一种利用废漆包线制备炭黑联产氯化铜的方法与流程

2021-02-02 17:02:39|

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本发明涉及环保领域，涉及一种回收利用废漆包线的方法，尤其涉及一种利用废漆包线制备炭黑联产氯化铜的方法。

背景技术：

漆包线是电机、电器和家用电器等产品的主要原材料，特别是近几年电力工业实现了持续快速增长。家用电器的迅速发展给漆包线的应用带来了广阔的领域，漆包线的使用量也越来越大，随之而来的是大量废漆包线的产生。

废旧漆包线由电器铜线圈拆解以及镀漆残次品组成，因此，废旧漆包线中含有丰富的铜资源，但由于绝缘漆层的存在，废旧漆包线无法作为铜原料直接使用。

金属铜在电力、机械、电子、电器、兵器、新能源等工业中应用广泛，而我国的铜矿资源相对匮乏，对外依存度大于70％，这严重限制了我国铜产业链的发展。废弃铜资源的再生循环利用成为弥补我国铜资源短缺的重要手段，将废旧漆包线中的铜进行回收利用具有重要的现实意义。

cn108735399a公开了一种基于热解熔析原理对废线路板/废漆包线的连续处理设备，所述连续处理设备包括内部具有加热腔的炉膛以及炉胆，炉胆置于炉膛的加热腔内，且加热腔内具有环绕在炉胆外周的加热环腔。炉胆的内部具有对废线路板/废漆包线进行热解熔析的处理腔，沿处理腔自上而下的方向，处理腔依序形成预热区、热解区、气化区以及集料区；预热区进行脱水预热处理，热解区裂解废线路板/废漆包线中的有机质，气化区将分分解形成的焦炭气化以及分离合金，集料区将合金分离出来的金属集聚；实现了废线路板/废漆包线中金属的回收利用，但气化区直接将焦炭气化，焦炭气化带走部分铜颗粒，造成铜资源的损失。

cn104096842a公开了一种利用废弃漆包线的高纯铜粉生产工艺，该工艺对废弃铜漆包线按顺序进行分拣、清洗和甩干操作，其中，分拣操作将直径为0.04-0.1mm的毛细铜漆进行条件；将挑拣出来的毛细铜漆包线在密封、无氧的环境下送入熔析炉进行加热热解，热解后进行强制降温；对熔析炉加热热解后再降温形成的炉料进行破碎风选处理，使炉料被粗碎，并使热解产生的活性炭炭灰得到去除；将炉料按顺序进行球磨或涡轮自冷却粉碎、筛选操作，得到高纯铜粉。该方法使用破碎风选处理将热解产生的活性炭炭灰进行处理，但活性炭炭灰中夹杂由部分铜颗粒，造成了铜资源的损失。

cn108039253a公开了一种废漆包线脱漆系统和推灰机构，用于调节排烟管道内的温度调解机构，推灰系统回收热解烟气中的粉尘、炭黑及气态焦油等物质沉积吸附与管道内造成的不良影响，漆包线脱漆系统的可靠性得到了显著的提高，但该机构仅将推灰系统进行了推除，为对热解产生的炭黑进行回收利用。

张明杰等人发表了题名为热解法处理废弃铜漆包线回收铜的文章，其使用热解法脱除铜漆包线的绝缘漆膜，整体的回收率能够达到95％(参见文献“热解法处理废弃铜漆包线回收铜”，再生资源研究，1994，第五期，第13-19页)。但并未对如何分离热解产生炭灰中的铜与炭进行研究。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种利用废漆包线制备炭黑联产氯化铜的方法，所述方法不仅能够回收废漆包线中的铜，还能对热解废漆包线产生的铜炭混合物进行深度分离，制备得到炭黑与氯化铜。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种利用废漆包线制备炭黑联产氯化铜的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)热解处理废漆包线，得到热解料；

(2)步骤(1)所得热解料冷却后进行筛分处理，得到铜单质与铜炭混合物；

(3)将盐酸与步骤(2)所得铜炭混合物进行混合，然后进行溶解反应，固液分离后得到氯化铜溶液与固体颗粒；

(4)洗涤步骤(3)所得固体颗粒，干燥后得到炭黑。

本发明将废漆包线热解后得到的热解料进行分离处理，然后将得到的铜炭混合物与盐酸进行反应，从而得到氯化铜溶液与固体颗粒，固体颗粒经过洗涤干燥后得到炭黑。

本发明通过将铜炭混合物与盐酸进行反应的方法得到了氯化铜溶液与炭黑，对铜炭混合物进行了回收利用，提高了废漆包线中资源的利用率，减少了废漆包线热解产生的灰渣的堆放危害。

优选地，步骤(1)所述热解处理的温度为700-900℃，例如可以是700℃、750℃、800℃、850℃或900℃，优选为750-850℃。

优选地，步骤(1)所述热解处理的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h，优选为1-1.5h。

优选地，步骤(2)所述冷却的方法包括喷淋水冷。

本发明中废漆包线热解后，绝缘漆热解后的得到掺杂有铜颗粒的炭黑，而且所得炭黑与废漆包线中的铜单质表面分离，本发明通过喷淋水冷，将掺杂有铜颗粒的炭黑从铜单质的表面分离，从而得到铜单质与铜炭混合物。

优选地，步骤(2)所述冷却在热解结束后的1-20min内完成，例如可以是1min、2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min。

本发明所述冷却在热解结束后的1-20min内完成是指，热解结束后的1-20min内，通过喷淋水冷的方法使热解料的温度降低至室温，所述室温包括15-30℃，例如可以是15℃、18℃、20℃、24℃、25℃、27℃或30℃。

热解后掺杂有铜颗粒的炭黑的温度较高，此时铜单质与铜炭混合物容易分离。若热解结束后没有立刻进行冷却操作，则铜炭混合物的温度自然降低，铜炭混合物不易与铜单质分离。

优选地，步骤(3)所述酸包括盐酸、硝酸或硫酸中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括盐酸与硝酸的组合，盐酸与硫酸的组合，硝酸与硫酸的组合或盐酸、硝酸与硫酸的组合。

优选地，步骤(3)所述酸的浓度为100-200g/l，例如可以是100g/l、110g/l、120g/l、130g/l、140g/l、150g/l、160g/l、170g/l、180g/l、190g/l或200g/l，优选为120-180g/l。

优选地，步骤(3)所述溶解反应的温度为30-50℃，例如可以是30℃、31℃、32℃、33℃、34℃、35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃，优选为35-45℃。

优选地，步骤(3)所述溶解反应的时间为0.5-2h，例如可以是0.5h、0.6h、0.7h、0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h或2h，优选为1-1.5h。

优选地，步骤(3)所述盐酸与铜炭混合物的液固比为3-6ml/g，例如可以是3ml/g、3.5ml/g、4ml/g、4.5ml/g、5ml/g、5.5ml/g或6ml/g，优选为4-5ml/g。

优选地，所述方法还包括盐酸与铜炭混合物混合前，将铜炭混合物球磨至粒度≤325目的步骤

本发明所得铜炭混合物中铜及其化合物被炭包裹，为了实现铜及氧化铜与炭黑的良好分离，本发明采用球磨的方法将铜炭混合物球磨至粒度≤325目，不仅实现了炭黑与铜及氧化铜的分离，也提高了铜、氧化铜以及炭黑的比表面积，使其更容易发生溶解反应，提高了溶解反应的效率。

本发明通过球磨提高了铜炭混合物中铜与炭黑的比表面积，使铜更易与酸发生溶解反应，提高了溶解反应的效率。

优选地，所述球磨的时间为2-5h，例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h，优选为3-4h。

优选地，步骤(4)所述洗涤为使用水洗涤。

优选地，所述洗涤用水与固体颗粒的液固比为(1-3):1，例如可以是1:1、1.5:1、2:1、2.5:1或3:1。

优选地，步骤(4)所述洗涤后产生的溶液返回步骤(3)，与酸混合后进行溶解反应。

优选地，步骤(4)所述干燥的方法为常规的干燥方法，包括但不限于真空干燥、风干或烘干，本领域的技术人员可以根据实际需要进行合理地选择。

作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法包括如下步骤：

(1)700-900℃下热解处理废漆包线0.5-2h，得到热解料；

(2)热解结束后的1-20min内对步骤(1)所得热解料喷淋水冷，然后进行筛分处理，得到铜单质与铜炭混合物，球磨铜炭混合物至粒度≤325目；

(3)按照液固比3-6ml/g混合浓度为100-200g/l的盐酸与步骤(2)所得经球磨处理后的铜炭混合物，然后进行溶解反应，溶解反应的温度为30-50℃，溶解反应的时间为0.5-2h，固液分离后得到氯化铜溶液与固体颗粒；

(4)按照液固比(1-3):1洗涤步骤(3)所得固体颗粒，干燥后得到炭黑。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明首先通过热解将废漆包线外的绝缘层转化为铜炭混合物，铜炭混合物中含有铜及其氧化物，本发明通过将铜炭混合物与盐酸进行溶解反应，使铜炭混合物中的铜及其氧化物转化为氯化铜，使炭黑与铜得以分离，所述方法操作简单，具有重要的工业推广价值。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本发明实施例以及对比例中的铜离子浓度以及氯离子浓度均由离子色谱进行测量。

实施例1