再生铜熔炼飞灰中铜的回收研究

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再生铜熔炼飞灰(简称:飞灰)是再生铜熔炼过程中产生的残余物,其中含有Cu、Zn等有价资源。因此,开展飞灰中Cu、Zn等金属回收,对再生铜行业中有价资源回收具有重要的现实意义。本论文以飞灰为研究对象,开展了飞灰基本理化特性、飞灰酸浸与电沉积回收铜、飞灰氨浸体系中有价金属浸出规律以及飞灰矿浆电解回收铜的研究工作,形成了飞灰中Cu、Zn等有价金属高效浸出与Cu的回收技术。论文研究结果将为飞灰中有价资源回收提供理论与技术支撑。主要研究结论如下:(1)通过对飞灰基本理化特性分析可知,飞灰中Cd、Pb的浸出浓度在HJ/T299-2007浸出毒性方法和TCLP浸出毒性方法中均超过阈值。利用EDTA法和DTPA法提取飞灰中金属分析结果表明,飞灰中金属含量大小排序分别为Zn>Cu>Pb>Se>Cd>Au>Sb>Ba>Be和Zn>Cu>Se>Cd>As>Pb>Au>Sb>Ba>Be。此外,飞灰中Cu和Zn对环境和人类健康的风险显著,但Ba、Cd、Au、Se、Ni、Sb和Be的风险较小。(2)开展了飞灰酸浸与电沉积回收铜研究。研究结果表明,在飞灰与硫酸质量比为1:0.5、固液比为40 g/L、反应温度为50℃、浸出时间为1 h条件下,飞灰中Cu、Zn、Cd浸出率分别为92.52%、96.84%和92.57%。另外,当电流密度为40 m A/cm~2、电解时间为90 min,铜的回收率和纯度分别为94.69%和99.21%。(3)开展了飞灰氨浸体系中有价金属浸出规律研究。研究结果表明,适当增加氨水浓度有利于铜氨络合物形成,提高飞灰中Cu的浸出率。在氨水浓度为1 mol/L、氯化铵浓度为1 mol/L、固液比为125 g/L、反应温度30℃、浸出时间60 min条件下,飞灰中Cu、Zn、Cd的浸出率分别为89.45%、78.75%和82.34%。浸出动力学分析结果表明,飞灰中铜的浸出过程限速步骤为内扩散控制。(4)开展了飞灰矿浆电解回收铜研究。研究结果表明,在氨水浓度为2 mol/L、氯化铵浓度为1 mol/L、Cu2+浓度为20 g/L、固液比为50 g/L、电流密度为30 m A/cm~2,电解时间为2 h条件下,飞灰中铜的回收率和电流效率分别为97.11%和91.22%,阴极产物铜的纯度为99.45%。此外,增加矿浆电解体系中Cu2+浓度,提升了阴极过电位,加快了阴极铜的沉积速度,有利于阴极致密的单质铜产物形成,同时有助于提高矿浆电解体系铜的电流效率。
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