[发明专利]利用铋黄铜废料直接电解制取阴极铜的方法

说明书

本发明公开了一种利用铋黄铜废料直接电解制取阴极铜的方法。该方法以铋黄铜废料熔铸成的金属板为阳极，钛板为阴极，在碱性络合物电解液体系下进行电解精炼。利用在碱性条件下，铋离子不与络合剂络合，而是发生水解，水解产物进入阳极泥。铜、锌离子均可与络合剂形成络合离子，但锌络离子的电位低于铜络离子，控制电流密度使阴极只有铜络离子电化学还原，锌络离子留在电解液中，结果阴极只有铜的析出得到阴极铜。该方法工艺流程短、设备简单、操作简便，所用络合剂无毒无味无污染，对环境友好。

技术领域

本发明涉及一种制取电解铜的方法，特别是涉及一种利用电解工艺从含铜络合物离子中析出沉积铜的方法，还涉及一种从铋黄铜废料中提炼铜的方法，应用于铜电解精炼法技术和铜二次资源循环利用技术领域。

背景技术

黄铜是由铜和锌组成的二元合金，具有良好的机械、物理和工艺性能，因而在各工业领域得到广泛应用。为了改善黄铜机械加工时的切削性能，通常需在黄铜中添加合金元素，其中铅被认为是最好的添加元素，由此得到的铅黄铜是目前应用最广泛的铜合金，约占全部铜合金的80％，我国铅黄铜的年产量有数百万吨。然而，铅黄铜中的铅对人体和环境有很大的危害，尤其是铅黄铜用以制作饮用水系统中的管道、龙头、阀门等器件时，铅在水中的溶出将会严重威胁人类的健康。随着人们对自身健康的重视和环保意识的提高，各国政府相继出台了禁止或限制铅黄铜产品使用的法律法规，研发和使用替代铅元素加入的环保型易切削黄铜已成铜合金生产行业的必然趋势。

国内外研究的几种替代铅的黄铜添加元素中，铋具有无毒、对人体和环境无害，物理和化学性质与铅相似，因而成为铅的理想替代元素。研究结果表明，在黄铜中适当添加铋元素得到的铋黄铜其切削性能接近于铅黄铜，因此近年来铋黄铜的生产规模越来越大，部分领域铋黄铜已取代铅黄铜的使用。随着国家环保要求的进一步提高，铋黄铜使用的范围会进一步扩大。

伴随铋黄铜合金材料的逐渐使用，机加工过程会产生更多的铋黄铜废切屑。另一方面，铋黄铜制品使用一定年限后，由于腐蚀、损坏和自然淘汰等原因，成为废弃物，若随意丢弃上述废旧铋黄铜，不仅污染环境，更是浪费了有限的金属资源。随着铋黄铜产量的提高，废旧铋黄铜合理处置问题愈发显现出来。

废旧黄铜再生利用的方法主要有：

1.直接利用，将废旧黄铜经分拣归类、配料、熔炼、浇铸等环节后，生产不同牌号的黄铜；

2.间接利用，将废旧黄铜经火法处理铸成阳极铜，然后电解精炼成阴极铜。

由于产生黄铜废料的厂家和回收废旧黄铜的商户对不同牌号的黄铜不重视分类堆放，混杂严重，加之分拣与鉴别手段落后，成分不同的废旧黄铜很难直接熔炼成合格的牌号黄铜锭，造成目前废旧黄铜直接利用率低的局面。间接利用法通过火法精炼和电解精炼的步骤生产阴极铜，对原料的适应性广，不同牌号的废旧黄铜均可作为原料，用该法处理回收废旧黄铜占60％以上。

间接利用法处理废旧黄铜，即用冶炼方法制取阴极铜时，铋是冶炼过程的有害元素。火法精炼时，铋易氧化成Bi₂O₃，Bi₂O₃不与二氧化硅造渣，也不与苏打造渣，因此火法精炼较难除铋。以硫酸铜—硫酸为电解液体系进行电解精炼时，铋以三价离子状态进入溶液。由于铋的电位与铜的电位接近，铜在阴极沉积时，铋容易随铜在阴极析出。为了保证阴极铜的质量，各冶炼企业对阳极中铋的含量有严格控制的要求，最高不超过0.06％。易切削铋黄铜中铋的含量一般在0.1％-5％之间，远超出阳极铜对铋含量的控制要求。为了避免高铋含量的废铜混入一般再生铜冶炼生产线，影响阴极铜产品质量，再生铜冶炼企业一般拒绝接受废旧铋黄铜作为原料。因此，铋黄铜废料的再生冶炼必须单独处理，如何有效分离铋、锌和铜元素，成为亟待解决的技术问题。

发明内容