楊學(xué)林，陳亞鵬，蔡莊紅，田克情

（1.河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊 050026；2.河南化工職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 450042）

復(fù)合無(wú)機(jī)鹽法分離銅包鋼復(fù)合金屬

楊學(xué)林1，陳亞鵬1，蔡莊紅2，田克情1

（1.河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北石家莊 050026；2.河南化工職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 450042）

銅包鋼復(fù)合材料的出現(xiàn)在節(jié)約了大量有色金屬，也帶來(lái)了資源再利用的難題，為了減少?gòu)?fù)雜的物理回收方法帶來(lái)的能源浪費(fèi)和環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)資源的合理利用，借助合成氨工業(yè)上的銅氨液工藝，在催化劑的作用下，把銅包鋼廢棄物中的銅提取出來(lái)。經(jīng)過(guò)濾、蒸發(fā)、濃縮、灼燒后轉(zhuǎn)化為黑色氧化銅粉末，最佳配料比是Cu：NH3∶（NH4）2CO3∶催化劑為1∶5∶1∶0.3。

銅包鋼；金屬回收；銅氨液；氧化銅

中國(guó)處于加速工業(yè)化時(shí)期，經(jīng)濟(jì)正以前所未有的速度增長(zhǎng)，對(duì)有色金屬行業(yè)有巨大的需求，為了滿足強(qiáng)度和防腐，節(jié)約有色金屬，出現(xiàn)了大量復(fù)合金屬材料。銅包鋼復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域及其廣泛，同時(shí)一但商品的功能喪失，其廢棄物的綜合利用出現(xiàn)了難題。

通過(guò)借助合成氨工業(yè)中的銅氨液技術(shù)，配制一種復(fù)合無(wú)機(jī)鹽溶液，添加復(fù)合催化劑，通過(guò)催化氧化的方法將銅包鋼復(fù)合金屬中的金屬銅以絡(luò)合離子的形式溶解掉，而對(duì)內(nèi)層的鋼材料不產(chǎn)生任何影響。再通過(guò)濃縮、過(guò)濾、灼燒、冷凝等工藝過(guò)程，得到氧化銅粉末，氣體成分通過(guò)冷凝吸收過(guò)程，實(shí)現(xiàn)溶液的再生，氧化銅粉末達(dá)到G／321283G Y03－2002質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，氧化態(tài)銅可用作玻璃、陶瓷、搪瓷的綠色、紅色或藍(lán)色顏料，光學(xué)玻璃磨光劑，油類的脫硫劑，有機(jī)合成的催化劑，和稀硫酸反應(yīng)制得硫酸銅溶液可用于農(nóng)藥工業(yè)。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.1 實(shí)驗(yàn)儀器

調(diào)速攪拌器（1臺(tái)）、燒杯、玻璃棒、蒸發(fā)皿、漏斗、三角支架、蛇管冷凝器、電爐、石棉網(wǎng)、壓縮空氣袋。

1.2 實(shí)驗(yàn)藥品

銅包鋼復(fù)合材料：變壓器銅片（廢品站）；

復(fù)合催化劑：自制。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（1）清洗銅包鋼廢棄物

將廢舊的銅包鋼用毛刷去除表面污垢后，放入盛有稀鹽酸溶液的大燒杯中浸泡幾分鐘，取出再次用毛刷輕輕刷去表面雜質(zhì)，而后放入盛有氫氧化鈉溶液的大燒杯中中和附著的酸，同時(shí)利用毛刷清洗銅包鋼廢棄物，待干燥后稱重記錄數(shù)據(jù)。

（2）配制浸取液

取50ml的濃氨水放入帶有攪拌和冷凝器的三口燒瓶中中、再分別取碳酸銨固體2克，氯化銨固體0.6克根據(jù)文獻(xiàn)Cu∶NH3∶（NH4）2CO3：催化劑為1∶5∶1∶0.3。的原料質(zhì)量比充分混合，再加入適量蒸餾水約10ml攪拌，配制成透明不飽和溶液，加熱溶液至50℃，保持溫度不變。

（3）銅包鋼浸取

將清洗干凈稱重的2g銅包鋼廢棄物（含銅量約1g）緩慢放入配制好的浸取液中，并持續(xù)通入空氣，保證空氣流量在合適范圍內(nèi)，在穩(wěn)定的溫度和空氣流量下反應(yīng)4h左右，觀察反應(yīng)，并記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

將反應(yīng)4h左右的銅包鋼廢棄物取出，同時(shí)將反應(yīng)成亮藍(lán)色的溶液進(jìn)行抽濾，過(guò)濾雜質(zhì)，得到純凈的亮藍(lán)色溶液。

（4）蒸發(fā)、結(jié)晶

將過(guò)濾到的純凈的溶液倒入蒸發(fā)皿中進(jìn)行蒸發(fā)，（需注意反應(yīng)液存在過(guò)量氨水，碳酸根離子，加熱會(huì)產(chǎn)生刺激性氣體氨氣和二氧化碳，注意在通風(fēng)環(huán)境中進(jìn)行此步驟）當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)藍(lán)色結(jié)晶物的時(shí)候停止加熱，待蒸發(fā)皿溫度降至室溫時(shí)將藍(lán)色結(jié)晶物放入大試管中，加入橡皮塞連通導(dǎo)管，加熱灼燒，將導(dǎo)管通入盛有蒸餾水的燒杯中。

（5）灼燒

加熱試管，待試管中出現(xiàn)黑色物質(zhì)時(shí)，再灼燒會(huì)，待試管內(nèi)出現(xiàn)大部分黑色物質(zhì)時(shí)停止加熱，待冷卻至室溫時(shí)取出黑色物質(zhì)。

（6）成品處理

將得到的黑色氧化銅稱重，得到約1.1g產(chǎn)品，檢驗(yàn)分析。

2 工藝流程設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程結(jié)合文獻(xiàn)資料，工藝流程設(shè)計(jì)如下：首先將一定量的復(fù)合金屬置于第一個(gè)攪拌器，并加入酸溶液進(jìn)行第一次潤(rùn)洗，再放入第二個(gè)攪拌器加入堿溶液潤(rùn)洗油污，在攪拌反應(yīng)釜中加入碳酸銨和催化劑，開(kāi)動(dòng)攪拌器，同時(shí)加入金屬，并在反應(yīng)全過(guò)程中連續(xù)或間歇加入氨氣或氨水，保溫溶解完畢，過(guò)濾，濃縮，加熱分解，采取全過(guò)程常壓或微壓，灼燒可得氧化銅，廢氣采用冷卻液體噴淋吸收，回收二氧化碳和氨。工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 銅包鋼回收工藝流程圖

3 結(jié)果與討論

（1）用催化氧化氨浸法回收金屬銅，其工藝流程簡(jiǎn)單，設(shè)備的腐蝕性小，生產(chǎn)過(guò)程中安全易于操作，勞動(dòng)強(qiáng)度小。

（2）該工藝生產(chǎn)的氧化銅質(zhì)量好、純度高，質(zhì)量可達(dá)到國(guó)家工業(yè)級(jí)要求。

（3）該工藝適合不同品種銅包鋼復(fù)合金屬、工業(yè)廢銅等原料制取高純度氧化銅，所需的輔助材料價(jià)格低，易于購(gòu)買(mǎi)，而且循環(huán)使用，降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益好。

（4）工藝中無(wú)廢酸性氣體排放，整個(gè)反應(yīng)在封閉體系中進(jìn)行，對(duì)環(huán)境基本無(wú)污染。

［1］張佩華.從除銅廢水中回收硫酸銅與硝酸［J］.化學(xué)世界，1989，（11）.

［2］高志民.銅礦制取海綿銅工藝研究［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè).1988（8）.

［3］屈時(shí)漢.低品位氧化銅礦濕法治金的研究［J］.江西銅業(yè)工程，1995，（4）：1～7.

［4］楊佼庸.有色冶煉［J］.1996，（4），9.

Separation of copper coated iron composite metal using Inorganic compound

YANG Xue－lin1，CHEN Ya－peng1，CAI Zhuang－h(huán)ong2，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

河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研基金資助項(xiàng)目

楊學(xué)林（1969－），男，寧夏石嘴山人，講師，工程師，主要從事無(wú)機(jī)精細(xì)化工研究.