电解铜后的电解泥如何在利用
铜阳极泥回收利用
铜阳极泥是提取银、金、铂族金属等有价金属的重要原料。阳极泥的处理工艺的技术难点并不在金、银本身,而在其中所含贱金属杂质(铜、铅、硒、碲、锡等)的脱除问题上,阳极泥脱除贱金属的目的有二,一是为了富集金、银,阳极泥中大量的贱金属,如不除去,将很难回收金、银,二为分摊成本,脱除贱金属要消耗大量试剂和设备等费用,如不充分利用,所回收的金银难有经济效益。
阳极泥回收利用长时间采用火法工艺,而且这种工艺已相当成熟。但火法缺点明显,近来已越来越多使用湿法工艺,并已开发了多种工艺方法,鉴于大通阳极泥的性质和数量并不特别大,初步考虑采用湿法工艺,下面将国内外现有的各种湿法工艺作一介绍。初步打算,INER法和全湿法工艺可作为首选工艺考虑。但因尚缺阳极泥全分析结果,流程的最后选定,尚需详细讨论。这里就铜阳极泥的性质组成和冶炼方法作初步介绍。
(一)铜阳极泥的性质和组份
铜阳极泥是由铜阳极在电解精炼过程中不溶于电解液的各种物质组成,依据来源,一般有三种阳极泥
(1)来源于铜精矿冶炼的阳极泥,一般含有较多的Cu、Se、Ag、Pb、Te、及少量含Sb、Bi、As和脉石矿物,所含铂族金属较少;
(2)来源于硫镍精矿的阳极泥,一般含有较多的Cu、Ni、 S、Se。含Au、Ag、铂族金属较少;
(3)杂铜电解产生的阳极泥,由于来源的多样性,成份变化较大,多数除Ag、Au外,还含较多的Cu、Pb、Sn。
如果电解锡,即粗锡中含有Ag、Fe、Cu、Sb、Cd杂质,电解过程中的行为是不一样的;在金属活动性顺序表中的顺序为:
Fe、Cd、Sn 、Sb、Cu、Ag
可以看出,Fe和Cd比Sn活泼,而Sb、Cu和Ag的活泼性都比Sn差;
因此,粗锡阳极的溶解时的顺序将是:Fe、Cd、Sn
而活泼性差的Sb、Cu、Ag将不会放电,以阳极淤泥形式沉积在阳极底部;
阴极的沉积:由于溶液中存在Fe(2+)、Cd(2+)和Sn(2+)以及H(+),又由于H(+)的过电位高,所以放电顺序为:Sn(2+)、Cd(2+)、Fe(2+)、H(+);
由于溶液中总会有大量Sn(2+)存在,因此只有Sn(2+)会放电。
总阳极作用:M = M(2+) + 2eM = Fe, Cd, Sn
总阴极作用:Sn(2+) + 2e = Sn
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把锡渣等放入电镀槽中接负极,正极接锡板,打开电镀电源电流通过锡渣,槽液,锡板。锡渣中的纯锡就会电解成带电粒子流到正极,并且吸附在正极锡板上还原成金属锡。正极板上的锡块也会越来越厚,就是这样提纯锡块的。
这个可以用类似电解精炼铜的方法,它是以粗铜(含Ni、Au、Ag等)为阳极,可溶性铜盐(一般为CuSO4)为电解液,纯铜为阴极来精炼铜的。
这里我们首先可以用该含金、银、锡合金作为阳极,锡的盐溶液作为电解液,纯锡作为阴极进行电解来提纯锡,产生的阳极泥金银合金我们也可以用同样的方法,将金银合金作为阳极,AgNO3溶液作为电解液,纯银作为阴极进行电解提纯Ag,此时产生的阳极泥就只有Au了,这样就分别提纯了金、银、锡。
1 土壤重金属污染的内涵及特点
土壤重金属污染是指土壤中重金属元素含量明显高于其自然背景值,并造成生态破坏和环境质量恶化的现象。
重金属元素在化学中一般定义为相对密度等于或大于5.0的金属,包括Fe、Mn、Cu、Zn、Cd、Hg、Ni、Co等45种元素。As是一种类金属,但由于其很多性质和环境行为都与重金属元素类似,所以也将它归入重金属元素。一般来说,引起土壤重金属污染的元素主要包括Zn、Cu、Cr、Cd、Pb、Ni、Hg、As等8种元素。
土壤重金属污染的危害不仅仅取决于重金属在土壤中的总量,还取决于其存在形态和各形态所占的比例,其中重金属元素以水溶态、交换态的活性毒性最大,残存态的活性毒性最小。离子交换态的重金属在土壤环境中活性大毒性强,易被植物吸收,也易被植物吸附、淋失或发生反应转为其他形态。如Cr6+在土壤中很稳定,其毒害程度要比易被土壤吸附的Cr3+大100倍,甲基汞要比Hg的其它形态毒性要强。
由于重金属元素本身所具有的特点和土壤环境的多介质、多界面、多组分以及非均一性等特点,决定了土壤重金属污染具有以下特点:隐蔽性和滞后性,不可逆性和长期性,区域性和严重性,治理难且周期长。
由于重金属能进入所有生态系统中,释放到大气圈、陆地圈、生物圈和水圈,对植物、动物和人类产生严重问题,特别是重金属能在土壤和有机体中富集,在食物链中产生不可预见的结果。
2 土壤重金属污染危害
对植物的危害
土壤中的重金属会对植物产生一定的毒害作用,引起株高、主根长度、叶面积等一系列生理特征的改变。主要是因为吸收到植物体内的重金属能诱导其体内产生某些对酶和代谢具有毒害作用和不利影响的物质,如H2O2、C2H2等类物质。重金属的胁迫有时会引起大量营养的缺乏和酶有效性的降低,较高浓度的重金属含量有抑制植物体对Ca、Mg等矿物质元素的吸收和转运的能力。经过Cd处理的小麦幼苗叶和根的生长明显受到抑制,其茎和叶中富集的Cd量增加,Fe、Mg、Ca和K等营养元素的含量下降。
对土壤动物的危害
随着各种重金属元素在土壤中的富集,对土壤动物的生存繁衍带来了严重威胁。土壤重金属含量对蚯蚓、线虫等无脊椎动物数目、丰富度、生物数量和群体构成等有直接影响。经研究发现沙质平原土壤蚯蚓数量明显高于受重金属污染的疏浚底泥土壤的蚯蚓数。
对土壤酶的危害
土壤酶是一种生物催化剂,是反映土壤肥力的一个敏感性生物指标,更能直接反映土壤生物化学过程的强度和方向。由于土壤酶活性易受土壤物理性质、化学性质和生物活性的影响,环境污染对土壤酶活性影响较大,可在一定程度上灵敏地反映出土壤的环境状况。
对人体健康的危害
土壤尤其是表层土壤中的重金属极易进入人体,直接对人体健康造成威胁,当人体摄入或吸入过量的Cd,会引起身体各器官一系列的病变,可引发以骨矿密度降低和骨折发生机率增加为特征的骨效应。
Pb能导致包括人类在内的各种生物的生殖功能下降、机体免疫力降低,当人体内血铅质量比达到600μg/g~800μg/g时会表现为头晕、头疼、记忆力减退和腹疼等一系列症状。
长期食用含Cr的食物,人体会出现不同程度的皮肤和呼吸道系统病变,并且出现溃疡和炎症。长期吸入Ni可以引起鼻癌、肺癌,并且可以引起接触性皮炎、肺炎等病症。
当金属Hg进入人体后,可与体内酶或蛋白质中许多带负电的基团如巯基等结合,使能量生成、蛋白质和核酸合成受到影响,从而影响细胞正常的功能和生长。
研究得出,癌的产生和发展与土壤环境中Sn元素质量分数有关,居住在Sn元素质量分数高的地区的人群癌症死亡率较高。可见,土壤重金属污染对人体产生极大的危害。