[发明专利]一种具有吸附功能的螯合树脂用于回收钴铜矿石中铜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及螯合树脂，尤其涉及一种具有吸附功能的螯合树脂用于回收钴铜矿石中铜的方法。

背景技术

样品中重金属离子的回收利用有许多种方法也多种多样，包括化学沉淀法、膜分离法、离子交换树脂法、生物吸附、螯合吸附材料富集法等。以上几种方法中，最常见的就是化学沉淀法，但这种方法针对浓度高的铜离子具有较好的去除能力，而在低浓度中效果不佳；膜分离法的成本较高，经济效应不高；离子交换树脂法虽然克服了以上两种难题，但由于其对金属离子的选择性不高，因此其使用也受到了一定的限制；相较于前面几种方法，螯合树脂就具有了价格低廉、操作简单、富集能力强、选择性高等独特的优势。

钴铜矿中富含铜，钴的含量相对较少，同时也存在其他少量重金属如Ni，Zn等；铜目前作为广为应用的优质元素活跃在各个领域，包括电气行业、轻工业、机械制造业、电子行业等，因此当今铜仍然被认为是一种很重要的战略金属。采取有效措施对铜矿中铜进行回收利用，具有重大意义。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有吸附功能的螯合树脂用于回收钴铜矿石中铜的方法，采用本发明的方法能有效实现吸附和回收钴铜矿中的铜。

为了达到上述技术目的，本发明提供一种具有吸附功能的螯合树脂用于回收钴铜矿石中铜的方法，包括：

1)、将氯球浸泡在反应溶剂中，直至氯球充分溶胀；

2)、在步骤1)的所得物中加入作为配体的碳酰肼，以金属钠为催化剂，在氮气保护的条件下于70～100℃下搅拌反应9～12h(最佳条件为90℃下搅拌反应12h)，其中，所述碳酰肼与氯球的反应摩尔比为3：1；

3)、过滤步骤2)的所得物，用反应溶剂进行洗涤至洗涤液呈无色，然后依次用蒸馏水、乙醇、丙酮、乙醚洗涤；在50℃真空干燥至恒重，得到具有吸附功能的螯合树脂(简称PS-DU)；

4)、将1mgPS-DU中加入pH值为3.0～5.0(最佳pH值为3.5)的醋酸-醋酸钠缓冲溶液(简称为HAc-NaAc缓冲溶液)0.6～1.0ml浸泡12～14h；

5)、准确称取8～11g一定量的矿石样品于250mL烧杯中，加50％硝酸15～25mL加热溶解20～30min，然后加入90％硫酸5～15mL，继续加热蒸发冒大量三氧化硫的烟，赶尽硝酸，冷却后，加水煮沸，使盐类溶解冷却后过滤，定容到250mL容量瓶中；

6)、在消解后的母液中加入所得物(包括溶胀后PS-DU及剩余的醋酸-醋酸钠缓冲溶液)，于恒温振荡吸附直至吸附平衡(吸附平衡的时间约为12～14h)；过滤，得吸附平衡后的PS-DU；

7)、将吸附平衡后的PS-DU用pH值为3.0～5.0(最佳pH值为3.5)的HAc-NaAc缓冲溶液洗涤后，再用去离子水洗涤数次，晾干至恒重后浸泡(需完全浸没)在质量浓度为10～15％(最佳质量浓度为12％)的H₂SO₄溶液中进行振荡解吸；当H₂SO₄溶液中的铜离子浓度不变时即达到吸附平衡，得解吸后溶液；将解吸后溶液过滤，所得滤液用硫酸调到一定pH后加入一定量的铁从而产生置换出铜；过滤，所得的滤饼依次经水洗、干燥，得铜成品。

较佳地，在步骤1)中，甲苯作为反应溶剂。

较佳地，在步骤1)中，氯球与甲苯的用量比为：20.0mg：20～30ml。

较佳地，在步骤2)中，搅拌转速为150～200rmp(最佳转速为200rmp)。

较佳地，在步骤6)中，在50～250ml消解后的母液中加入由1gPS-DU制备而得的所得物(主要物为：溶胀后PS-DU)。

较佳地，在步骤7)中，滤液用硫酸调到pH为1.7～2.2(最佳pH值为1.9)，铁粉用量为理论用量(与滤液中铜离子物质的量相同)的1.7～2.1倍(最佳铁粉用量为理论用量的1.7倍)。

发明人在发明过程中，针对钴铜矿消解后复杂的体系(含有钴、镍等重金属离子，还含有多种其他离子)，再结合金属离子的价电子层结构与配体的空间配位效应和电子效应，通过量子化学的计算筛选实现对目标配体的快速理论筛选，然后根据挑选出的配体设计出一系列的合成路线，并进行改性。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、本发明制得的螯合树脂很高的机械强度和物理稳定性，制备简单易行；

2、本发明方法制得的螯合树脂能专一性地吸附钴铜矿中的铜，能很好地回收铜用于工业生产，回收率高，具有很大的经济价值；