王吉華，阮 瓊

(云南師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，云南 昆明 650500)

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要材料、試劑與儀器

石膏渣：取自云南紅河某化工廠，為石灰處理含銅酸性廢水產(chǎn)生的沉淀渣，主要成分見(jiàn)表1。銅主要以堿式硫酸銅、氫氧化銅形式存在，有少量氧化銅。

表1 含銅石膏渣主要成分 %

試驗(yàn)試劑：氨水、硫化鈉、鹽酸、硝酸、雙氧水、碘化鉀、碘、硫代硫酸鈉、可溶性淀粉等，均為分析純。

試驗(yàn)儀器：85-2型恒溫磁力攪拌器，江蘇國(guó)華儀器有限公司；CP224C型電子天平，奧豪斯儀器上海有限公司；SHZ-D型水循環(huán)真空泵，河南鞏義市予華儀器有限公司；托盤天平、抽濾瓶、滴定管、移液管、容量瓶等儀器。

1.2 試驗(yàn)原理與方法

石膏渣中，銅主要以氫氧化銅、堿式硫酸銅形式存在，少量以氧化銅形式存在，可用硫酸或氨水浸出。若用硫酸浸出，廢渣中的氫氧化鐵、氫氧化鈣等也會(huì)參與反應(yīng)，不僅消耗大量硫酸，也會(huì)有大量三價(jià)鐵進(jìn)入浸出液，影響后續(xù)銅的回收。而氨水是銅的良好配合劑，可與銅配合將銅浸出，且鈣、鐵等雜質(zhì)會(huì)留在渣中，進(jìn)入溶液中的銅再用硫化鈉沉淀回收。化學(xué)反應(yīng)如下：

取一定質(zhì)量石膏渣，磨細(xì)至全部過(guò)100目篩，混勻，加一定量適當(dāng)濃度氨水?dāng)嚢瑁磻?yīng)后過(guò)濾，濾液中加入適量硫化鈉沉淀銅，過(guò)濾，沉淀母液加氨水調(diào)濃度后返回浸出。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 銅的浸出

氨水易揮發(fā)，且易與銅發(fā)生配合反應(yīng)，所以試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。

2.1.1 氨水濃度對(duì)銅浸出的影響

石膏渣質(zhì)量100 g，液固體積質(zhì)量比5/1，攪拌速度250 r/min，浸出時(shí)間15 min，氨水質(zhì)量濃度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 氨水質(zhì)量濃度對(duì)銅浸出率的影響

由表2看出：隨氨水濃度升高，銅浸出率提高；氨水質(zhì)量濃度升高至80 g/L以后，銅浸出率提高幅度不大并趨于穩(wěn)定。氨水易揮發(fā)，升高濃度會(huì)使損失加大，也會(huì)加重環(huán)境污染，所以，確定氨水質(zhì)量濃度以80 g/L為宜。

2.1.2 浸出時(shí)間對(duì)銅浸出的影響

石膏渣質(zhì)量100 g，氨水質(zhì)量濃度80 g/L，攪拌速度250 r/min，液固體積質(zhì)量比5/1，浸出時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 攪拌時(shí)間對(duì)銅浸出率的影響

由表3看出：浸出前25 min，隨浸出時(shí)間延長(zhǎng)，銅浸出率明顯提高；25 min后再延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，銅浸出率提高不明顯。綜合考慮，確定適宜的浸出時(shí)間為25 min。

2.1.3 液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出的影響

石膏渣質(zhì)量100 g，氨水質(zhì)量濃度80 g/L，攪拌速度250 r/min，浸出時(shí)間25 min，液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 液固體積質(zhì)量比對(duì)銅浸出率的影響

由表4看出：液固體積質(zhì)量比較小時(shí)，礦漿濃度較高、流動(dòng)性較差，反應(yīng)物之間接觸不充分，影響銅的浸出；隨液固體積質(zhì)量比增大，銅浸出率明顯提高；液固體積質(zhì)量比增大至4/1后，銅浸出率提高不明顯。液固體積質(zhì)量比增大，氨水用量增加，設(shè)備利用率降低，生產(chǎn)成本增加，所以，確定適宜的液固體積質(zhì)量比為4/1。

2.1.4 攪拌速度對(duì)銅浸出的影響

石膏渣質(zhì)量100 g，氨水質(zhì)量濃度80 g/L，液固體積質(zhì)量比4/1，浸出時(shí)間25 min，攪拌速度對(duì)銅浸出率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 攪拌速度對(duì)銅浸出率的影響

由表5看出，攪拌速度對(duì)銅的浸出影響較大：低速攪拌時(shí)，石膏渣在氨水中容易結(jié)塊、分散不好，反應(yīng)物之間接觸不充分，銅浸出率較低；隨攪拌速度增大，石膏渣分散得更均勻，與浸出劑的接觸更充分，銅浸出率逐步提高；攪拌速度為300 r/min時(shí)，銅浸出率達(dá)91.4%；再增大攪拌速度，銅浸出率變化不大。綜合考慮，確定適宜的攪拌速度為300 r/min。

2.1.5 綜合浸出試驗(yàn)

石膏渣質(zhì)量2.0 kg，粒徑小于0.15 mm，混勻，均分為5份。浸出條件：氨水質(zhì)量濃度80 g/L，液固體積質(zhì)量比4/1，攪拌速度300 r/min，攪拌時(shí)間25 min，室溫。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。可以看出，浸出效果較好。

表6 綜合浸出試驗(yàn)結(jié)果

2.2 浸出液中銅的硫化沉淀

2.2.1 Na2S質(zhì)量濃度對(duì)CuS沉降效果的影響

石膏渣氨浸液體積1 000 mL，銅質(zhì)量濃度1 551 mg/L，室溫?cái)嚢钘l件下，以6 mL/min速度滴加與溶液中銅等物質(zhì)的量的Na2S溶液，滴完后攪拌反應(yīng)1 min，考察Na2S質(zhì)量濃度對(duì)CuS沉降效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 Na2S質(zhì)量濃度對(duì)CuS沉降效果的影響

試驗(yàn)過(guò)程中觀察到：Na2S質(zhì)量濃度越低，CuS沉淀顆粒越大，沉降速度越快，漿體過(guò)濾越容易；反之，CuS沉淀顆粒細(xì)小，沉降速度緩慢，漿體過(guò)濾困難。綜合考慮Na2S滴加時(shí)間、CuS沉降時(shí)間及漿體過(guò)濾速度，確定Na2S質(zhì)量濃度以100 g/L為宜。

沉淀的CuS不能在氨水中長(zhǎng)期存在，須盡快過(guò)濾并洗滌，否則會(huì)被溶解：

2.2.2 Na2S滴加速度對(duì)CuS沉降效果的影響

石膏渣氨浸液體積1 000 mL，銅質(zhì)量濃度1 551 mg/L，室溫、攪拌條件下以不同速度滴加與銅等物質(zhì)的量、質(zhì)量濃度為100 g/L的Na2S溶液19 mL，滴完后再攪拌反應(yīng)1 min，考察Na2S滴加速度對(duì)CuS沉降效果的影響。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 Na2S滴加速度對(duì)CuS沉降效果的影響

攪拌條件下，溶液中滴加一定質(zhì)量濃度Na2S，滴加速度越慢，溶液中局部S2-質(zhì)量濃度越低，CuS沉淀顆粒越大，沉降速度越快；反之，CuS沉淀顆粒細(xì)小，沉降速度緩慢，漿體過(guò)濾困難。綜合考慮，確定Na2S滴加速度以9 mL/min為宜。

2.2.3 氨水的循環(huán)使用

表9 氨水循環(huán)浸出效果

3 結(jié)論

石灰處理酸性含銅廢水產(chǎn)生的石膏渣中含有一定量銅，用質(zhì)量濃度80 g/L的氨水浸出是可行的，適宜條件下，銅浸出率達(dá)91%左右。浸出液中的銅可用100 g/L的Na2S溶液沉淀，銅回收率接近100%。方法簡(jiǎn)單易行，可用于從類似石膏渣中回收銅，回收效果較好。