复合无机盐法分离铜包钢复合金属

杨学林，陈亚鹏，蔡庄红，田克情

（1.河北化工医药职业技术学院，河北石家庄 050026；2.河南化工职业学院，河南郑州 450042）

复合无机盐法分离铜包钢复合金属

杨学林1，陈亚鹏1，蔡庄红2，田克情1

（1.河北化工医药职业技术学院，河北石家庄 050026；2.河南化工职业学院，河南郑州 450042）

铜包钢复合材料的出现在节约了大量有色金属，也带来了资源再利用的难题，为了减少复杂的物理回收方法带来的能源浪费和环境压力，实现资源的合理利用，借助合成氨工业上的铜氨液工艺，在催化剂的作用下，把铜包钢废弃物中的铜提取出来。经过滤、蒸发、浓缩、灼烧后转化为黑色氧化铜粉末，最佳配料比是Cu：NH3∶（NH4）2CO3∶催化剂为1∶5∶1∶0.3。

铜包钢；金属回收；铜氨液；氧化铜

中国处于加速工业化时期，经济正以前所未有的速度增长，对有色金属行业有巨大的需求，为了满足强度和防腐，节约有色金属，出现了大量复合金属材料。铜包钢复合材料应用领域及其广泛，同时一但商品的功能丧失，其废弃物的综合利用出现了难题。

通过借助合成氨工业中的铜氨液技术，配制一种复合无机盐溶液，添加复合催化剂，通过催化氧化的方法将铜包钢复合金属中的金属铜以络合离子的形式溶解掉，而对内层的钢材料不产生任何影响。再通过浓缩、过滤、灼烧、冷凝等工艺过程，得到氧化铜粉末，气体成分通过冷凝吸收过程，实现溶液的再生，氧化铜粉末达到G／321283G Y03－2002质量标准，氧化态铜可用作玻璃、陶瓷、搪瓷的绿色、红色或蓝色颜料，光学玻璃磨光剂，油类的脱硫剂，有机合成的催化剂，和稀硫酸反应制得硫酸铜溶液可用于农药工业。

1 实验内容

1.1 实验仪器

调速搅拌器（1台）、烧杯、玻璃棒、蒸发皿、漏斗、三角支架、蛇管冷凝器、电炉、石棉网、压缩空气袋。

1.2 实验药品

铜包钢复合材料：变压器铜片（废品站）；

复合催化剂：自制。

1.3 实验过程

（1）清洗铜包钢废弃物

将废旧的铜包钢用毛刷去除表面污垢后，放入盛有稀盐酸溶液的大烧杯中浸泡几分钟，取出再次用毛刷轻轻刷去表面杂质，而后放入盛有氢氧化钠溶液的大烧杯中中和附着的酸，同时利用毛刷清洗铜包钢废弃物，待干燥后称重记录数据。

（2）配制浸取液

取50ml的浓氨水放入带有搅拌和冷凝器的三口烧瓶中中、再分别取碳酸铵固体2克，氯化铵固体0.6克根据文献Cu∶NH3∶（NH4）2CO3：催化剂为1∶5∶1∶0.3。的原料质量比充分混合，再加入适量蒸馏水约10ml搅拌，配制成透明不饱和溶液，加热溶液至50℃，保持温度不变。

（3）铜包钢浸取

将清洗干净称重的2g铜包钢废弃物（含铜量约1g）缓慢放入配制好的浸取液中，并持续通入空气，保证空气流量在合适范围内，在稳定的温度和空气流量下反应4h左右，观察反应，并记录实验数据。

将反应4h左右的铜包钢废弃物取出，同时将反应成亮蓝色的溶液进行抽滤，过滤杂质，得到纯净的亮蓝色溶液。

（4）蒸发、结晶

将过滤到的纯净的溶液倒入蒸发皿中进行蒸发，（需注意反应液存在过量氨水，碳酸根离子，加热会产生刺激性气体氨气和二氧化碳，注意在通风环境中进行此步骤）当蒸发皿中出现蓝色结晶物的时候停止加热，待蒸发皿温度降至室温时将蓝色结晶物放入大试管中，加入橡皮塞连通导管，加热灼烧，将导管通入盛有蒸馏水的烧杯中。

（5）灼烧

加热试管，待试管中出现黑色物质时，再灼烧会，待试管内出现大部分黑色物质时停止加热，待冷却至室温时取出黑色物质。

（6）成品处理

将得到的黑色氧化铜称重，得到约1.1g产品，检验分析。

2 工艺流程设计

根据实验过程结合文献资料，工艺流程设计如下：首先将一定量的复合金属置于第一个搅拌器，并加入酸溶液进行第一次润洗，再放入第二个搅拌器加入碱溶液润洗油污，在搅拌反应釜中加入碳酸铵和催化剂，开动搅拌器，同时加入金属，并在反应全过程中连续或间歇加入氨气或氨水，保温溶解完毕，过滤，浓缩，加热分解，采取全过程常压或微压，灼烧可得氧化铜，废气采用冷却液体喷淋吸收，回收二氧化碳和氨。工艺流程图见图1。

图1 铜包钢回收工艺流程图

3 结果与讨论

（1）用催化氧化氨浸法回收金属铜，其工艺流程简单，设备的腐蚀性小，生产过程中安全易于操作，劳动强度小。

（2）该工艺生产的氧化铜质量好、纯度高，质量可达到国家工业级要求。

（3）该工艺适合不同品种铜包钢复合金属、工业废铜等原料制取高纯度氧化铜，所需的辅助材料价格低，易于购买，而且循环使用，降低生产成本，经济效益好。

（4）工艺中无废酸性气体排放，整个反应在封闭体系中进行，对环境基本无污染。

［1］张佩华.从除铜废水中回收硫酸铜与硝酸［J］.化学世界，1989，（11）.

［2］高志民.铜矿制取海绵铜工艺研究［J］.无机盐工业.1988（8）.

［3］屈时汉.低品位氧化铜矿湿法治金的研究［J］.江西铜业工程，1995，（4）：1～7.

［4］杨佼庸.有色冶炼［J］.1996，（4），9.

Separation of copper coated iron composite metal using Inorganic compound

YANG Xue－lin1，CHEN Ya－peng1，CAI Zhuang－hong2，TIAN Ke－qing1
（1.HebeiChemical＆PharmaceuticalVocationalTechnologyCollege，Shijiazhuang，Hebei050026，China；2.HenanVocationalCollegeofChemicalTechnology，Zhengzhou，Henan450042，China）

The practice of using copper－clad steel saves a lot of non－ferrous metals，and brings problem of reuse of resources.In order to reduce energy waste and environmental pressures generated by physical recovery methods，and achieve rational use of resources，we extract the copper from the wasted copper coated iron with the catalyst，and the copper ammonia solution process in ammonia industry.After filtration，evaporation，condensation，burning，the copper converts to black Copper oxide powder，and the optimal charge ratio is Cu∶NH3∶（NH4）2CO3∶and catalyst 1∶5∶1∶0.3.

Copper－clad steel metal；Metal Recycling；Copper ammonia solution；Copper oxide

X705

：A

1001－9383（2011）04－0029－03

2011－06－25

河北化工医药职业技术学院科研基金资助项目

杨学林（1969－），男，宁夏石嘴山人，讲师，工程师，主要从事无机精细化工研究.