从硝酸铜废水中回收铜的方法
申请日期2010年7月20日
公开（公告）日期2012年11月28日
IPC分类号C25C1/12
概括
本发明公开了一种从硝酸铜废水中回收铜的方法。 本发明的技术关键是采用铁棒作为不溶性阳极，铜板作为阴极，在电解槽内对硝酸铜废水进行气体搅拌，使电解过程继续进行。 本发明回收的铜纯度可达99.97％以上，铜回收率可达99.5％以上。 该方法工艺流程短，操作简单，设备要求简单，投资低，特别适合中小企业从硝酸铜废水中回收铜。
权利要求的翻译
1.一种从硝酸铜废水中回收铜的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)以铁为阳极，铜为阴极；
(2)将硝酸铜废水引入电解槽。 硝酸铜废水中硝酸初始浓度小于6.3g/L，引入电解槽的硝酸铜废水中硝酸铜初始浓度不小于53g/L。 硝酸铜废水在电解槽内与气体搅拌，同时在两个电极之间通直流电，对硝酸铜废水进行电解，使硝酸铜废水中的铜沉积在铜阴极板上。从而实现铜的电解回收。
2.根据权利要求1所述的一种从硝酸铜废水中回收铜的方法，其特征在于：气体搅拌所用的气体为空气，每立方米硝酸铜废水的用气量为120～180m3/h。
3.根据权利要求2所述的一种从硝酸铜废水中回收铜的方法，其特征在于：电解过程中，电流密度控制在120A/m2。
手动的
一种从硝酸铜废水中回收铜的方法
技术领域
本发明属于电化学应用领域，具体为一种从硝酸铜废水中回收铜的方法。
背景技术
硝酸铜废水广泛应用于电镀、粉末冶金领域。 目前，从硝酸铜废水中回收铜的方法一般可采用沉淀电解法或置换电解法。
其中，采用沉淀-电解法回收硝酸铜废水中的铜。 常用的沉淀剂是碳酸钠。 其方法是向硝酸铜废水中加入碳酸钠溶液，使铜离子等沉淀，然后将沉淀物清洗过滤。 干燥后进行氢还原，将还原后的粗铜熔炼后倒入板中，然后进行电解提纯。 使用这种方法，回收过程繁琐且时间长。
采用置换电解法回收硝酸铜废水中的铜。 一般用铁粉代替。 其方法是将铁粉撒入硝酸铜废水中置换铜离子，洗涤干燥，熔炼倒入极板，电解净化。 采用这种方法，回收过程也比较繁琐和漫长。
近年来，业界开发了一种生产铜的新工艺，称为电镀。 其工艺特点是采用萃取或脱硝的方法，将硝酸铜废液转化为较高浓度的硫酸体系，一般含铜40%。 ~50g/L，硫酸140~170g/L，然后以Pb-Sn-Ca合金为不溶性阳极，铜板或不锈钢板为阴极，电解硫酸铜溶液，在阴极得到电解铜，但这种电解法积累的铜生产技术目前只有少数大型铜生产企业在使用。 由于技术壁垒，在中小企业特别是非铜生产企业中推广应用比较困难。
经检索，中国专利申请号为2.1，公开号为一种硝酸铜溶液的电积方法，公开了一种通过电积从硝酸铜溶液中回收铜和硝酸的方法。 该方法提供的解决方案是采用镀钛电极板作为阳极，不锈钢板作为阴极。 硝酸铜溶液直接在电解槽中电解，同时回收硝酸铜溶液中的硝酸。 该方法为硝酸铜溶液的回收提供了可行的解决方案。 综上所述，该方法主要有以下四个特点：
(1)采用涂层钛电极板作为阳极，不锈钢板作为阴极。
(2)吹气过程在吹气池中进行。
(3)硝酸铜电解液的浓度要求较高。 如果浓度低，需要浓缩硝酸铜电解液。 例如，从实施例可以看出，硝酸铜电解液的初始浓度要求为120g/L，补充溶液的浓度要求为210g/L。
(4)硝酸铜电解液中硝酸浓度保持在40～80g/L。
从以上四个特点可以看出，该方法存在以下缺点。 该方法仅适用于硝酸含量较高（硝酸含量大于80g/L）的硝酸铜溶液中铜的回收。 而且，如果硝酸铜浓度比较低，则需要对硝酸铜溶液进行浓缩，对浓缩液的浓度有不同的要求。 例如，从实施例可以看出，硝酸铜电解液的初始浓度要求为120g/L，补充液浓度要求为210g/L。 其工艺流程和工装设备都比较复杂，并不像发明中描述的那么简单。 对于酸度很低（硝酸含量小于6.3g/L）的硝酸铜溶液，采用该方法回收铜显然不满足工艺条件； 若采用该方法回收硝酸铜浓度极低的溶液，则必须先回收硝酸铜。 浓缩溶液的成本会显着增加，这种方法是否合适还需要进一步论证。 另外，该方法中回收的铜沉积在不锈钢板的阴极上。 两者的结合类似于电镀，因此两者的结合非常牢固，以致于不锈钢板阴极上的铜被刮掉，不锈钢屑也经常被刮掉。 ，导致回收铜纯度较差。
另外，铁是一种廉价且易得的材料，但当铁用作阳极时，它浸入电解液后会很快溶解，失去作为阳极的作用。 而且，铁一旦溶解，形成的铁离子就会在阴极和阳极之间转化为二价铁和三价铁，直接消耗大量的电能。 因此，目前国内外尚无利用铁作为阳极回收铜的研究报道。
发明内容
为了简化从硝酸铜废水中回收铜的工艺，并找到一种新的、更便宜的阳极替代材料，本发明的目的是提供一种从硝酸铜废水中直接回收铜的方法。 采用该方法回收铜工艺流程短、设备简单、要求低、投资少。
本发明采用的技术方案包括以下步骤：
(1)以铁为阳极，铜为阴极；
(2)将硝酸铜废水引入电解槽中，并在电解槽中搅拌硝酸铜废水。 同时，在两个电极之间通直流电，对硝酸铜废水进行电解，使硝酸铜废水中的铜沉积在铜阴极板上，实现铜的电解回收。
引入电解槽的硝酸铜废水中硝酸铜的初始浓度不低于88mg/L。
进一步地，气体搅拌所用的气体为空气，每立方米硝酸铜废水的进气量为120～180m3/h。
进一步设置为电解过程中电流密度控制在120A/m2。
本发明的应用与其他电解液相同。 首先需要提供电解直流电源、电解槽以及连接用的铜排。
将硝酸铜废水引入电解池，在两个电极之间通直流电，直接电解溶液。
但本发明与其他电解液有不同的技术要求，具体分为以下几个方面：
(1)以铁为阳极，铜板为阴极；
(2)在电解槽内进行气体搅拌，使硝酸铜废水保持搅拌状态；
(3)电解液硝酸铜废水中硝酸铜的浓度可以在极低的条件下进行电解。 只要硝酸铜浓度不低于88mg/L，即可导入电解槽进行电解。
(4)电解硝酸铜废水中硝酸含量很低，硝酸初始浓度小于6.3g/L。
本发明所述的电解回收铜工艺，在电解过程中，阳极发生以下电极反应：
4OH--4e=2O2↑+4H+
电解过程中释放出氧气。
阴极发生以下电极反应：
Cu2++2e=铜
反应过程中，铜在阴极析出并沉积在阴极铜板上，形成致密的铜沉积层。
电解过程中，硝酸铜废水在电解槽中与气体搅拌，使硝酸铜溶液保持搅拌状态。 这是因为：
(1)阴极发生电极反应产生的H+与NO3-结合，腐蚀阳极。 气体搅拌后发生化学反应：4H++4NO3-=4NO2↑+O2↑+2H2O，降低了溶液中的H+浓度。 防止H+和NO3-腐蚀电极。
(2)通过气体搅拌，使电解槽内的离子浓度均匀，减小电解槽内的浓度差，加速离子的运动，提高低浓度溶液的电解能力，提高电解效率。该工艺是在硝酸铜浓度仅为几十毫克的条件下进行的。 还是可行的。
本发明具有以下优点：
(1)更便宜的不溶性阳极材料。
铂和石墨是常用的不溶性负极材料，但前者价格昂贵，难以在生产中推广。 后者在溶液酸度较高时仍会溶解，石墨颗粒会脱落，故不适用。 在电解铜工业中，常用Pb-Sn-Ca合金作为不溶性阳极。 也有人采用钛板或钛涂层材料作为阳极材料。 铁通常不能用作不溶性阳极材料。 原因是铁作为阳极，浸入电解液后会很快溶解，失去阳极作用。 而且，铁一旦溶解，形成的铁离子就会在阴极-阳极之间进行二价铁和三价铁的转化，直接消耗大量的电能。 本发明采用有效的阳极保护措施，可以采用纯铁棒作为不溶性阳极实现铜电解。 而且价格便宜，容易在市场上买到，值得推广。
(2)当硝酸铜浓度极低时，电解过程仍可进行，铜的回收率高。
由于采用气体搅拌，使电解槽内离子浓度均匀，减少电解槽内浓度差，加速离子的运动，提高低浓度溶液的电解能力，从而使在硝酸铜浓度只有几十毫克的情况下仍可进行电解过程。 可行，铜回收率高。
(3)生产工艺简单，流程短
为了获得Cu含量大于99.97%的再生铜，采用沉淀电解法和置换电解法。 这个过程漫长而复杂。 本发明提供的方法在设备、材料、工艺流程等方面简单，易于实现。 特别适合中小企业回收自有硝酸铜废水中的铜，为这些企业提供最低投资成本的解决方案。
(4)回收的铜直接附着在阴极铜上，因此从阴极铜上去除附着的铜时，不会带来额外的杂质，回收纯度大大提高。