[发明专利]一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺

说明书

技术领域

本发明属化工技术领域。涉及一种采用离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺。

背景技术

在生产硝酸铜催化剂时会产生大量的铜氨废水。废水中主要含有铜约5g/L，含氨约5g/L。

目前铜氨废水提取铜的方法有很多，常用的方法有：萃取法，离子交换法。采用萃取的方法吸取铜离子时，但该方法难以实现废水的达标排放而且会对萃取剂的处理造成二次污染；采用传统有机骨架离子交换剂吸附废水中的铜离子，由于受离子交换剂品种及性能的限制，运行成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，是提供一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，该方法收率较高、成本较低。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺，该方法包括如下步骤：

(1)废水的预处理：

将铜氨废水送入pH调节釜调节pH值至2～3，使废水的铜以离子形式存在，同时沉淀废水中的硅及铁离子，经沉淀、过滤后去除硅酸和Fe(OH)₃，滤液送入中间水槽；

(2)铜离子的吸附：

将中间水槽中的废水送入由n-1根串联的离子交换柱吸附Cu²⁺离子，n取3～10中的自然数，相邻两根离子交换柱之间设有可调节pH值的槽，保持pH值在1.5～3，第n-1根离子交换柱的出水口检测Cu²⁺离子的浓度，第n-1根离子交换柱的出水口流出的液体即为Cu²⁺离子达到排放标准的废水；

(3)铜离子解吸与树脂的再生：

当第n-1根离子交换柱的出水口的Cu²⁺离子浓度达到0.5mg/L时，

将第1根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱断开；

第n根离子交换柱与其它n-2根离子交换柱串联，第2根离子交换柱变为第1根离子交换柱，第3根离子交换柱变为第2根离子交换柱，以此类推，直至第n根离子交换柱变为第n-1根离子交换柱，返回步骤(2)；

同时，原始第1根离子交换柱进行中间水槽-除铜柱-中间水槽的循环吸附，循环时间2～3小时；循环吸附结束后，将原始第1根离子交换柱按如下程序进行再生：用去离子水进行第一次清洗-用8～15％(w/w)的硝酸溶液进行再生-用去离子水进行第二次清洗；清洗完全后的原始第1根离子交换柱变为第n根离子交换柱待用；收集再生流出液，再生液即为高浓度的硝酸铜溶液；

(4)固体硝酸铜的制备：

将步骤(3)收集到的再生流出液，在65～80℃、真空条件下浓缩，然后冷却结晶析出固体硝酸铜，经离心分离得到硝酸铜三水化合物晶体；

其中，步骤(3)中所述离子交换柱内装填有活性烷基化硅胶，具体参见专利“活性烷基化硅胶及其制备方法”(200510038744.3)。所述的活性烷基化硅胶优选为SICU吸附剂(购自于南京合一有限责任公司)。采用SICU离子交换树脂相对传统的离子交换树脂在产品性能上具有非常显著的优点：a、具有良好的吸附解吸线(即穿漏-饱和、解吸液流出的时间呈线性关系)，可以实现在离子交换柱中的离子交换树脂全饱和后再生的同时不会出现穿漏，使设备的体积和投资可以减少1/3以上；b、对铜离子具有高的吸附选择性，在多种阳离子存在的废水中，只吸附铜离子，基本不吸附其他阳离子，而普通离子交换剂对阳离子都会有一定的吸附性，选择性不是很高；c、膨胀率小，可以实现高频率的吸附再生循环操作而不出现结构性破坏，一般吸附再生频率在6次/24小时以上，而普通树脂限制在1次/24小时左右，这也可使材料的使用量和损耗减少1/3以上。

步骤(1)中，所述的铜氨废水通过负压亚沸蒸氨的方式去除废水中的氨。

步骤(3)中，所述的第一次清洗使用去离子水的量为3～4倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗30～40分钟；所述的第二次清洗使用去离子水的量为6～8倍柱体积，先逆洗20～30分钟，再顺洗60～70分钟。

步骤(4)中，所述的真空条件为系统真空度≥50％。

其中，上述工艺采用在线Cu²⁺离子检测仪和可编程控制器控制所有阀门、压力和流量的自动操作方式。

有益效果：本发明的离子交换法从铜氨废水中提取铜的工艺可直接从废水中提取铜离子，系统采用在线检测和自动控制，有效保证了废水达标排放，采用本发明工艺处理后的废水中铜含量小于0.5毫克/升，金属回收率可达到99.5％，回收铜的纯度可达99％。与传统的离子交换系统相比，本发明工艺操作简单，运行成本低，可获得更高纯度的硝酸铜和降低一倍以上的蒸气消耗。