有機硅渣漿中銅的提取及影響因素的分析

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摘 要：對于有機硅渣漿而言，不能直接排放，而是需要對其中的銅進行提取，因為這樣能夠避免資源的浪費，同時防止對環境產生污染。本文首先介紹了從有機硅渣漿中提取銅的方法，然后分析了影響提取的相關因素，希望可以為具體的提取工作提供一定的參考。

關鍵詞：有機硅渣漿;銅;制備

通俗來講，有機硅渣漿指的是，制備甲基氯硅烷時，由于使用了濕法除塵工藝，從而形成的一種流動性較強的固液混合物。它的密度大概在1.5g/cm3左右，并且帶有刺激性氣味，主要成分是硅烷混合物，銅的質量分數在5%左右，如果放置在空氣中，容易發生自燃反應，為此，有必要對其中的銅進行提取。

1 有機硅渣漿中銅的提取方法

正常情況下，想要從有機硅渣漿中提取銅，需要經過兩個主要的反應過程，分別是水解縮合反應和化學浸出反應，從而依次得到含銅的硅渣以及含銅溶液，而含銅溶液可以直接用于生產含銅化學品的原料，從而實現了銅資源和銅元素的回收再利用。具體的方法如下：對于水解縮合反應而言，需要向反應器皿中加入硫酸和鹽酸等水解縮合劑，然后與有機硅渣漿進行混合攪拌，當溫度達到一定標準時，就可以發生反應，從而進行固液分離，得到含銅硅渣，而且這些硅渣的顆粒大小比較一致[1]。另外，反應中產生的氯化氫氣體，可以經過系統回收，重新制成鹽酸。由于有機硅渣漿中含有甲基氯硅烷以及硅粉，所以在硫酸和鹽酸的作用下，這些低聚物特別容易發生水解反應，反應方程式如下：

R3SiCl+H2O→R3SiOH+HCl↑

R2SiCl2+2H2O→R2Si（OH）2+2HCl↑

通過反應可以生成硅醇，其中R代表烷基、芳基，而硅醇也不穩定，會繼續發生縮合反應，反應方程式如下：

2R3SiOH-H2O→2R3SiOSiR3

nR2Si（OH）2-（n-1）H2O→HO-[R2SiO]-nH

化學浸出反應在水解縮合反應完成后進行，同樣需要向反應器皿中加入鹽酸，這次還需要加入一定的氧化劑，典型的是次氯酸鈉和雙氧水，同時需要加入催化劑，比如氯化銅，然后加入含銅硅渣，進行攪拌，最后過濾，得到含有銅離子的溶液。這種溶液內銅的價態為0價、1價和2價三種，離子反應式如下：

Cu+Cu2+→2Cu+

ClO-+Cu+H2O→Cl-+Cu2++2OH-

和

Cu+Cu2+→2Cu+

H2O2+Cu+2H+→Cu2++2H2O

經過固液分離后的含銅溶液，可以作為化工原料，而硅渣可以進行制磚和生產水泥。

2 有機硅渣漿中銅提取過程的影響因素

2.1 水解縮合反應

首先，水解縮合劑的種類會對反應的結果有著直接的影響，一般都選擇硫酸和鹽酸作為水解縮合劑，這是因為加入它們能夠延長反應的時間，并且減緩反應的程度，得到的顆粒也比較均勻，如果使用水，很容易發生劇烈反應，導致銅提取的失敗。

其次，水解縮合劑的濃度也不容忽視，如果硫酸和鹽酸的濃度較高，那么產生的顆粒直徑較小，而如果濃度較低，就會導致顆粒直徑較大，但是也要保證濃度在一定范圍內，如果超過標準，可能導致反應不充分，科學研究表明，硫酸和鹽酸的最佳濃度為15%，而且首選鹽酸。

再次，反應的溫度和時間也影響銅的提取，如果溫度較低，反應就會不充分，而如果溫度過高，又會產生較大的能耗，所以溫度應該保證在40℃左右。保證必要的反應時間，能夠使得反應更加充分，但是時間也不能過長，需要在一定的范圍內，這樣既能夠保證質量，又可以提高效率。

最后，攪拌的強度也能夠影響顆粒的大小，攪拌強度越大，產生的顆粒直徑越小，所以在操作過程中需要適當提高攪拌的強度[2]。

2.2 化學浸出反應

本質上講，化學浸出反應是一種氧化還原反應，采用次氯酸鈉這種氧化劑時，需要考慮鹽酸的濃度，一般而言，鹽酸濃度為20%時，反應效果最佳，而過大或過小都會降低反應的程度。鹽酸的添加量也會影響攪拌的效果，當鹽酸添加量與銅硅渣的投放量的比例為2：1時，反應比較充分，而且利于攪拌，氧化劑的添加量對于銅浸出率的影響也很大，隨著添加量的增大，銅浸出率逐漸升高，在5%時達到飽和。至于催化劑氯化銅，添加量應該保持在1%以內，這樣可以促進反應，如果添加量過大，反而會抑制反應。反應的溫度和時間也需要考慮在內，與水解縮合反應相比，反應時間需要延長為2小時，而溫度也要升高10℃左右，按照影響因素的影響程度進行排序：

酸量>反應時間>氧化劑>溫度>催化劑。

3 結論

綜上所述，通過對有機硅渣漿中的銅進行提取，可以產生良好的經濟效益和社會效益，本文提出的提取方法優點明顯，但是也有一定的不足，那么在具體的應用過程中，就需要結合實際情況，并且根據影響因素的分布情況，合理進行規避。

參考文獻：

[1]何小瑜，陳柏校，嚴躍和，王成.有機硅渣漿中銅的提取之水解縮合反應工藝研究[J].化工生產與技術，2016，23 （06）：22-24+34+8.

[2]張春偉，田新.多晶硅生產過程中硅渣漿的處理[J].化工設計通訊，2016，42（08）：80+98.