[發(fā)明專利]利用碳水化合物生物質(zhì)還原CuO制備Cu的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410085742.9
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN103894621A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金放鳴;姚國棟;曾旭;殷國棟;王鳳文;霍志保
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用碳水化合物生物質(zhì)還原CuO制備Cu的方法，屬冶金工程技術(shù)領(lǐng)域和生物質(zhì)資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的銅冶煉一般可以分為兩種，即火法冶煉（Pyrometallurgy）和濕法冶煉（Hydrometallurgy）。前者又稱為干式冶金，是把含銅礦石和必要的添加物一起在爐中加熱至高溫，熔化為液體，進(jìn)行所需的化學(xué)反應(yīng)，從而分離出粗銅，然后再將粗銅精煉。從節(jié)能環(huán)保的角度看，火法冶金存在的主要問題是需要較高的溫度（一般大于1000?°C），在加熱一些含硫等礦物時會有低濃度難處理的SO₂氣體產(chǎn)生，粉塵也容易被排放到大氣中，并使用氨水、重油、石油氣、碳甚至氫氣作為粗煉的還原劑，是一種高耗能高污染的冶煉方式。目前，火法冶煉的主導(dǎo)地位正逐步被濕法冶煉所取代。

傳統(tǒng)濕法冶煉是用酸液從銅礦石中浸取銅，然后用溶液電積等方法制取銅，應(yīng)用在低品位、難熔化或微粉狀的礦石。典型的濕式冶煉的工藝流程是將開采后的銅礦石粉碎，用稀硫酸淋洗，然后用LIX-64（2-羥基-5-十二烷基苯甲酮肟）等有機(jī)萃取劑萃取以富集銅。電解富集后的銅液，銅在陰極沉積。控制酸度，可使90?%的銅循環(huán)于溶劑萃取-電積單元，最終得到高純銅。這種濕法冶煉雖然不會有粉塵、SO₂產(chǎn)生，但是需要用硫酸作為浸取劑，酮肟類有機(jī)試劑作為萃取劑，存在環(huán)境污染風(fēng)險，而且電積時電能消耗巨大，生產(chǎn)周期較火法長，工藝的適用性差。

隨著環(huán)保與低碳觀念的深入，人們對金屬冶煉過程的高能耗和高污染越來越關(guān)注，迫切需要高效、低碳、環(huán)保的冶煉工藝。自然界中金屬多以氧化物或硫化物的形式存在于礦石中，如果能用廉價的還原劑低溫直接還原這些氧化物或硫化物，則有望實(shí)現(xiàn)金屬綠色冶煉的突破。

生物質(zhì)是地球上存量最為豐富的可再生資源，它來自于太陽能，通過植物的光合作用形成種類繁多的物質(zhì)，其中以碳水化合物居多。由于生物質(zhì)具有再生循環(huán)、用途廣泛、碳中性的特點(diǎn)，其資源化利用研究逐漸受到人們的關(guān)注。碳水化合物生物質(zhì)主要由糖類物質(zhì)組成，它們是多羥基的醛或酮。顯然，醛基、酮基、羥基都是具有還原性的官能團(tuán)。因而，環(huán)境友好、存量豐富、可再生的碳水化合物生物質(zhì)可以直接用作金屬化合物的還原劑。

葡萄糖、果糖等糖類易溶于水，可以較快的參與到均相反應(yīng)中。而纖維素分子結(jié)構(gòu)有些特別，X射線衍射和電子顯微鏡研究表明，纖維素分子形成的分子束的直徑大約是3?nm，分子之間通過氫鍵鏈接，每一個小束上大約有30個分子，具有很強(qiáng)的結(jié)晶性質(zhì)。所以在常溫下，纖維素幾乎不溶于水，也沒有還原性。水熱技術(shù)可以很好的解決纖維素還原性的瓶頸。一方面，在高溫水中，纖維素的氫鍵被有力的削弱，另一方面，高溫水具有較高的離子積（K_w），可以促進(jìn)纖維素水解為具有還原性的纖維二糖或葡萄糖。因此，水熱技術(shù)可以擴(kuò)大生物質(zhì)還原金屬化合物的應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用碳水化合物生物質(zhì)還原CuO制備Cu的方法。該方法利用葡萄糖、纖維素等碳水化合物生物質(zhì)，在150~400?°C反應(yīng)1.5~6?h，可以得到純度大于99%的Cu微米顆粒。同時，碳水化合物轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗帷⒁宜岬扔袡C(jī)酸及乙二醇、丙二醇等二元醇。