有機(jī)硅渣漿中銅的提取及影響因素的分析

曹全?！±顟言?/p>

摘 要：對于有機(jī)硅渣漿而言，不能直接排放，而是需要對其中的銅進(jìn)行提取，因?yàn)檫@樣能夠避免資源的浪費(fèi)，同時(shí)防止對環(huán)境產(chǎn)生污染。本文首先介紹了從有機(jī)硅渣漿中提取銅的方法，然后分析了影響提取的相關(guān)因素，希望可以為具體的提取工作提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：有機(jī)硅渣漿;銅;制備

通俗來講，有機(jī)硅渣漿指的是，制備甲基氯硅烷時(shí)，由于使用了濕法除塵工藝，從而形成的一種流動(dòng)性較強(qiáng)的固液混合物。它的密度大概在1.5g/cm3左右，并且?guī)в写碳ば詺馕?，主要成分是硅烷混合物，銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在5%左右，如果放置在空氣中，容易發(fā)生自燃反應(yīng)，為此，有必要對其中的銅進(jìn)行提取。

1 有機(jī)硅渣漿中銅的提取方法

正常情況下，想要從有機(jī)硅渣漿中提取銅，需要經(jīng)過兩個(gè)主要的反應(yīng)過程，分別是水解縮合反應(yīng)和化學(xué)浸出反應(yīng)，從而依次得到含銅的硅渣以及含銅溶液，而含銅溶液可以直接用于生產(chǎn)含銅化學(xué)品的原料，從而實(shí)現(xiàn)了銅資源和銅元素的回收再利用。具體的方法如下：對于水解縮合反應(yīng)而言，需要向反應(yīng)器皿中加入硫酸和鹽酸等水解縮合劑，然后與有機(jī)硅渣漿進(jìn)行混合攪拌，當(dāng)溫度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就可以發(fā)生反應(yīng)，從而進(jìn)行固液分離，得到含銅硅渣，而且這些硅渣的顆粒大小比較一致[1]。另外，反應(yīng)中產(chǎn)生的氯化氫氣體，可以經(jīng)過系統(tǒng)回收，重新制成鹽酸。由于有機(jī)硅渣漿中含有甲基氯硅烷以及硅粉，所以在硫酸和鹽酸的作用下，這些低聚物特別容易發(fā)生水解反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

R3SiCl+H2O→R3SiOH+HCl↑

R2SiCl2+2H2O→R2Si（OH）2+2HCl↑

通過反應(yīng)可以生成硅醇，其中R代表烷基、芳基，而硅醇也不穩(wěn)定，會(huì)繼續(xù)發(fā)生縮合反應(yīng)，反應(yīng)方程式如下：

2R3SiOH-H2O→2R3SiOSiR3

nR2Si（OH）2-（n-1）H2O→HO-[R2SiO]-nH

化學(xué)浸出反應(yīng)在水解縮合反應(yīng)完成后進(jìn)行，同樣需要向反應(yīng)器皿中加入鹽酸，這次還需要加入一定的氧化劑，典型的是次氯酸鈉和雙氧水，同時(shí)需要加入催化劑，比如氯化銅，然后加入含銅硅渣，進(jìn)行攪拌，最后過濾，得到含有銅離子的溶液。這種溶液內(nèi)銅的價(jià)態(tài)為0價(jià)、1價(jià)和2價(jià)三種，離子反應(yīng)式如下：

Cu+Cu2+→2Cu+

ClO-+Cu+H2O→Cl-+Cu2++2OH-

和

Cu+Cu2+→2Cu+

H2O2+Cu+2H+→Cu2++2H2O

經(jīng)過固液分離后的含銅溶液，可以作為化工原料，而硅渣可以進(jìn)行制磚和生產(chǎn)水泥。

2 有機(jī)硅渣漿中銅提取過程的影響因素

2.1 水解縮合反應(yīng)

首先，水解縮合劑的種類會(huì)對反應(yīng)的結(jié)果有著直接的影響，一般都選擇硫酸和鹽酸作為水解縮合劑，這是因?yàn)榧尤胨鼈兡軌蜓娱L反應(yīng)的時(shí)間，并且減緩反應(yīng)的程度，得到的顆粒也比較均勻，如果使用水，很容易發(fā)生劇烈反應(yīng)，導(dǎo)致銅提取的失敗。

其次，水解縮合劑的濃度也不容忽視，如果硫酸和鹽酸的濃度較高，那么產(chǎn)生的顆粒直徑較小，而如果濃度較低，就會(huì)導(dǎo)致顆粒直徑較大，但是也要保證濃度在一定范圍內(nèi)，如果超過標(biāo)準(zhǔn)，可能導(dǎo)致反應(yīng)不充分，科學(xué)研究表明，硫酸和鹽酸的最佳濃度為15%，而且首選鹽酸。

再次，反應(yīng)的溫度和時(shí)間也影響銅的提取，如果溫度較低，反應(yīng)就會(huì)不充分，而如果溫度過高，又會(huì)產(chǎn)生較大的能耗，所以溫度應(yīng)該保證在40℃左右。保證必要的反應(yīng)時(shí)間，能夠使得反應(yīng)更加充分，但是時(shí)間也不能過長，需要在一定的范圍內(nèi)，這樣既能夠保證質(zhì)量，又可以提高效率。

最后，攪拌的強(qiáng)度也能夠影響顆粒的大小，攪拌強(qiáng)度越大，產(chǎn)生的顆粒直徑越小，所以在操作過程中需要適當(dāng)提高攪拌的強(qiáng)度[2]。

2.2 化學(xué)浸出反應(yīng)

本質(zhì)上講，化學(xué)浸出反應(yīng)是一種氧化還原反應(yīng)，采用次氯酸鈉這種氧化劑時(shí)，需要考慮鹽酸的濃度，一般而言，鹽酸濃度為20%時(shí)，反應(yīng)效果最佳，而過大或過小都會(huì)降低反應(yīng)的程度。鹽酸的添加量也會(huì)影響攪拌的效果，當(dāng)鹽酸添加量與銅硅渣的投放量的比例為2：1時(shí)，反應(yīng)比較充分，而且利于攪拌，氧化劑的添加量對于銅浸出率的影響也很大，隨著添加量的增大，銅浸出率逐漸升高，在5%時(shí)達(dá)到飽和。至于催化劑氯化銅，添加量應(yīng)該保持在1%以內(nèi)，這樣可以促進(jìn)反應(yīng)，如果添加量過大，反而會(huì)抑制反應(yīng)。反應(yīng)的溫度和時(shí)間也需要考慮在內(nèi)，與水解縮合反應(yīng)相比，反應(yīng)時(shí)間需要延長為2小時(shí)，而溫度也要升高10℃左右，按照影響因素的影響程度進(jìn)行排序：

酸量>反應(yīng)時(shí)間>氧化劑>溫度>催化劑。

3 結(jié)論

綜上所述，通過對有機(jī)硅渣漿中的銅進(jìn)行提取，可以產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，本文提出的提取方法優(yōu)點(diǎn)明顯，但是也有一定的不足，那么在具體的應(yīng)用過程中，就需要結(jié)合實(shí)際情況，并且根據(jù)影響因素的分布情況，合理進(jìn)行規(guī)避。

參考文獻(xiàn)：

[1]何小瑜，陳柏校，嚴(yán)躍和，王成.有機(jī)硅渣漿中銅的提取之水解縮合反應(yīng)工藝研究[J].化工生產(chǎn)與技術(shù)，2016，23 （06）：22-24+34+8.

[2]張春偉，田新.多晶硅生產(chǎn)過程中硅渣漿的處理[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2016，42（08）：80+98.