷
３－ －３反应时间的影响 ３ 取相 同的铜镉渣浸取液 ２０ ｍ ，温度 为 ３。 ，Ｆ 粉用量为理论用量的 １ ５倍，控制不同的 ０ ｌ ５Ｃ ｅ ． １ 反应时间，实验 结果如表 ３ ．由表可知，反应时间越短，回收率越低，延长时间可提高回收率，超 过 １ 后， ｈ 铜的置换率提高不 明显， 新生成 的海绵铜纯度因被空气氧化而 降低． 了提高工作效率 ， 为 降低生产成本 ，在工业生产 中选择最佳反应时间为 １ ． ｈ
３ ４镉置换制备海绵铜 ． Ｃ Ｃ ｄ ／ｄ的标准电极 电位为－ ． ３ ，ｅ ／ｅ的标准 电极 电位为＿ ． ０ ０ Ｆ Ｆ ４ Ｖ ＊ ０４ ４ Ｖ，用金属镉粉代替铁粉 作置换剂在理论上是可行的【，用新制海绵镉置换铜镉渣浸取液 中的铜 尚未见报道． ３． ． １新制海绵镉 的制备及其性质 ４ 取提铜后含镉 １． ｇ ４ ／ ３ Ｌ的铜镉渣酸浸液 ２０ｍ ，在常温下加入铁粉（ ０ ｌ 按物质的量 比为 １ ． ， ：２ １）
法，减少了共存离子的置换 ，有效地防止 了有毒气体的生成． 用含铜 ２ ％的铜镉渣制得了纯度高达 ９ ％的海绵铜，铜的回收率达到 ９％以上． ５ ９
关键词：铜镉渣 ；置换；新制海绵镉 ；海绵铜 中图分类号：Ｘ ５ ７８ 文献标识码：Ａ 文章编号 ：１０ — ０Ｘ（ ０ ）４ ０ ｌ— ６ ０９ ６ ６ ２ ４０－ ３４ ０ ０
３３铁粉置换制备海绵铜 ．
３． ． １铁粉用量的影响 ３
取 ２０ｍ 铜镉渣浸取液，反应温度为 ３ ０ ，时间为 １ｈ 在 １ ～ ． 倍理论计算量 的范围内 ０ ｌ ５Ｃ ． ． １ ５ ０ ２
进行 了铁粉用量实验， 结果如表 １ 从表可知， ． 铁粉用量为理论用量的 １ ５ ． 倍时， １ 铜的置换率和所 得海绵铜的纯度均为较高水平．
浸取液中含（ Ｌ Ｃ ． Ｚ ３ ． Ｃ ． Ｆ １ 及少量的其它元素． ｇ ） ｕ ８ ｎ１８ ， ｄ１ ３ ｅ ． ／ ９， ５ ４ ， ２６
３ ２锌粉置换制备海绵铜的缺点 ． 锌粉比较活泼，在置换反应中先与溶液中的 Ｃ 反应，随着 Ｃ 浓度的下降，与 Ｃ 反应速 ｕ ｕ ｕ
３ １铜镉渣的溶解浸出 ． 实验采用韶关冶炼厂供给 的铜镉渣，主要元素含量为（ ） ｎ ５ ４ Ｃ ． ， ｄ ． ， １ ． ， ％ ：ｚ ． ， ｕ ２ Ｃ ８ Ａ ７ ３２ ２ ５ ３ ７ １９
收稿 日期：２０ －８０ ，修回 日期：２０— ｏ２ ０３ ０－４ ０３ １＿ １ 基金项 目：广东省教育厅 自然科学基金资助 资助项 目 编号：１９－９ （ ９ ９８） 作者简介 ；曾懋华（ ６一，男，湖南省益阳市人 ，副教授 ，硕士，主要从事应用化学研究 １ ５） ９
度减慢 ，与 ｃ ｄ 的反应速度增加． 加热（ ～ ５ｃ有利于置换反应的进行 ，但也会使制得的海绵铜 ６ ６。 ） ０ 部分被氧化 ， 铜的含量降低． 金属镉、 铁等杂质也能缓慢地与锌粉发生反应而被置换出来 ， 从而使 海绵铜中混有镉 、钴、铁等金属，过量的锌粉和置换出的镉 、钴等与海绵铜混在一起，降低 了海
表 ４铁粉置换铜的综合实验
Ｔ ｂｅ４ Ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎｔｅｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ｆ ｏ ｐ ｒｂ ｏ ｏ ｅ ａ ｌ ｘ ｅ ｉ ｎ ｉｐ ａ ｅ ｎ ｐ ｅ ｙｉ ｎｐ ｗｄ ｒ ｏ ｈ ｏｃ ｒ
３３５ 讨 论 －．
铁粉价格低廉，用还原铁粉替代锌粉 ，制得的海绵铜含量高达 ９ ％以上 ，含砷显著低于用锌 ０
粉置换，基本上无有毒气体排出． 但溶液中的铁离子含量大大增加 ，为下一阶段除铁带来 了困难． 中和水解除铁 时产生大量的 Ｆ（Ｈ， ｅ ）胶状沉淀 ，需要较长 的时间静置和过滤 ；用石灰中和时产生 Ｏ 的 ＣＳ ４ ａＯ 沉淀与大量 的 Ｆ（Ｈ３ ｅ ）胶体使镉和锌共沉淀 ，锌 、镉 的损失增大，回收率下降，增加 了 Ｏ 中和渣的排放量．
充分反应 １ ｈ后过滤，分离得新制海绵镉 ，它是一种质软 、 疏松的银灰色 固体，经测定其比表面积
为 ６ ２ ｇ 低温干燥后 的海绵镉粉粒度为 ０ ４ ｎ，方孔筛筛余量 ８ ％． １ ／ ． ｍ ｋ ． ３ｌ ０ ｎｌ ． ６ 在相同的条件下，分别用镉粉、海绵镉（ 的海绵镉烘干后，放置 ７ 制得 ｄ以上） 、新制海绵镉作
ｌ 刚 吾
在冶锌工业 中，为了加快锌渣中钴、镍 的分离 ，在锌渣酸浸后的滤液中，加入一定量的硫 酸
铜 ，以促进钴 、镍的分离沉淀． 生产七水硫酸锌时，需要 除去溶液中的镉 、铜等金属元素 ，因加入 过量的锌粉进行置换，从而产生了大量的铜镉渣【 铜镉渣中含有约 ２ １ １ ． ％的铜，以及 Ｚ ， ｅＰ ， ｄ ｎＦ ， ｂ Ｃ ， Ｇ ，ｎ Ｇ 等元素，可 以综合利用． ｅ Ｉ， ａ 回收铜的传统方法是用锌粉将铜从铜镉渣浸取液中置换出来， 得到海 绵铜 ． １ 此方法的缺点是 Ｃ ， ｅＰ ， ｄ Ｇ ， ， ａ ｕ Ｆ ，ｂ Ｃ ， ｅＩ Ｇ 等离子均可被还原而沉淀， ｎ 得到的海绵铜 纯度只有 ７ ％左右． ５ 研究表明，锌粉置换铜并非最佳选择，镉粉、新制的海绵镉 、铁粉均可置换 铜，并且可 以得到纯度更高的海绵铜 ，生产成本低于用锌粉置换．
盐的形式存在． 铜镉渣用 ２％的 Ｈ Ｓ ５ ２Ｏ 分二段浸取 ，有强氧化剂存在时，有利于金属铜的溶解 ，
理论上加入 Ｋ Ｏ 、软锰矿或压缩空气作氧化剂都是可行的［ 为了降低生产成本且不引入其它 Ｍｎ ３ １ ． 杂质 ，以 Ｈ Ｏ 作氧化剂浸出铜较好， ２２ 其加入量为理论用量的 Ｉ 倍最佳． ． ５ 在高温下 Ｈ Ｏ 易分解损 ２２ 失，反应温度控制在 ７℃ 左右为宜，从反应器的底部加入 Ｈ Ｏ 有利于均匀氧化【 过滤分离后， ０ ２２ ４ 】 ．
表 ５不同种镉对铜的置换率的影响
１ ｂｅ５ Ｅｆｅ ｔ ｆ ｉ ｅｅ ｔ ａ ｍｉｍ ｎｄ ｓ ｌｃ ｍｅ ｔ ａ ’ ｌ ｆ ｃ ｆ ｒ ｎ ｄ ｕ ｏ ｉｏａ ｅ ｎ ｏｄ ｃ
３． ．２温度的影响 ４ 取 ２０ ｌ ０ 铜镉渣浸取液 ， ｍ 新制的海绵镉为理论用量的 １ ５倍， ． ２ 反应时间为 １ ， 温度 １— ５ ｈ ５５。 Ｃ 进行实验，结果如表 ６ 从表可知，置换结果与铁粉实验基本相似，升高温度铜的置换率增大，温 ． 度太低时（５ ） １。 ，反应速度较慢，在相同的时间里置换率不高． Ｃ 但升高温度会使铜部分氧化，制得
表 ３反应时间对置换率的影响
Ｔ ｂ ｅ３ Ｅｆｅ ｔｏ ａ ｔ ｎｔｍｅｏ ｉｐ ａ ｅ ｎ ａ ｌ ｆ ｃ ｆｒ ｃ ｏ ｅ ｉ ｉ ｎｄｓ ｌｃ ｍｅ ｔ
３． ．４铁粉置换铜的综合条件 ３ 由上述对照实验得 出， 用铁粉置换回收铜 的最佳反应条件是 ： 铁粉用量为理论用量 的 １ ５ ， ． 倍 １ 温度 ３ 。 ，反应时间 ６ ｎ 在上述实验条件下，各方面的技术指标都 比较好，结果如表 ４ ５Ｃ ０ ． ｍｉ ．由表 可知，用铁粉置换铜 比用锌粉置换制得的海绵铜质量更好 ，铜的置换率和反应后液中铜的含量与 锌粉相差无几 ，铁粉 比锌粉价格便宜，可以代替锌粉在工业生产中应用．
绵铜的含量，一般只能得到含铜 ６％～ ０ ０ ８％的海绵铜［ 实验表明，当浸 出液的酸性较强时，在置 ５ １ ．
换过程中 Ａ Ｈ ， ｂ ３ ｓ ３ ＳＨ 可能沿着元素 Ａ ， ｂ ｓ ｓ 途径与 Ｈ 反应而析出，产生少量 Ａ Ｈ ， ｂ ｓ Ｓ Ｈ 等刺激性 的有毒气体， 恶化工业生产条件． 此外还有大量的 Ｈ 放出， ２ 易产生中毒和爆炸等危险［ 锌粉置换 ６ １ ． 铜的优点是反应时间较短，置换反应比较完全，铜置换率高达 ９ ． ９ ％． ９
维普资讯 http://www.cqvip.com
第 ４ 第４ 卷 期
２０ 年 ８ 月 ０４
过 程 工 程 学 报
Ｔｈ ｉ ｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌ ｆ ｒ ｃ ｓ ｇｎ ｅｉ ｇ ｅＣｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｏ ｅ ｓＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｏ Ｐ
、 １ ． ， ． ＮＯ４ ０４