从烂版液中提取铜粉、硫酸铜及硫酸亚铁铵

本科毕业论文（设计）

题目：从烂版液中回收铜粉、硫酸铜及

硫酸亚铁铵

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从烂版液中回收铜粉、硫酸铜及硫酸亚铁铵

xxx

西南大学化学化工学院，重庆 400715

摘要：本文探讨了从烂版液中回收铜粉、硫酸铜及副产物硫酸亚铁铵的方法以及Cu(II）的氧化性和单质铜的还原性，同时探讨有关分离、提纯、重结晶等基本操作技巧及适宜条件。关键词：烂版液；铜粉；硫酸铜；硫酸亚铁铵。

From rotten version fluid recycling copper powder, copper sulfate,

and ammonium ferrous sulfate

.........

School of Life Science, Southwest China University, Chongqing 400715, China

Abstract:This paper discusses the recovery of copper from the bad version of liquid powder, copper sulfate and byproduct ammonium ferrous sulfate and Cu (II) the oxidizing and reducing elemental copper, at the same time discusses the separation, purification, crystallization and other basic operating skills and conditions.

Key words:Bad version liquid; Copper powder; Copper sulfate; Ammonium ferrous sulfate.

第一部分文献综述

0 前言

“烂版液”是印刷企业制印刷线路板时, 三氯化铁腐蚀铜板而产生的废液,

其反应式为:2FeCl

3+ Cu = 2FeCl

2

+ CuCl

2

,因系化学腐蚀而产生, 所以俗称“烂

版液”。“烂版液”中含有CuCl

2和FeCl

2

以及过量的FeCl

3

。目前, “烂板

液”一般不经过处理就直接排放入下水道中, 无疑造成了对环境的严重污染与资源的浪费。运用化学方法可以将其中的铜离子转化成铜和硫酸铜，变废为宝。“烂版液”分为酸性“烂版液”和碱性“烂版液”，碱性“烂版液”主要成分为

[Cu(NH

3)

4

]Cl

2

和Cu(OH)

2

。本文讨论了从“烂版液”中回收铜单质、硫酸铜及硫酸

亚铁铵方法。

1 工业背景

随着电子工业的发展, 印刷电路板的需求量与日俱增, 而在电路板的制作过程中, 会产生大量含铜极高( 一般高于130 g/ L) 的烂版废液, 多数工厂未予以回收, 这不仅浪费了资源，又污染了环境。少数回收了碱性烂版液的厂家, 所用工艺为置换焙烧制氧化铜, 进而生产硫酸铜。

有关厂家对这条工艺路线的评价是: “劳动强度高, 得不偿失”。笔者认为这条工艺路线存在以下问题:

（1）①溶液中存在大量铁屑, 若用磁铁吸附, 虽能分离除去大部分铁屑, 但常会带走许多铜粉, 造成铜的损失, 而且相当费事；为了保证产品质量, 需除去Fe2+, 故必须重结晶, 影响铜的直收率。 氧化铜粉焙烧不完全. 铁置换出的铜粉, 在干燥过程中, 颗粒变粗, 焙烧氧化时常常是表面已生成了氧化铜, 但其内部仍然是单质铜, 这部分铜不能被稀硫酸溶解制硫酸铜；若焙烧温度高于1000℃, 生成的氧化铜又分解生成氧化亚铜, 也不能全部转化成硫酸铜。

（2) 操作环节多, 耗时长, 劳动强度高。

（3) 成本高。由于碱性烂版液中含有过量氨, 且浓度较高。为了铁置换烂版液中的Cu2+ ,必须将其酸化, 所以, 要耗用许多硫酸。而消耗的硫酸仅起中和作用, 未综合利用。焙烧氧化时, 为使铜能彻底氧化, 需长时间加热, 保持高温, 这样能耗相当高。

1.0 操作方法

目前处理含铜废水并回收铜的主要方法为:1. 电镀铜废水(离子贫化) 循环净化；2.气铸铁粉置换铜的水冶实施工艺；3. 铁片置换法；4. 离子交换法； 5. 连续置换用铁还原等。上述方法l 的工艺简单,但净化之目的在于循环使用；方法2 、5 的生产能力强, 可获得的铜品位较低, 一般为大型企业采用, 方法3 置换反应及其产物铜的灼烧速度较慢, 而且用重结晶法所得硫酸铜的纯度只能达到工业级；方法4 的生产周期长,投资费用大, 也不易推广。因此, 回收废液

中铜需解决的主要问题是: 简化生产条件并扩大应用范围, 加快反应速度, 提高产品的纯度。

针对以上工业背景和传统的操作方法，本文在焙烧制氧化铜方法上反复试

验，提出了改进的方法和措施。

第二部分正文

2 实验仪器

仪器：瓷器蒸发皿、电炉、减压过滤装置、台秤。

药品：铁屑、（NH

4)

2

SO

4

(s)、碱性烂版液、浓硫酸、NaOH溶液、KSCN溶液、

H

2O

2

溶液。

材料：大量PH试纸。

3 原理

3.1 回收铜的原理

碱性烂版液的主要成分为[Cu(NH

3)

4

]Cl

2

和Cu(OH)

2

。

第一步酸化

向碱性烂版液中加入H

2SO

4

至pH=2,其主要反应是：

Cu(NH

3)

4

2++4H+＝Cu2++4NH4+

Cu(OH)

2+2H+＝Cu2++2H

2

O

第二步用铁屑置换出溶液中的Cu2+成为金属Cu粉：

Cu2++Fe＝Cu↓+Fe2+

置换出来的铜粉中会混有未反应完全的铁屑，以及以硫酸铁、硫酸亚铁为主的可溶性杂质。要得到纯净的铜就需除去这些杂质，不溶性杂质铁屑通过过滤即可除去。可溶性杂质需要运用化学方法除去：

3.1.1 Fe2+的除去：

用双氧水把Fe2+氧化成Fe3+：

2Fe2+十H

2O

2

+ 2H+＝2Fe3+ + 2H

2

这里需要强调的是, 要除去Fe2+,只能用上述方法而不能用直接加碱的方

法。根据Fe(OH)

2 的溶度积Ksp[Fe(OH)

2

]=8×10-6, Cu(OH)

2

的溶度积

Ksp[Cu(OH)

2]=1.6 ×10-19,Fe(OH)

3

的溶度积Ksp[Fe(OH)

3

]=1.1×10-36,可以看

出,Fe(OH)

2和Cu(OH)

2

的溶度积相差很小。随着Fe(OH)

2

的完全沉淀,Cu(OH)

2

也沉

淀完全, 达不到除杂的目的, 而Fe(OH)

3的溶度积远小于Fe(OH)

2

和Cu(OH)

2

, 且

Fe3十极易水解, 调节适当的PH值, 可使Fe3+水解成Fe(OH)

3

沉淀而被除去。

3.1.2 Fe3+的除去：