從銅浸出渣中回收銅的試驗研究

陳 競

（中國有色礦業集團有限公司，北京 100029）

銅元素作為金屬市場內的主要構成元素，在促進市場的發展方面有著十分重要的作用，隨著經濟的快速發展，人們對金屬制品的要求越來越高，高品質銅出現供不應求的現象，造成銅金屬制品的價格呈現逐年階梯式遞增的狀況，提升了人們對銅浸出渣中回收銅的重視程度[1]。分析金屬市場內銅元素的發展趨勢，作為銅金屬主要生產國家，目前產銅的關鍵方法為火法煉銅，該種工藝手法下每產出1t的純銅，即會產生對應的3t～ 4t銅渣，隨著市場對銅金屬需求量的提升，對應存儲的銅渣也越來越多，一方面浪費了大量的占地面積，違背了資源可持續發展戰略的實施，另一方面，銅渣銅含有部分放射性元素，堆積在土壤或河流中造成環境的污染，因此有關人員對于從銅浸出渣中回收銅的試驗研究勢在必行。由于傳統的回收銅方法存在能耗大、成本高、渣料中仍存在大量銅元素為析出等缺陷，以下將結合產銅方法存在的缺陷，開展從銅浸出渣中回收銅試驗的研究，為銅金屬的回收提供正確的技術指導。

1 資料與方法

1.1 實驗材料

此次試驗使用金屬生產廠火法煉銅后剩余的銅浸出渣作為實驗原料，成分主要含量如下表 1 所示。

表1 銅浸出渣成分含量 /%

如上述表1所示，為銅浸出渣的成分含量表。分析表中數據可知，其渣料中主要含有銅、銀、鎘、鈹、砷、銻等有價值金屬，具有一定的回收價值，且由于渣料長時間暴露在空氣中，大部分金屬元素均以氧化物的狀態呈現，只有極少數具有穩定結構的金屬元素以獨立的單質狀態存在，其中含量最高的金屬元素為銅元素，部分銅元素經過蝕化以氧化亞銅的形式存在[2]。使用顯微設備對銅浸出渣進行細微觀察可發現其中部分銅元素周圍已被橄欖石及磁礦石包圍，其余有關實驗材料的檢測數據均無統計學意義，具有一定程度的可比性。

1.2 實驗流程

根據上述對實驗原材料的分析，下述將進行從銅浸出渣工藝流程的設計。如下圖1所示。

圖1 從浸出渣中回收銅實驗流程

如上述圖1所示，為浸出渣中回收銅工藝流程圖。首先收集500g的銅浸出渣，采用機械方法對其固體渣料進行粉碎處理，同時加入固定比例的雙氧水溶液和鹽酸溶液，與粉碎后的渣料進行充分的融合，攪拌后調整混合溶液到適宜的溫度[3]。其次，靜置上述得到的混合浸出液，5min～8min后過濾，分離其中的固體渣料，得到含銅混合浸出液及浸銅后混合渣料。將含銅混合浸出液放置進容器內備用，將浸銅后混合渣料內加入45%濃度的鹽酸溶液，將渣料與溶液攪拌均勻，調整混合溶液內的溫度值，對其進行靜置，10min～15min后過濾，得到含銅固體渣料及混合鹽酸溶液。溶液放置在燒杯中備用，此時固體渣料中剩余銻、砷、鈹等穩定結構的金屬，將有價值金屬析出后返回金屬生產商，進行火法提煉，實現金屬的二次回收[4]。最后將兩次所得混合溶液進行電解處理，使用過濾設備進行銅元素的提純，實現銅金屬的回收。

2 實驗結果

根據上述實驗流程的設計，下述將進行對應實驗結果的分析。由于銅元素為+2/+3價金屬元素，因此電解后銅元素應吸附在對應的陰極上，電解后陰極所得金屬元素的化學成分含量如下表2所示。

表2 電解后陰極金屬元素含量g/L

3 實驗結論分析

結合上述表2電解后陰極的金屬元素含量的分析。可得知對其進行電解后，電解后銅元素含量存在明顯提升，約99.98g/L。經檢測，浸出后的混合溶液中銅元素的含量為32.47g/L，此時狀態下的溶液中電流密度為350A/dm2，電流流經效率為95.23%，電壓為額定標準電壓220V，電能消耗約為1500（kW）h/t。隨著混合溶液的反復循環電解，溶液中最終銅元素的含量為0.025g/L，從銅浸出液中對于銅元素的回收率高達99.78%。

結合上述對于回收銅的實驗結果分析，下述將展開實驗結果的分析。由于鹽酸溶液和硫酸溶液均具有一定程度的腐蝕效果，進而在進行實驗中，應嚴格把控溶液的濃度，使氧化物可以充分的溶解又不被腐蝕。根據相關調查數據，直接使用鹽酸進行消解氧化物時，其溶液溫度應控制在65℃～75℃之間，維持恒溫時長應控制在120min～150min之間，此時狀態下的雙氧水濃度應為350ml/kg最為適宜，上述條件為實驗的最優條件，銅金屬的浸出率均可超過95%。雙氧水在試驗中一方面可起到調節溶液濃度的作用，另一方面可提升銅的浸出速率[5]。使用顯微設備對剩余渣料進行分析，其中主要成分有磁鐵礦、孔雀礦石等，持續采用磁化法對渣料進行處理，可得到具有一定價值的精礦石，實現了銅金屬回收，有效的促進了金屬行業在市場的發展。

4 結語

銅金屬作為市場內使用率較高的一種金屬，因此文章開展了從銅浸出渣中回收銅的實驗研究。選取了某金屬生產廠火法煉銅后剩余的銅浸出渣作為本次實驗的實驗原料，結合酸性物質可溶解氧化的特點，設計了整體實驗的實驗流程，根據設計的實驗進行實驗結果的分析。有效的提升了銅元素的回收率，提升了金屬行業在經濟市場下的發展速度。