1、酸浸法从铁氟龙废料中回收铜周爱国，陈冬英，彭少华（赣州有色冶金研究所，江西赣州 341000）摘要：采用常压酸浸法从铁氟龙废料中回收铜，考察了初始酸浓度、浸出助剂浓度、温度、时间对铜浸出率的影响。结果表明，在常压下，初始硫酸浓度为 3.5 mol/L，助浸剂为原料质量的 15%，浸出 5 h，铜浸出率可达98%以上，浸出液中其它金属杂质含量较少。关键词：铜；铁氟龙；废料；酸浸中图分类号：TF811 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2015）06-0000-00Copper Recovery from Waste Teflon by Acid LeachingZHOU Ai-guo
2、, CHENG Dong-ying, PENG Shao-hua（Ganzhou Nonferrous Metallurgy Research Institute, Ganzhou 341000, Jiangxi, China）Abstract：Copper was recovered from waste Teflon (PTFE) by acid leaching under atmospheric pressure. The effects of initial concentration of sulfuric acid, initial concentration of assist
3、ant leaching agent, leaching temperature and time on copper leaching rate were investigated. The results show that copper leaching rate is 98% with low impurity content in leaching solution under the optimum conditions including initial concentration of sulfuric acid of 3.5 mol/L, mass fraction of a
4、ssistant leaching agent of 15%, leaching temperature of 45 , and time of 5 h.Key words：copper; Teflon (PTFE); waste; acid leaching填充铜粉使聚四氟乙烯（PTFE）复合材料的硬度、承载能力以及耐磨损性得到了极大的提高，填充铜、铅、镍的 PTFE 复合材料的磨损量比纯 PTFE 降低 12 个数量级 1-2。实际生产数据表明，PTFE 的合成、加工、二次加工和应用过程均会产生 30%50% 的 PTFE 废料，随着铁氟复合材料的大量应用，含铜废料的量也日益增多。含铜量在
5、 30%以上的 PTFE 废料是一种价值极高的铜冶炼原料，且从铁氟龙废料中回收铜符合当前国家节能减排的产业政策。当前从二次资源中回收铜等有价金属的方法主要有：氧压酸浸、氧化焙烧酸浸、氨浸、氯化浸出、微生物浸出等 3-9。本文采用酸加助浸剂直接浸出的方法回收铜，与焚烧再浸出相比，避免了含氟废气的产生。1 试验部分1.1 原材料和试剂原材料来自某铁氟龙复合材料加工厂的废料，呈黑色粉末状，细磨至-0.074 mm。废料中的铜主要以铜单质、氧化铜等形态存在。主要成分（%）：Cu 32.20、Zn 3.52、Sn 1.20、Pb 1.72、C 5.00、Fe硫酸盐酸；锌浸出率在 99%以上、且相差不大。
6、锌的标准电极电位比铜更负，所以锌优先于铜进入水溶液中。锡的浸出率都很低，因为锡容易氧化成四价锡而生成沉淀进入渣中 10-11。硝酸铅溶于水，硫酸铅不溶于水，氯化铅不溶于水，但是在有过量盐酸存在的情况会生成溶于水的络合物 11。因此硫酸作为浸出剂可以使铜与铅实现良好的分离。参照当前市场价格，理论上浸出 1 t 铜需要酸的成本（假设 +完全反应）分别为：盐酸 2 1712 392 元，硝酸 3 9095 500 元，硫酸 9221 016 元，综合考虑成本与浸出效果，选择硫酸作为浸出剂。2.2 初始酸度对浸出率的影响试验条件：温度 35 、搅拌速度 300 r/min、铁氟龙废料 200 g、硫酸
7、用量 180 g、浸出时间 6 h，分别用不同初始浓度的硫酸浸出，结果如图 1 所示。01234567830405060708090铜浸出率/%初 始 酸 度 /(molL-1)图 1 硫酸浓度对铜浸出率的影响Fig.1 Effect of concentration of sulfuric acid on copper leaching rate由图 1 可见，在硫酸用量一定的前提下，随着酸浓度的增大，铜浸出率先增大后减小。硫酸浓度在2.54.5 mol/L 范围内对铜的浸出效果好（浸出率大于 75%） ，硫酸浓度为 3.5 mol/L 时，铜浸出率最高为 84.21%。固定酸总量，当酸浓度
8、升高时，液固比变小，参与反应的固体颗粒少，固液相接触面小，浸出率降低。同时在原料颗粒表面锌会将铜离子还原成铜单质。所以当硫酸浓度大于 3.5 mol/L 时，铜浸出率随着硫酸浓度的升高而减小。2.3 浸出助剂对浸出率的影响试验条件：温度 35 、搅拌速度 300 r/min、铁氟龙废料 200 g、硫酸用量 180 g、硫酸浓度 3.5 mol/L、浸出时间 6 h，加入不同原料质量百分比的助浸剂（MnO 4-含量 1.64.8 g/L、Fe 3+含量小于 0.1 g/L 的水溶液）进行浸出，结果如图 2 所示。0510152025303540848689092949698铜浸出率/% 助 浸
9、 剂 质 量 分 数 /%图 2 助浸剂添加量对铜浸出率的影响Fig.2 Effect of initial concentration of assistant leaching agent on copper leaching rate图 2 表明，在一定初始酸浓度下，加入助浸剂使铜浸出率提高了 8 个百分点以上，并且铜的浸出率随助浸剂浓度的增加而变大。助浸剂加快铜浸出化学反应速率的主要原因是助浸剂中的离子会与铜发生下列反应：5Cu+2MnO4-+16H+5Cu 2+2Mn2+8H2O （1）Cu+2Fe3+Cu 2+2Fe2+ （2）当助浸剂添加量大于原料质量的 15%时，浸出率增大趋势
10、减弱。因为 MnO4-和 Fe3+在酸性溶液中表现强氧化性，能快速将铜将氧化成离子态，当化学反应速率达到最大时，铜浸出反应速率受扩散控制，此时增加助浸剂的量对铜浸出率提高的影响不大。2.4 浸出温度对浸出率的影响试验条件：铁氟龙废料 200 g、硫酸用量 180 g、硫酸浓度 3.5 mol/L、搅拌速度 300 r/min、浸出时间 6 h，添加原料质量 15%的助浸剂在不同温度下浸出，结果如图 3 所示。2530354045505608909294969810铜浸率/%浸 出 温 度 /图 3 浸出温度对铜浸出率的影响Fig.3 Effect of temperature on coppe
11、r leaching rate由图 3 可知，随着温度的升高，铜浸出率增大，因为升温提高了浸出化学反应的速率。当温度高于 45 时，浸出率增幅减小。说明温度大于 45 时，反应的活化能已经达到最大。2.5 浸出时间对浸出率的影响试验条件：铁氟龙废料 200 g、硫酸用量 180 g、硫酸浓度 3.5 mol/L、搅拌速度 300 r/min、浸出温度 45 ，添加原料质量 15%的助浸剂浸出不同时间，结果见图 4。12345678909294969810铜浸出率/% 浸 出 时 间 /h图 4 浸出时间对铜浸出率的影响Fig.4 Effect of time on copper leachin
12、g rate从图 4 可看出，铜浸出率随浸出时间的延长而提高，在浸出时间大于 5 h 后，随时间的增加铜浸出率增大的趋势减小，说明此时浸出反应已经接近平衡状态。考虑生产效率，选择 5 h 浸出比较好。2.6 综合试验根据单因素试验结果，确定最佳试验条件如下：铁氟龙废料 200 g、硫酸用量 180 g、硫酸浓度 3.5 mol/L、搅拌速度 300 r/min、45 、浸出时间 5 h、加原料质量 15%的助浸剂，在上述最佳试验条件下进行综合验证试验，结果如表 2 所示。表 2 综合试验结果Table 2 Results of comprehensive test浸出液/(gL -1)编号Cu
13、2+ Zn2+ Sn2+ Pb2+ Fe2+ Ni2+ Al2+ Mn2+ 铜浸出率/%1 20.61 2.40 0.005 0.009 0.063 0.006 0.005 0.026 98.702 23.73 2.53 0.007 0.017 0.075 0.009 0.006 0.034 99.073 21.07 2.46 0.005 0.015 0.068 0.007 0.005 0.029 98.65由表 2 可知，试验的重复性好，铜浸出率全都大于 98%。浸出液中主要成分为铜与锌，其它杂质含量少，有利于下一步的分离提纯。3 结论1)与硝酸和盐酸相比，使用硫酸浸出铁氟龙废料回收铜的经济
14、技术指标最好。2)助浸剂能快速将铜氧化，有效地提高了铜的浸出率。3)浸出铜的最佳工艺条件为：铁氟龙废料 200 g、硫酸用量 180 g、硫酸浓度 3.5 mol/L、搅拌速度 300 r/min、 45 、浸出时间 5 h、加原料质量 15%的助浸剂。在最佳工艺条件下铜浸出率高达 98%以上，浸出液中其它金属含量较低，有利于下一步的分离提纯。参与文献1 张招柱，薛群基，沈维长，等. 金属填充 PTFE 复合材料的摩擦磨损性能研究J. 高分子材料科学与工程，1999，15(1)：68-72.2 周劭萍. 青铜粉对聚四氟乙烯基复合材料摩擦学性能影响的研究J. 润滑与密封，2006，31(1)：9
15、4- 96.3 钟清慎，贺秀珍，马玉天，等. 铜阳极泥氧压酸浸预处理工艺研究J. 有色金属（冶炼部分） ，2014(7)：14-21.4 李运刚. 湿法处理铜阳极泥工艺研究（）J. 湿法冶金， 2000，19（1）：41-45.5 吴跃东，范兴祥，董海刚，等. 氧化焙烧酸浸法从铜浮渣中提取铜J. 有色金属（冶炼部分） ，2013（8）：5-7.6 杨显万，邱定蕃. 湿法冶金M. 北京：冶金工业出版社， 1998：239-402.7 张有新，李静，潘发芳. 空气氧化氨浸出废旧电路板中的铜J. 有色金属（冶炼部分） ，2013(1)：17-20.8 朱心明，陈茂生，宁平，等. 铜渣的湿法处理现状J. 材料导报，2013，27（增刊 2）：280-284.9 彭建蓉，李怀仁，谢天鉴，等. 铜渣氧压酸浸制备硫酸铜的研究J. 有色金属（冶炼部分） ，2013(8)：49-52.10 吴颖，陈日耀. 硫酸亚锡水解和氧化行为的研究J. 无机盐工业，1995（1）：9-11.11 大连理工大学无机化学教研室. 无机化学M. 北京：高等教育出版社， 1998：414-418.
