一种多场耦合下深度置换提铜的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种多场耦合下深度置换提铜的装置，包括阳极锌板、阴极铝板、反应槽、过滤槽、直流电源和恒温装置；所述反应槽的一侧设置有出流管，另一侧设置有入流管；所述过滤槽内通过滤网分隔成滤渣室和滤液室，所述滤液室通过循环管与入流管连通，所述循环管上设置有循环泵。本实用新型专利技术与传统锌浸液锌粉净化除铜工艺相比，采用锌板与温、流、电场相组合的方式进行目标金属置换，实现了置换后锌铜的高效分离。可使用多种控制系统直接对反应进行控制操作，具有反应彻底，锌粉消耗量降低，处理成本降低，提铜效率高、产出铜渣含量高的优点，便于后续深度处理。整体装置与工艺简单可靠，易于实现工业化生产，具有良好的经济与环保效益。

【技术实现步骤摘要】
一种多场耦合下深度置换提铜的装置
本技术涉及湿法清洁冶金
，具体涉及一种多场耦合下深度置换提铜的装置。
技术介绍
铜作为主要的有色冶金工业生产中的最为常见的金属，其离子在有色冶金废料尤其是废液中广泛存在。但由于其具有较高的生物毒性，对动植物以及生态环境有着较大的影响，因此通常在湿法有色冶金中通过各类清洁生产方法将其进行分离与提取。目前在冶金废液中提铜的方法主要有锌粉置换，萃取分离，电积等。其中对于金属提取最广泛的工艺当属锌粉置换，即利用锌的活性远大于铜，加入的锌粉作为微电池的阳极溶入液相，在溶液中发生置换作用，继而向溶液深处扩散并参与溶液的对流运动,使活性较差的金属铜置换出来。传统的直接锌粉置换存在很多问题，如反应速度慢；制得的铜表面较疏松，表面容易吸附锌粉颗粒，杂质难于洗净等；搅拌使铜渣聚集成团时，易把锌粉包夹在铜渣颗粒内，加上硫酸锌溶液一起被包夹，得到的铜渣纯度较低，进一步造成锌粉反应并不完全，使得锌粉消耗量大，难以满足一般精炼铜生产的质量要求；而电积法提铜能够有效地回收Cd，Zn，Cu等有价金属，得到纯度很高的产品铜渣，但工艺流程长、工序多，且必须要有一系列的电解系统，投资成本很高，投资回收期较长，同时电解沉积过程电耗较高，周期长，电流效率不高，一般用于锌粉置换后粗铜的精炼。铜浸出液的萃取分离适用于低浓度铜的提取，且其对有机试剂的要求相对较高。为此寻找一种操作简单，提铜效率高且产品纯度高又对环境影响小的工艺方法十分必要。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于针对传统锌粉置换提铜工艺中存在的锌粉消耗量大、原料要求高、流程长、成本高、产品纯度不高的问题，提供一种操作简单、成本低、提铜效率高、产品铜渣的纯度高、易于工业化的多场耦合下深度置换提铜的装置。本技术通过以下技术手段解决上述问题：一种多场耦合下深度置换提铜的装置，包括阳极锌板、阴极铝板、反应槽、过滤槽和直流电源；所述阳极锌板和阴极铝板分别插接在反应槽的两侧且二者通过导线与直流电源电连接；所述反应槽的一侧侧壁底部设置有出流管，另一侧侧壁顶部设置有入流管，反应槽外部设置有恒温装置；所述过滤槽设置在反应槽出流管的一侧，过滤槽内通过滤网分隔成上下布置的滤渣室和滤液室，所述滤渣室与出流管连通，所述滤液室通过循环管与入流管连通，所述循环管上设置有循环泵。进一步，所述反应槽顶部的一侧并列设置有溢流槽。进一步，所述恒温装置为外套于反应槽的电加式恒温加热箱或均布于反应槽外壁的电加热式加热片。进一步，所述阳极锌板和阴极铝板的厚度一致，均控制在0.3-0.8毫米。进一步，所述阳极锌板与阴极铝板的间距为2-6厘米。进一步，所述反应槽内设置有用于卡接固定阳极锌板和阴极铝板的极板卡槽。进一步，阳极锌板的纯度为85—95％，阴极铝板的纯度为80％-99％，阴极铝板与阳极锌板的面积比为0.8-1.2:1。本技术的有益效果：本技术的多场耦合下深度置换提铜的装置，包括阳极锌板、阴极铝板、反应槽、过滤槽和直流电源；所述阳极锌板和阴极铝板分别插接在反应槽的两侧且二者通过导线与直流电源电连接；所述反应槽的一侧侧壁底部设置有出流管，另一侧侧壁顶部设置有入流管，反应槽外部设置有恒温装置；所述过滤槽设置在反应槽出流管的一侧，过滤槽内通过滤网分隔成上下布置的滤渣室和滤液室，所述滤渣室与出流管连通，所述滤液室通过循环管与入流管连通，所述循环管上设置有循环泵。本技术与传统锌浸液锌粉净化除铜工艺相比，采用锌板与温、流、电场相组合的方式进行目标金属置换，实现了置换后锌铜的高效分离。可使用多种控制系统直接对反应进行控制操作，具有反应彻底，锌粉消耗量降低，处理成本降低，提铜效率高、产出铜渣含量高的优点，便于后续深度处理。整体装置与工艺简单可靠，易于实现工业化生产，具有良好的经济与环保效益。另一方面，本申请还提供了一种采用上述装置进行深度置换提铜的方法，包括如下步骤：S1：将含铜锌的待置换料液添加到反应槽中；S2：设置反应条件：调节料液循环速度、调节pH值以及调节反应温度；S3：阳极锌板和阴极铝板在反应槽内自然反应1-5小时后开启电场辅助进行深度置换反应，耦合电场后的反应时间为2-4小时；S4：通过过滤槽进行固液分离后收集反应后的铜渣。进一步，料液循环速度控制在100-500ml/s，pH控制在1-5，反应温度控制在40-80℃。由于该方法采用上述的装置，具有与上述装置相应的技术效果，兹不赘述。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述。图1为本技术装置的俯示意图；图2为反应槽的结构示意图。具体实施方式以下将结合附图对本技术进行详细说明，如图1-2所示：本技术提供了一种多场耦合下深度置换提铜的装置，包括反应槽3、阳极锌板1、阴极铝板2、过滤槽4和直流电源5。所述反应槽3顶部的一侧并列设置有带溢流管的溢流槽12，反应槽3内部的两侧设置有极板卡槽。所述反应槽3的一侧侧壁底部设置有出流管6，另一侧侧壁顶部设置有入流管7。所述反应槽的外部设置有恒温装置8，所述恒温装置为外套于反应槽的电加式恒温加热箱或均布于反应槽外壁的电加热式加热片，本实施例中，恒温装置为外套于反应槽的电加式恒温加热箱，通过恒温加热箱可对反应过程进行恒温控制。所述阳极锌板1和阴极铝板2分别插接固定在两侧的极板卡槽内，阳极锌板1和阴极铝板2通过导线与直流电源5电连接，直流电源可对反应过程提供辅助电场。所述阳极锌板和阴极铝板的厚度一致，均控制在0.3-0.8毫米；阳极锌板与阴极铝板的间距为2-6厘米。阳极锌板的纯度为85—95％，阴极铝板的纯度为80％-99％，阴极铝板与阳极锌板的面积比为0.8-1.2:1。所述过滤槽4设置在反应槽出流管的一侧，过滤槽4内通过滤网9分隔成上下布置的滤渣室401和滤液室402，所述滤渣室401与出流管6连通，所述滤液室402通过循环管10与入流管7连通，所述循环管10上设置有循环泵11，循环泵对料液进行循环抽送，可使反应过程处于循环流场中。本实施例还公开一种采用上述装置进行深度置换提铜的方法，包括如下步骤：S1：将含铜锌的待置换料液添加到反应槽中；S2：设置反应条件：调节料液循环速度、调节pH值以及调节反应温度；料液循环速度控制在100-500ml/s，pH控制在1-5，反应温度控制在40-80℃；S3：阳极锌板和阴极铝板在反应槽内自然反应1-5小时后开启电场辅助进行深度置换反应，耦合电场后的反应时间为2-4小时；S4：通过过滤槽进行固液分离后收集反应后的铜渣。具体来说，通过上进下出的循环流场湍流引发表层铜渣与内层锌板自然剥落，并在反应槽底部随料液流出并通过过滤槽进行固液分离并收集。本技术与传统锌浸液锌粉净化除铜工艺相比，采用锌板与温、流、电场相组合的方式进行目标金属置换，实现了置换后锌铜的高效分离。可使用多种控制系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多场耦合下深度置换提铜的装置，其特征在于：/n包括阳极锌板、阴极铝板、反应槽、过滤槽和直流电源；/n所述阳极锌板和阴极铝板分别插接在反应槽的两侧且二者通过导线与直流电源电连接；/n所述反应槽的一侧侧壁底部设置有出流管，另一侧侧壁顶部设置有入流管，反应槽外部设置有恒温装置；/n所述过滤槽设置在反应槽出流管的一侧，过滤槽内通过滤网分隔成上下布置的滤渣室和滤液室，所述滤渣室与出流管连通，所述滤液室通过循环管与入流管连通，所述循环管上设置有循环泵。/n

【技术特征摘要】
1.一种多场耦合下深度置换提铜的装置，其特征在于：
包括阳极锌板、阴极铝板、反应槽、过滤槽和直流电源；
所述阳极锌板和阴极铝板分别插接在反应槽的两侧且二者通过导线与直流电源电连接；
所述反应槽的一侧侧壁底部设置有出流管，另一侧侧壁顶部设置有入流管，反应槽外部设置有恒温装置；
所述过滤槽设置在反应槽出流管的一侧，过滤槽内通过滤网分隔成上下布置的滤渣室和滤液室，所述滤渣室与出流管连通，所述滤液室通过循环管与入流管连通，所述循环管上设置有循环泵。


2.根据权利要求1所述的多场耦合下深度置换提铜的装置，其特征在于：所述反应槽顶部的一侧并列设置有溢流槽。


3.根据权利要求2所述的多场耦合下深度置换提铜的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾伟志，丁文杰，晏阳，刘山，李博，李垦，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：新型
国别省市：湖南;43