① 怎样提取硫酸铜水的铜
硫酸铜溶液中加入铁单质可以将其中的铜置换出来:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu
除此之外只要金属活动性强于铜的金属放入硫酸铜溶液都可以置换出铜
② 水中含有硝酸和铜,如何将水中的铜提炼出来呢
逝血血统的回答基本上正确。
补充一下。在有硝酸存在的情况下这样分离铜有困难。可以先用过量的氢氧化钠将铜全部以氢氧化铜的形式沉淀出来,过滤并用水洗涤滤饼。将滤饼溶于适量的盐酸中,然后用锌粉(细的)将铜置换出来。
不过,不建议用铁,特别是铁钉,哈。表面积太小,置换出来一点铜之后,铁就被盖住了,反应也就停止了。
③ 纯度42.6%的金块提纯,需要哪些设备怎么操作
个人可以完成。
先要看你这个金块是什么合金?如果是铜,铜溶于硝酸,金不溶。可用硝酸把合金放入硝酸,不溶物即金,纯度在94%以上。
化学方法
1。剥金液与氰化物配合,保证能选择性的仅把金剥到溶液里;然后再锌片还愿,酸去锌,滤金渣火法提纯。此法速度快且可保证金能99%以上回收。剥金液其实就是氧化剂,普通用硝基苯类物质及一些助剂,但现在有无硝类,不过是人家的技术秘密。
2。三价铁+稀硫酸+硫脲,此法速度较慢,且一次只能有约80%的回收率,但胜在安全。 如果你已经溶在王水里了,记得一定不要用铁,锌,铝等还原,那样得先把酸反应完才行吧!且得到的金纯度低。专业的办法是:缓慢加入筛过的亚硫酸氢钠细粉(200目以上)还原,搅拌,直致看不到海绵状的暗红色金粉生成,再缓慢加入稀的聚丙烯酰胺液絮凝,沉淀,过滤,然后火烧即可,得金纯度在99%以上。 锌是一种蓝白色金属。密度为7.14克/立方厘米,熔点为419.5℃。在室温下,性较脆;100~150℃时,变软;超过200℃后,又变脆。 锌的化学性质活泼,在常温下的空气中,表面生成一层薄而致密的碱式碳酸锌膜,可阻止进一步氧化。当温度达到225℃后,锌氧化激烈。燃烧时,发出蓝绿色火焰。锌易溶于酸,也易从溶液中置换金、银、铜等。
3.氰化法提金工艺 氰化法提金工艺是现代从矿石或精矿中提取金的主要方法。氰化法提金工艺包括:氰化浸出、浸出矿浆的洗涤过滤、氰化液或氰化矿浆中金的提取和成品的冶炼等几个基本工序。我国黄金矿山现有氰化厂基本采用两类提金工艺流程,一类是以浓密机进行连续逆流洗涤,用锌粉置换沉淀回收金的所谓常规氰化法提金工艺流程(CCD法和CCF法),另一类则是无须过滤洗涤,采用活性炭直接从氰化矿浆中吸附回收金的无过滤氰化炭浆工艺流程(CIP法和CIL法)。
4混汞黄金提纯法 这是一种古老的黄金提纯方法,只要有耐心,可以提到很高的纯度,具体方法如下:1. 汞齐化黄金+汞+水不断研磨,直到无黄金颗粒为止,黄金与汞生成金属间化物。2. 加硫将硫磺粉与已汞齐化的金研磨混合3. 空气中加热培烧此时,多余的汞挥发,贱金属首先生成金属硫化物,后期生成金属氧化物4. 多次重复以上操作5. 加硼砂熔化成金锭贱金属氧化物与硼砂反应生成低熔点物质,浮于液体上层,纯金在底部 采用此方法要防止汞蒸汽中毒 古代因为没有硝酸硫酸等化学药品,只能采用以上方法,现在我们可以将以上方法改进 1. 充分汞齐化2. 多次加硝酸去杂3. 熔化4. 黄金纯度处决于汞齐化的充分度和硝酸去杂的彻底度,如果处理得好。黄金纯度可达99%以上。 本方法适合用汞捕收的粗颗粒金的处理
5王水:有的湿法黄金提纯工艺均采用王水溶金,再加入还原剂将金还原,或如入掩蔽剂络合干扰物质,再进行萃取的方法,这需要消耗大量的还原剂或萃取剂,成本较高。本发明突破了传统工艺,采用将含金王水直接加热蒸发,结合酸洗除杂,高温熔炼等简单提纯工艺,得到高品质黄金。与现有技术相比,本发明具有产品纯度高,生产成本低,工艺简单实用的特点。 一种湿法提纯黄金工艺,它是将粗金置于容器中,加入新配制的王水淹没粗金,然后加热溶解15~25分钟,若粗金未溶完,可再加入王水重复溶解,直至溶解完全,取下冷却,略加水冲洗器壁,过滤,用水洗至滤纸无黄色,滤液与洗液合并,其特征在于:将所得溶液加热蒸发至干,金泥即析出,取下冷却后,加入浓盐酸浸没金泥,用水吹洗杯壁并重复蒸干,取下冷却后,加入1∶1的盐酸溶液煮洗1~2次,加入的盐酸能淹没金泥即可,此时溶液基本无黄色,过滤,用水洗至金泥无氯离子存在,将金泥转入另一容器中,再用1∶1的硝酸溶液煮洗1~2次,硝酸的加入量也是以能淹没金泥即可,过滤,洗净,烘干,将金泥放入磁坩埚中,加入少量硼砂,在1000~1100℃熔炼成纯净的金块。
④ 含铜电镀废水的处理有哪些方法
1.1
中和沉淀法
目前国内常采用化学中和法、混凝沉淀法处理含铜综合电镀废水,在对废水中的酸、碱进行中和的同时,铜离子形成氢氧化铜沉淀,然后再经固液分离装置去除沉。单一含铜废水在pH值6.92时,就能使铜离子沉淀去除而达标,一般电镀废水中的铜与铁共存时,控制pH值在8~9,也能使其达到排放标准。然而对既含铜又含其它重金属及络合物的混合电镀废水,铜的去除效果不好,往往达不到排放标准,主要是因为此方法的处理实质是调节废水pH值,而各种金属最佳沉淀的pH值不同,使得去除效果不好;再者如果废水中含有氰、铵等络合离子,与铜离子形成络合物,铜离子不易离解,使得铜离子不能达标排放。特别是对含有氰的含铜混合废水经处理后,铜离子的浓度和CN-的浓度几乎成正比,只要废水中的CN-存在,出水中的铜离子浓度就不会达标[1]。这就使得利用中和沉淀法处理含铜混合废水的出水效果不好,特别是对于铜的去除效果不佳。
1.2硫化物沉淀法
硫化物沉淀法处理重金属废水具有很大的优势,可以解决一些弱络合态重金属不达标的问题,硫化铜的溶解度比氢氧化铜的溶解度低得多,而且反应的pH值范围较宽,硫化物还能沉淀部分铜离子络合物,所以不需要分流处理[2]。然而,由于硫化物沉淀细小,不易沉降,限制了它的应用,另外氰根离子的存在影响硫化物的沉淀,会溶解部分硫化物沉淀。沉淀法处理电镀废水应用最为广泛,除了以上两种常见的方法之外,
很多研究者把研究的重点放到了重金属沉淀剂的开发上。用淀粉黄原酸酯(ISX)处理含铜电镀废水,铜脱除率大于99%。YijiuLi等利用二乙基氨基二硫代甲酸钠(DDTC)
作为重金属捕获剂,当DDTC与铜的质量比为0.8~1.2时,铜的去除率可以达到99.6%[3],该捕获剂已经工业应用。重金属沉淀剂的研究将更有利于化学沉淀法的发展。
1.3电化学法
电化学方法处理重金属废水具有高效、可自动控制、污泥量少等优点,且处理含铜电镀废水能直接回收金属铜,处理时对废水含铜浓度的范围适应较广,尤其对浓度较高(铜的质量浓度大于
1g/L时)的废水有一定的经济效益,但低浓度时电流效率较低。该方法主要用于硫酸铜镀铜废水等酸性介质的含铜废水,是较为成熟的处理含铜电镀废水的方法之一,国内有商品设备供应。目前,常用的除平板电极电解槽外,还有含非导体颗粒的平板电极电解槽和流化床电解槽等多种形式的电解槽。近年来的试验研究该方法也能用于氰化铜、焦磷酸镀铜等电镀废水处理。L.Szpyrkowicz等利用不锈钢电极在pH值为13时直接氧化氰化铜废水,在1.5h 内使得含铜废水中铜的质量浓度由470mg/L降到0.25mg/L,回收金属铜335.3mg[4],同时指出不锈钢电极的表面状态对氧化铜氰化合物具有重要的影响,特别是水力条件对电化学反应器破铜氰络合物的影响,并提出了新的反应器的动力和电流效率的精确数值[5]。研究者又不断地改进电极,大大提高了电流效率和回收能力,然而由于电极很容易污染,耗能、处理费用高等缺点限制了电化学法处理含铜电镀废水的应用。2离子交换法处理含铜电镀废水离子交换法是处理重金属废水的主要方法之一。而各种离子交换剂不断推陈出新。离子交换剂种类很多。近年来,纤维素物质开始受到青睐;络合剂对该方法处理含铜电镀废水的影响较小。
2.1离子交换树脂
离子交换树脂除铜效果颇佳,树脂法处理含高浓度氨铜漂洗液已见报道;也有工厂采用弱
酸性阳离子交换树脂处理酸性硫酸盐镀铜漂洗废水;有些企业用强碱性阴离子交换树脂处
理焦磷酸盐镀铜废水,使部分水循环利用[6]。另外鳌合树脂具有选择性好、吸附容量
大、快速等优点受到水处理专家的青睐,许多研究者合成了多种多样的鳌合树脂用于铜的
去除和回收,宋吉明等[7]利用钠型氨基磷酸鳌合树脂使得处理后的出水Cu2+的质量浓度不大于0.015mg/L,M.R.Lutfor等[8]通过将聚丙烯晴嫁接在淀粉上制备含氨基功能团的鳌合树脂,在pH值为6时对铜的吸附能力高达3.0mmol/g,并且交换速度快。然而由于这些鳌合树脂价格昂贵,大多停留在试验阶段,较少在工业中大规模应用。
2.2离子交换纤维
离子交换纤维是近年来发展较快的一种离子交换新材料,在重金属废水处理领域也有较大的发展。改性聚丙烯腈纤维对电镀废水中铜的吸附研究表明,含铜电镀废水经改性聚丙烯腈纤维吸附后,铜离子的含量显著低于国家排放标准[9]。近年来天然纤维研究成为热点,天然纤维价格低廉,来源广泛,是一种很有前途的离子交换剂,利用椰子外壳,棕榈纤维和稻米外壳等天然纤维去除重金属离子的研究效果很好。
3膜分离技术处理含铜电镀废水
膜法处理工业废水一般选用反渗透、超滤及二者的结合技术,膜法处理工业废水的关键是
根据分离条件选择合适的膜。利用反渗透膜分离技术对含铜电镀废水的处理已见报道很多
[10],该方法对含铜络合物的电镀废水处理效果也不错,有的已应用于工业,并与其它水处理技术连用取得很好的效果。另外液膜法处理重金属废水在美国、日本、德国均有报道,有的已获得经验性规律,F.valenzuela等[11]利用Span-80-水杨醛肟液膜体系对酸性采矿废水中的铜进行处理,并建立了搅拌条件下去除铜的动力模型。
4吸附法处理含铜电镀废水
吸附法处理重金属废水具有很多优点,成为水处理研究的重点,开发了许多性能良好的吸附剂,特别是利用工业废弃物和农作物余物作吸附剂,并且对现有的吸附剂改性提高其吸附性能,成为近年来研究的热点。沸石和麦饭石价格低廉,应用较广泛,麦饭石对铜离子的吸附可以达到95%以上;蓝晶石在适当的条件下对铜离子可以达到100%的吸附效果;烟煤灰、炉渣等可以用作吸附剂处理含铜电镀废水, 而且从烟煤灰中合成4A沸石可以吸附多种重金属,对铜离子的吸附效果很好[12]。另外对现有的吸附剂进行改性可以大大提高交换容量和效率。李爱阳[13]对斜发沸石改性,提高了吸附性能,有效去除铜,并同时去除锌、隔、铅等重金属离子,工业运行效果良好;SelvaajRengaraj等[14]对多空渗水性钒土进行氨化和质子化改性,实现了对含铜的质量浓度为100mg/L的废水去除达到95%,为低浓度的含铜废水的处理开辟了道路。目前研究重点转向了一些植物和动物的废弃物作
为吸附剂,为了增大吸附量和吸附选择性,进行改性,改性后的吸附剂对铜离子的吸附效果显著提高。经酒石酸改性后的谷壳大大提高对铜离子的吸附效果[15],通过碱液处理后的鸡羽毛吸附铜离子的容量大大提高,吸附效果很好[16]。利用木屑吸附混合电镀废水中的铜离子,
效果优于单一废水中铜的处理[17]。
5生物法处理含铜电镀废水
生物法处理重金属废水最大的特点是在运行过程中微生物能不断地增殖,生物质去除金属离子的量随生物质量的增加而增加。生物法在应用上具有很多优点,如综合处理能力较强,使废水中的铜、六价铬、镍、锌、隔、铅等有害金属离子得到有效的去除;处理方法简便实用;过程控制简单;污泥量少,二次污染明显减少。然而生物法处理重金属废水存在着功能菌繁殖速度和反应速率慢,处理水难以回用的缺点。目前一些微生物已经应用于含铜电镀废水的净化,生物吸附是利用一定种类的生物群积聚废水中的重金属,生物群可以被认为是生物吸附的离子交换剂。微生物有机体属于不同的种属,如细菌、真菌、酵母菌、藻类等,这些天然的、丰富的、价廉的微生物可以用作有效的生物吸附剂选择性地去除废水中的铜离子,有关利用微生物去除铜离子的报道很多[18-20]。虽然活性微生物的吸附量和吸附效率高于非活性微生物,通常仍选用非活性微生物,主要是非活性微生物不受环境毒性、营养物、生长介质的限制,解吸容易,微生物可以再利用,过程控制简单,生物体停留时间较长,生物吸附迅速。采用微生物处理重金属废水的研究已成为热点。
⑤ 每小时20吨的含铜废水,蒸发浓缩设备投资400万,国产设备大概都什么价格
不知道你铜来浓度有多少源,一般含铜废水用我们的杜笙CH-90螯合树脂就可以回收废水中的铜,并且达到排放标准,虽然投资费用也不低,但是比你这400万的费用要低的多。
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⑥ 用什么方法可以提出水里面的铜
如果是铜离子的话,电解或加入适量铁粉,过滤即可。
如果是单质铜的话,直接过滤即可。
⑦ 配制百分之10的硫酸铜溶液和粗盐提纯都需要用的仪器是
玻棒,烧杯
⑧ 废铜加工需要什么设备
废铜加工设备:废铜都可以再生加工。再生工艺很简单。首先把收集的废铜进行分拣。 没有受污染的废铜或成分相同的铜合金,可以回炉熔化后直接利用;被严重污染的 废铜要进一步精炼处理去除杂质;对于相互混杂的铜合金废料,则需熔化后进行成 分调整。通过这样的再生处理,铜的物理和化学性质不受损害,使它得到完全的更新。再生的废杂铜应按两步法处理,第一步是进行干燥处理并烧掉机油、润滑脂等有机物;第二步才是熔炼金属,将金属杂质在熔渣中除去。
由于废铜可以再生,从而有较高的价值。例如,清洁的1级废铜的价格可以达到新精炼铜价格的90%以上;黄铜新废料的价格也可达到相应黄铜价格的80%以上。
世界上废杂铜处理工艺及设备形成倾动炉火法精炼工艺加ISA电解工艺的废杂铜先进处理工艺。西德精炼公司(NA)胡藤维克凯撒工厂(HK)是目前世界上最大最先进的废杂铜精炼厂,它采用一台倾动炉(350t/f)和一台反射炉 (200t/f)处理废杂铜,采用ISA工艺(DK=313A/m2)生产阴极铜,产能17万t/a。美国废铜再生工艺。
我国与国外先进的再生处理工艺相比, 对废杂铜的预处理及再生利用工艺及装备整体水平落后,废杂铜的预处理及再生利用两大环节脱钩,我国至今没有一个从废杂铜拆解到阴极铜精炼的完整废杂铜工厂,废杂铜精炼工厂厂多规模小、工艺落后、装备差、环保问题严重。我国至今没有一座现代化的杂铜精炼工厂或车间。这些工厂规模一般在0.5-3万吨级,火法精炼基本采用反射炉,炉能 25-110吨大小不等,这种炉子热效率低、能耗大,还原作业时黑尘污染严重,工人劳动强度大。产品质量只能达到甚至低于 GB/T467-1997标准中标准阴极铜的水平。相当数量的高品位废杂铜未经精炼即被直接生产铜线锭和铜"黑杆"。
江铜、云铜、铜陵、大冶等以处理铜精矿为主的国内大型铜企业也将的参与必然加剧国内废杂铜原料的竞争,冲击中小废杂铜企业. 江铜将引进先进的倾动式阳极炉,建立专门杂铜处理车间,作为实现公司十五总体规划的重要措施。
我国废杂铜再生、加工行业必须走技术进步的健康发展之路。
⑨ 提纯工艺及设备
一、概述
天然矿物原料由于杂质矿物的混杂、浸染、结构镶嵌,有时还夹有碳质及有机质,往往不能满足工业生产要求,例如:用于核反应堆中子减速剂的鳞片石墨,要求石墨纯含量为99.995%;凝胶材料用膨润土,要求其中蒙脱石含量达99%;造纸涂料级高岭土,要求白度为90,粒度<2μm占90%;天然硅藻土的主腔孔道常易被粘土、碎屑堵塞,影响助滤性能,需对被堵塞腔孔进行疏通处理等。
二、矿物原料的提纯
(一)物理提纯
利用不同矿物在物理性质上的差异,使目的矿物分选富集,如重、电、磁选等方法。
前面已述。
(二)化学提纯
矿物的化学提纯,是利用不同矿物在化学性质上的差异,采用化学方法或化学方法与物理方法相结合,改变杂质组分的化学组成或存在形态,实现矿物的分离或提纯。主要应用于一些纯度要求很高,且机械物理选矿方式又难以达到纯度要求的高附加值矿物的提纯。其作用分为:酸、碱、盐的溶解作用;助熔剂的熔融作用;活泼气体的氧化、还原作用;高温汽化形成挥发性物质等。总之,目的是将杂质转化为可溶性的新物质或挥发性物质加以除去。
1.矿物的酸、碱处理
非金属矿物的酸、碱处理,主要是在相应酸、碱等药剂作用下,把可溶性矿物组分(杂质矿物或有用矿物)浸出,使之与不溶性矿物组分(有用矿物或杂质矿物)分离的过程。浸出过程是通过化学反应来完成的。对不同的有用矿物和杂质矿物要采取相应的酸、碱及药剂,见表2-9。
(1)矿物的酸法浸出
酸法浸出常用硫酸、盐酸、硝酸、草酸、氢氟酸作浸出剂,其中以硫酸使用最多。
硫酸浸出浓硫酸为强氧化剂,在加热时几乎能氧化一切金属,且不释放氢气,因氧化的发生是借助于未离解的硫酸分子,可将大多数硫化物氧化为硫酸盐。用酸浸出铜、铁等可形成可溶性溶液,而铅、银、金、锑等则留在固态渣中,在200~250℃条件下,热浓硫酸还可分解某些稀有元素矿物,如独居石、钛铁矿等。
浓硫酸具有强烈的吸水作用,用它处理的粘土矿物可作吸水干燥剂。许多有机物,尤其是碳水化合物,一旦与浓硫酸接触,会同其吸水性而发生碳化作用。浓硫酸处理粘土矿物一般是在常压,100~105℃加热条件下进行。
表2-9 常用酸、碱处理应用范围
可采用硫酸浸出处理硅藻土以及制备高纯SiO2。
氢氟酸处理氢氟酸为无色液体,19.4℃沸腾。蒸气有刺激臭味、极毒,价格较贵。在水中可离解成离子。氢氟酸的特点是能溶解SiO2和硅酸盐,生成气态SiF4,故常用于制备高纯SiO2或除去矿物中的SiO2杂质等。
在浸出硅石(SiO2)中的金属杂质时,对某些包裹细密的杂质矿物,使用少量HF(低浓度)有助于SiO2部分溶解,以使杂质金属离子较易被其他药剂浸出,如采用0.02%~0.1%的稀氢氟酸和连二亚硫酸钠(0.02%~0.2%重量比),在常温下搅拌处理石英,可将其Fe2O3含量从0.15%降至0.028%。
借助HF能溶SiO2和硅酸盐的特点进行石墨提纯,除去其少量的硅酸盐矿物,原理过程为:将石墨和水按一定比例混合,根据石墨的灰分大小,加入氢氟酸,通入蒸汽加热,在特制的反应器内浸取若干小时,反应完成后,用NaOH溶液中和,经洗涤、脱水、烘干,即可除去其中的硅酸盐矿物杂质,获得纯度达99%以上的高纯石墨产品。
盐酸处理盐酸为HCl的水溶液,强酸之一。浓盐酸含HCl约37%,密度1.18g/mL,在水中可离解成离子。盐酸可与多种金属化合物反应,生成可溶性金属氯化物,其反应能力强于稀硫酸,可浸出某些硫酸无法浸出的含氧酸盐类矿物。同硫酸一样,在矿物加工工业中被大量应用。其缺点是对设备防腐要求较高。
石英砂的除铁提纯常采用盐酸法或盐酸与其他酸联合使用,用含18%的盐酸溶液,用量5%,处理石英砂,加热至50~80℃,作用时间2~3h,可将其Fe2O3含量降至0.015%。将盐酸溶液(浓度为1%~10%)和氟硅酸(浓度1%~10%)一起加入到含石英砂固体浓度为20%~80%的料浆中(或用盐酸处理,经水洗涤后,再用氟硅酸处理),在75℃至溶液沸点之间的温度下处理2~3h,滤出溶液,清洗去酸,可将石英砂中Fe2O3含量从0.059%降至0.0005%~0.0002%。
非金属矿物的酸处理浸出,亦可采用硝酸、草酸等,但工业上应用相对较少,其原理过程同硫酸、盐酸一致。
(2)矿物的碱处理及盐处理
氢氧化钠处理主要应用于硅酸盐、碳酸盐等碱金属与碱土金属矿物的浸出,如石墨、细粒金刚石精矿的提纯等。
石墨精矿(品位C>90%)和液态碱(浓度50%)按3∶1比例混均,在500~800℃温度下熔融,使硅酸盐矿物及钾、钠、镁、铁、铝等化合物熔融,冷却至100℃后水浸1h,水浸渣洗涤后加30%~40%的HCl,洗涤、脱水后的石墨品位可提高到99.0%以上,回收率可达88%~90%。该工艺对云母含量少的石墨精矿效果更好。
细粒金刚石用碱熔水浸出提纯原理过程与石墨相近。
碳酸钠及硫化钠处理碳酸钠溶液对矿物原料的分解能力较弱,但具有较高的选择性,且对设备的腐蚀性小,常用于粘土矿物的阳离子交换处理。
碳酸钠也可同氢氧化钠配合使用,去除金属氧化物效果更好。如在硅砂除铁中,在碳酸钠中加入浓度40%~50%的NaOH,加热100~110℃搅拌处理4~5h,经清洗、脱水后,Fe2O3含量从0.7%降至0.015%~0.025%。碳酸钠还可浸出矿石中的磷、钒、铝、砷等氧化物,成为可溶性钠盐。硫化钠溶液可分解砷、锑、锡、汞的硫化矿物,使它们生成相应的可溶性硫酸盐而转入浸出液中。
此外氯化钠、氯化铵亦可作为浸出剂脱除矿物中的金属杂质。
(3)矿物浸出工艺设备
用于矿物酸、碱处理的设备主要有三大类:渗滤浸出用渗滤浸出槽;常压搅拌浸出用机械搅拌浸出槽,空气搅拌浸出槽,流态化浸出塔;有压搅拌浸出用哨式加压釜、自蒸发器等。
渗滤浸出槽依处理量的大小,槽的外壳可用不同的材质制成。如处理量小,可用碳钢槽或桶;处理大时,用砖、石、水泥砌成,内衬以一定厚度的防腐层,并且不能漏液。为便于浸出液流动,底部略向浸出液出口方向倾斜,将出口塞住后,用人工或机械将矿石(≤10mm)均匀地装入槽内,加入配好的浸出剂,浸泡数小时或更长时间后再放液。生产中可采用多个渗滤槽同时操作。
常压搅拌浸出设备(机械搅拌浸出槽)可分为单桨和多桨搅拌两种,机械搅拌器可采用不同的形状,有桨叶式、旋桨式、锚式和涡轮式。机械搅拌浸出槽结构见图2-37。
搅拌器的材质要依浸出介质而定,酸浸时槽体可用碳钢,内衬橡胶、耐酸砖或聚四氟乙烯塑料;或不锈钢槽、搪瓷槽等。搅拌桨一般为碳钢衬胶、衬玻璃钢或由不锈钢制成。槽体为圆柱形,槽为圆环形或平底,中央有循环筒。搅拌浆装在循环筒下部。可采用电加热,夹套加热或蒸汽直接加热方式,以控制浸出过程的温度,蒸汽直接加热时,蒸汽的冷凝会使矿浆浓度和试剂浓度发生变化。搅拌槽的容积依生产规模而定,机械搅拌槽一般用于生产规模较小的厂矿。
有压搅拌浸出设备(哨式空气搅拌加压釜),其结构见图2-38。
图 2 -37 机械搅拌浸出槽
图 2 -38 哨式加压釜
矿浆自釜下端进入,与压缩空气混合后通过旋涡哨从喷嘴进入釜内,呈紊流状态在釜内上升,然后经出料管排出。釜内矿浆的加热或冷却,一般采用夹套间接传热方式,釜内装有事故排料管。经高压釜浸出后的矿浆,须将压力降至常压后才能送下一作业处理。
2.矿物的化学漂白
作为填料或颜料等在工业中应用的非金属矿物粉体材料,常对白度有较高的要求,在一定条件下,白度越高,应用范围越大,附加值越高。而原矿及物理方法提纯后的精矿往往难以满足要求,为此必须对矿物进行增白处理,较常用的是进行化学漂白。
目前,国内对非金属矿物粉体材料进行化学漂白多集中在高岭土矿种上,且已有工业规模的生产应用。其他一些矿物也已成为潜在的漂白处理对象,如伊利石、蒙脱石、累托石、凹凸棒石、泡泡石、硅藻土、硅石等。尤其是硅藻土的漂白,做的较多。
(1)矿物化学漂白的原理及方法
影响矿物白度的主要因素是矿物本身的染色杂质矿物污染,如铁、钛、硫矿物和有机杂质。为此矿物漂白前,首先须了解矿石中染色杂质的特征、含量及赋存状态。依据其染色成因不同,采用不同的漂白方式。
矿物化学漂白方法有还原漂白和氧化漂白两种。还原漂白主要是用还原剂对矿物漂白,常用亚硫酸盐、连二亚硫酸盐、硫酸氢铵等,如Na2SO3、Na2S2O4、ZnS2O4、NH4HSO4等,其他还有HCl、草酸及草酸盐等。氧化漂白是以氧化剂对矿物进行漂白处理,常用过氧化物、次氯酸盐、臭氧、高锰酸钾等。在工业中氧化漂白和还原漂白可单独使用,也可分段联合使用。
还原漂白多在酸性介质中进行,常以H2SO4调节酸度。其原理为矿物中的金属染色氧化物被还原生成可溶性的硫酸盐而被除去。
影响漂白的因素主要有:矿浆浓度、漂白剂用量、pH值、漂白剂添加次数、温度、漂白时间、添加剂等。当添加次数增至12次以后,漂白效果趋于稳定;温度以40℃左右为好;时间一般在两小时左右为好;添加剂主要包括分散剂、缓冲剂、整合剂等。
(2)工艺流程
原矿→磨矿→制浆→调浆→强烈搅拌→磁选→分级→磁选→浓缩→漂白→过滤→烘干→产品。
3.生物漂白
在自然界有一类微生物,可直接或间接地参与金属硫化矿物的氧化和溶解过程,这类微生物可在金属硫化矿和煤矿的矿坑水以及土壤中找到它们的踪迹。和矿物浸出有关的微生物大部分属于自养菌,这类微生物在生长和繁殖过程中,不需要任何有机营养,而是完全靠各种无机盐而生存。还有一类微生物则与之相反,它们需要提供现成的有机营养才能生存,叫做异养菌。某些异养菌也可以溶浸金属矿物,但研究比较充分、在生产中得到实际应用的主要是自养类微生物。
微生物浸出主要指氧化铁硫杆菌等自养细菌浸出,所以通常叫细菌浸出。如除铁漂白,是利用某些微生物(细菌,真菌)具有从氧化铁(褐铁矿、针铁矿)中溶解铁的能力。利用微生物这种溶解铁的能力,可将高岭土中所含铁杂质除去。微生物这种溶解铁的能力,情况很复杂,所涉及的一些主要反应过程和多数研究者所认可的主要反应机理有:细菌浸出直接作用说,细菌浸出间接作用说和细菌浸出复合作用说(王淀佐等,2003)。
(1)细菌浸出直接作用
在有水和空气的条件下,受氧化铁硫杆菌作用,金属硫化矿会发生如下反应:
非金属矿产加工与开发利用
(2)细菌浸出间接作用
黄铁矿在自然条件下缓慢氧化生成FeSO4和H2SO4,在有细菌的条件下,反应被催化快速进行:
非金属矿产加工与开发利用
最终生成Fe2(SO4)3和H2SO4,Fe2(SO4)3是一种很有效的金属矿物氧化剂和浸出剂,铜及其他多种金属矿物都可被Fe2(SO4)3浸出,浸出示例如下:
黄铁矿浸出:FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O→15FeSO4+8H2SO4
(3)细菌浸出复合作用
复合作用机制是指在细菌浸出当中,既有细菌的直接作用,又有通过Fe3+氧化的间接作用。有些情况下以直接作用为主,有时则以间接作用为主,但两种作用都不可排除,这是迄今为止绝大多数研究者都赞同的细菌浸出机制。实际上,大多数矿石中,总会多少存在一些铁的硫化矿,所以浸出中Fe3+的作用不可排除,上面提到的黄铁矿的浸出,就是两种机制都存在的例子。
4.热处理
(1)焙烧
焙烧是在适宜的气氛和低于矿物原料熔点的温度条件下,使矿物原料中的目的矿物发生物理和化学变化的工艺过程。该工艺过程表现为矿物(化合物)受热离解为一种组成更简单的矿物(化合物),或矿物本身发生晶形转变。在矿物的焙烧过程中,矿物组分将发生变化。
根据焙烧反应性质的不同,可将焙烧分为以下几种:
1)氧化焙烧:于氧化气氛中加热矿物,使炉气中的氧与矿物中可燃组分作用或矿物本身在氧化气氛中焙烧。
2)还原焙烧:在还原性气氛中使金属氧化物还原成低价氧化物(或金属形态)或矿物在还原气氛中进行焙烧。
3)氯化焙烧:在中性或还原性气氛中加热矿物,使之与氯气或固体氯化剂发生化学反应,生成可溶性金属氯化物或挥发性气态金属氯化物。
4)离析焙烧:于中性或弱还原性气氛中加热矿物,其中的有价组分与固态氯化剂(NaCl,CaCl2等)反应,生成挥发性气态金属氯化物,并随即沉积在炉料中的还原剂表面。
5)磁化焙烧:在弱还原性气氛中,使弱磁性赤铁矿焙烧并还原成强磁性的磁铁矿。
此外,还有硫酸化焙烧、加盐焙烧等。
应用于非金属矿物的主要是氧化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧等。
(2)煅烧
煅烧是指矿物加热分解的过程,由一种固相热解为另一种固相和气相的分解反应过程,且气相在两种凝聚相内以及两凝聚相间均不形成固溶体。如碳酸盐矿物(菱铁矿、石灰石等)硫酸盐矿物如石膏等的煅烧。非金属矿物提纯加工方面,主要用于高岭土的煅烧。其他非金属矿如硅藻土、石膏、珍珠岩、蛭石等主要是应用煅烧技术来加工制品。
硅藻土采用焙烧工艺可达到提纯和活化的目的,将硅藻土粉加入回转窑中,在870~1100℃条件下,氧化焙烧2~5h除去杂质,经磨矿、分级后,可生产出不同级别用作助滤剂的产品。
石膏矿(CaSO4·2H2O)经低温(170~220℃)煅烧成为半水石膏,高温煅烧(300~800℃)则成无水石膏。
珍珠岩为火山玻璃质岩石,通常在700~1200℃煅烧后,其煅烧产品为膨胀珍珠岩。
蛭石经高温煅烧后体积迅速膨胀数倍至数十倍,形成膨胀蛭石,其平均容重为100~130kg/m3。
高岭土的煅烧
高岭土煅焙烧的目的主要是脱除有机碳提高白度,同时在煅烧过程中高岭岩羟基被脱除,造成一定的孔隙结构,使其活性增加,具备功能性材料的特性。
高岭土的煅烧,按煅烧温度划分,有低温煅烧(650℃以下)、中温煅烧(650~1050℃)、高温煅烧(1300~1525℃)等。不同的煅烧温度,所得产品性能及用途也有差别。
650℃温度以下脱羟煅烧的高岭土具有优良的电性能,用作电缆绝缘层的电性能改良剂,或用于橡胶制品及橡胶密封材料的填料。
700~860℃煅烧高岭土,其高岭石晶体在层间形成多孔结构,扩大了吸附能力及比表面积,活性好,用于制备合成沸石、农药载体或催化剂载体等。此时除对产品有较高白度要求外,对产品活性、细度及铝硅比亦有要求。
860~1050℃煅烧分为两种:950℃以下为不完全煅烧,1050℃为完全煅烧,前者活性好于后者,但白度较后者差,后者具有更高的白度和亮度、吸油值高、比表面积大、遮盖率好,作纸张填料具有良好的光学性能,可部分(表面改性后)代替钛白粉。
经过1300~1525℃煅烧的高岭土,高岭石晶体发生相变,形成莫来石化,可作为耐火材料或耐火制品的填料、陶瓷窑具等材料,其耐火度大于1770℃,莫氏硬度7~8。耐磨性、热稳定性及化学稳定性好。
非金属矿物焙烧或煅烧设备主要是隧道窑、回转窑、旋转立窑、倒焰窑、梭式窑等。
⑩ 实验室含铜废水处理
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