CN102531029A

CN102531029A - 一种低温溶铜的方法及溶铜装置

Info

Publication number: CN102531029A
Application number: CN2010106243526A
Authority: CN
Inventors: 陈韶明
Original assignee: DONGGUAN WAHWEI COPPER FOIL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: DONGGUAN WAHWEI COPPER FOIL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明公开了一种低温溶铜的方法，包括一溶铜装置，该溶铜装置包括循环气体管道、换热器、耐酸水泵、高压耐酸风泵、空气滤清器、液位传感器和溶铜罐，所述溶铜罐内由上到下依次设有投料口、喷酸管、过滤板，其具体包括以下步骤：1)预备原料；2)加入铜料；3)空气过滤后进入溶铜罐，上升，与铜料反应，制得氧化铜；4)稀硫酸溶液由喷酸管喷出与氧化铜发生反应，制得硫酸铜溶液；5)硫酸铜溶液经过滤板，排出。上述低温溶铜的方法，步骤简单，操作容易，溶铜效率高，外排损耗小，污染小；上述方法所用的溶铜装置，结构简单，工业化生产容易。

Description

一种低温溶铜的方法及溶铜装置

技术领域

本发明属于电解技术领域，具体是涉及一种溶铜的方法及溶铜装置。

背景技术

硫酸铜是电解铜箔生产常用到的原料。目前，大多数采用的制备硫酸铜的技术原理：(1)单质铜与氧气反应生成氧化铜：2Cu+O₂＝＝2CuO，(2)氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜：CuO+H₂SO₄＝＝CuSO₄+H₂O。这就是溶铜技术。溶铜最基本的几个要素为：温度、铜料与酸的接触面积、供氧及搅拌扩散等，因此溶铜设备是影响硫酸铜制备的关键因素。常用的溶铜设备有溶铜罐。溶铜罐是电解铜箔生产工艺中是关键的溶铜设备，直接关系到铜箔生产的产能、工艺连续稳定性、能源消耗及环境污染等。传统的溶铜罐一种是采用高温(70℃左右)溶铜来获得快速溶铜，但由于工艺所需温度大多在55℃左右，从70℃降到55℃，热能消耗极大，设备及管路的腐损也大，导致铜箔产品成本过高，企业市场竞争能力下降；另一种常用的为低温55℃左右溶铜，除容易造成风道堵塞外也产生大量的水份及酸气外排，不但影响溶铜能力，也造成环境污染。

发明内容

本发明要解决的技术问题为：提供了一种低温、污染低、容易操作的溶铜方法及溶铜装置。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种低温溶铜的方法，其包括一溶铜装置，该溶铜装置包括循环气体管道、换热器、耐酸水泵、高压耐酸风泵、空气滤清器、液位传感器和溶铜罐，所述溶铜罐内由上到下依次设置有投料口、带有多个喷头的喷酸管、过滤板，所述喷酸管与所述耐酸水泵相连通，所述溶铜罐的上端和下端依次设置有排气口和进气口，其具体包括以下步骤：

1)制备反应原料：配制稀硫酸溶液和预备铜料；

2)将铜料由溶铜罐灌顶的投料口加入溶铜罐；

3)大气中的空气经过空气滤清器过滤后，由高压耐酸风泵鼓吹过滤后的空气经空气管道、进气管道由进气口进入溶铜罐内，空气由溶铜罐的下层向上层流动，充满溶铜罐内，上升的空气气流遇到下掉的铜料，与铜料充分接触，发生化学反应，制得氧化铜；

4)耐酸水泵将稀硫酸溶液送进喷酸管，喷酸管将稀硫酸溶液均匀洒向到溶铜罐中，与步骤3)所述的氧化铜充分接触，发生化学反应，制得硫酸铜溶液；

5)下沉的硫酸铜溶液流经过滤层过滤后，不断汇聚于溶铜罐底层的低位溶液槽中，液位上升，液位传感器发出信号，硫酸铜溶液由出液口排出，出产品。

6)硫酸铜溶液经过耐酸水泵反复循环，以调节低位溶液槽中溶液的铜离子的含量；调节供风流量与喷酸流量使铜离子含量达到动态平衡。连续稳定的供给生产。

本发明的溶铜温度控制在55℃-60℃；溶铜反应开始时先通过换热器加热溶铜罐，在制备过程中通过化学反应放热以维持工艺温度，不需要通过换热器加热。

上述溶铜罐的上方还设置有酸性气体出气口，所述上升到溶铜罐上层的空气与硫酸接触形成了酸性气体，所述的酸性气体通过所述的酸性气体出气口排入循环气体管道。

上述的循环气体管道与空气管道相通，所述的酸性气体由进气口排进溶铜罐内，多次循环与所述的铜料反应。

上述的高压耐酸风泵与进气管道之间设置一调节阀，以调节进气量与投入铜料的比例，所述的循环气体管道、空气管道和进气管道之间分别设置一酸性气体调节阀、空气调节阀，以调节酸性气体和空气的混合比例。

一种上述的低温溶铜所用的溶铜装置，其包括溶铜罐、循环气体管道、空气滤清器、空气管道、进气管道、高压耐酸风泵、液位传感器，所述的空气滤清器与所述的空气管道相连通；该空气管道与所述的循环气体管道相连通；该循环气体管道与所述的溶铜罐相连通；所述的高压耐酸风泵将该空气管道和所述的进气管道连通；该进气管道与所述的溶铜罐相连通；所述的溶铜罐内部从上到下依次设置有水密封环形槽、喷酸管、过滤层、低位溶液槽；所述的喷酸管与所述的耐酸水泵相连通；所述的液位传感器设置在溶铜罐底端；所述的低位槽中上方位设置一出液口；在所述溶铜罐的顶端、喷酸管的上方位置分别设置一排气口和一酸性气体出气口；在所溶铜罐的底端、进气口下方位设置一排污口。

上述溶铜罐内部的过滤层由多孔支撑滤板和多个滤板支撑构成，所述的滤板支撑下端与所述的溶铜罐罐底相接，上端与多孔支撑滤板相接。

上述溶铜罐内部、多孔支撑滤板下方还设置有米字型供风管，所述的米字型供风管与所述的进气管相通。米字型供风管及供风内密封腔以保证送风的均匀性。

本发明的有益效果为：

1、本发明提供的低温溶铜的方法，其步骤简单，操作容易，溶铜效率高。由于采用了上盖水密封及循环供风，使得水蒸气、酸气的外排损耗大大的减小，环境污染小。

2、本发明的溶铜方式可灵活选择(喷淋、半浸泡、全浸泡式)，可有效的增加铜料与酸的接触面积。本发明还采用罐底强制供风，克服由于风道堵塞而影响溶铜速度，同时也加强了溶液的搅拌与扩散，同时又米字型供风系统均匀供风，提高氧的利用率。本发明的反应物接触充分，反应充分，提高原料的利用率。

3、本发明的溶铜罐设备投入成本低，运行能耗低，溶铜能力是传统低温喷淋溶铜的1.5倍以上。

4、本发明的溶铜方法所用的溶铜装置，结构简单，溶铜效率高，容易工业化生产。

附图说明

图1为本发明实施例所述溶铜装置的整体结构示意图。

具体实施方式

参照图1，一种低温溶铜的方法，其包括一溶铜装置，该溶铜装置包括溶铜罐1、循环管道5、空气滤清器4、空气管道6、进气管道7、高压耐酸风泵3、液位传感器14、耐酸泵2，所述溶铜罐内由上到下依次设置有投料口18、带有多个喷头的喷酸管10、过滤板11，所述喷酸管11通过与所述耐酸水泵2相连通，所述溶铜罐1的上端和下端依次设置有排气口9和进气口16，其具体包括以下步骤：

1)制备反应原料：配制稀硫酸溶液和预备铜料；

2)用预热器给溶铜罐预热到55℃左右；

2)将大气中的空气经过空气滤清器4过滤后，由高压耐酸风泵3鼓吹经空气管道6，再经进气管道7由进气口16进入溶铜罐内，由米字型供风管从溶铜罐的下层向上层流动，充满溶铜罐内，上升的空气气流遇到下降的铜料发生化学反应，生成氧化铜，化学反应式为：2Cu+O₂＝＝2CuO；

3)将铜料由溶铜罐1的灌顶投料口18加入溶铜罐1；

4)用耐酸水泵将硫酸溶液抽取，经过喷酸管10均匀洒向到溶铜罐1中，与步骤3)所述的氧化铜充分接触，发生化学反应，生成硫酸铜溶液，化学反应式为：CuO+H₂SO₄＝＝CuSO₄+H₂O；

5)下沉的硫酸铜溶液流经过滤板11的硫酸铜溶液不断滴入溶铜罐底层的低位滤液层，液位不断上升，当液位上升到一定位置时，液位传感器发出信号，硫酸铜溶液由出液口排出，得产品。

本实施的低温溶铜方法还包括：

6)空气进入溶铜罐内，未参与反应的空气上升的过程由于与硫酸溶液接触，变成酸性气体，酸性气体由酸性气体出气口进入循环气体管道5；循环气体管道5与进气管道7相连通，在循环气体管道与进气管道7之间设置一调节阀20，可以调节酸气体的流量；在空气管道6与进气管道7相连通，并在它们之间设置一调节阀21，可以调节空气流量；通过调节调节阀20与调节阀21调节酸性气体与空气的混合比例；在进气管道上设置一调节阀22，用来调节进入溶铜罐的气体流量。酸性气体在经过循环系统，充分反应，再由排气口9排出。

7)溶铜罐的底端设置一排污口15，过滤的废渣等由此排出。

上述步骤6)中的作用如下：

1、空气由溶铜罐底部上升过程中与喷酸管喷洒下来硫酸溶液接触，变成酸性气体，含有大量硫酸，该酸性气体排到空气中，会造成环境污染；

2、经过循环系统，酸性气体被循环利用，气体中的硫酸与铜料反应，变废为原料，不仅节省原料，还可以降低废气对环境的污染。本发明通过调节供风流量及喷酸流量可以控制低位槽中铜离子的含量，实现生产电解铜箔中硫酸铜的连续供给。

上述酸性气体一般可循环多次即达到无酸的状态，再排出。

用于上述低温溶铜的装置，其包括：其包括溶铜罐1、循环气体管道5、空气滤清器4、空气管道6、进气管道7、高压耐酸风泵2、液位传感器14。循环管空气管道5设置在溶铜罐1顶端与空气管道6相通，空气管道6与进气管道7相通，该进气管道7与溶铜罐1相通。空气滤清器4与空气管道6相连通，空气经过过滤，去杂尘后，再进入反应体系；分别在空气管道6与进气管道7、循环气体管道5与进气管道7之间设置调节阀20、21，通过调节两调节阀调节酸性气体与空气的混合比例；在进气管道上设置一调节阀22，以调节进气量；高压耐酸风泵3设置在进气管道上；上述的溶铜罐内部从上到下依次设置有水密封环形槽8、喷酸管10、过滤层11、低位溶液槽19、米字型供风管23；喷酸管10与耐酸水泵2相连通；上述液位传感器14设置在溶铜罐1底端；在低位溶液槽19中上方位设置一出液口13；在溶铜罐1的顶端、喷酸管10的上放位置分别设置一排气口9和一酸性气体出气口17；在溶铜罐1的底端、进气口16下方位设置一排污口15；上述米字出风管与进气管7相连通，该米字型供风管23及供风内密封腔24以保证送风的均匀性，使氧气与铜充分接触。

上述的过滤层由多孔支撑滤板11和多个滤板支撑12构成，滤板支撑12下端与溶铜罐罐1底部相接，上端与多孔支撑滤板11相接，过滤层的作用是过滤硫酸铜溶液。

本发明并不限于上述实施方式，凡是采用和本发明相似结构来实现本发明目的的所有方式，均在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种低温溶铜的方法，其特征在于，其包括一溶铜装置，该溶铜装置包括循环气体管道、换热器、耐酸水泵、高压耐酸风泵、空气滤清器、液位传感器和溶铜罐，所述溶铜罐内由上到下依次设置有投料口、带有多个喷头的喷酸管、过滤板，所述喷酸管与所述耐酸水泵相连通，所述溶铜罐的上端和下端依次设置有排气口和进气口，其具体包括以下步骤：

1)制备反应原料：配制稀硫酸溶液和预备铜料；

2)将铜料由溶铜罐灌顶的投料口加入溶铜罐；

5)下沉的硫酸铜溶液流经过滤层过滤后，不断汇聚于溶铜罐底层的低位溶液槽中，液位上升，液位传感器发出信号，硫酸铜溶液由出液口排出，出产品；

6)硫酸铜溶液经过耐酸水泵反复循环，以调节低位溶液槽中溶液的铜离子的含量；调节供风流量与喷酸流量使铜离子含量达到动态平衡。

2.根据权利要求1所述的低温溶铜的方法，其特征在于，工艺温度控制在55℃-60℃；溶铜反应开始时先通过换热器加热溶铜罐，在制备过程中通过化学反应放热以维持工艺温度，不需要通过换热器加热；

3.根据权利要求1所述的低温溶铜的方法，其特征在于，所述溶铜罐的上方还设置有酸性气体出气口，所述上升到溶铜罐上层的空气与硫酸接触形成了酸性气体，所述的酸性气体通过所述的酸性气体出气口排入循环气体管道。

4.根据权利要求1所述的低温溶铜的方法，其特征在于，所述的循环气体管道与空气管道相通，所述的酸性气体由进气口排进溶铜罐内，多次循环与所述的铜料反应。

5.根据权利要求1所述的低温溶铜的方法，其特征在于，所述的高压耐酸风泵与进气管道之间设置一调节阀，以调节进气量与投入铜料的比例，所述的循环气体管道、空气管道和进气管道之间分别设置一酸性气体调节阀、空气调节阀，以调节酸性气体和空气的混合比例。

6.一种权利要求1所述的低温溶铜所用的溶铜装置，其特征在于，其包括溶铜罐、循环气体管道、空气滤清器、空气管道、进气管道、高压耐酸风泵、液位传感器，所述的空气滤清器与所述的空气管道相连通；该空气管道与所述的循环气体管道相连通；该循环气体管道与所述的溶铜罐相连通；所述的高压耐酸风泵将该空气管道和所述的进气管道连通；该进气管道与所述的溶铜罐相连通；所述的溶铜罐内部从上到下依次设置有水密封环形槽、喷酸管、过滤层、低位溶液槽；所述的喷酸管与所述的耐酸水泵相连通；所述的液位传感器设置在溶铜罐底端；所述的低位槽中上方位设置一出液口；在所述溶铜罐的顶端、喷酸管的上方位置分别设置一排气口和一酸性气体出气口；在所溶铜罐的底端、进气口下方位设置一排污口。

7.根据权利要求6所述的溶铜装置，其特征在于，所述溶铜罐内部的过滤层由多孔支撑滤板和多个滤板支撑构成，所述的滤板支撑下端与所述的溶铜罐罐底相接，上端与多孔支撑滤板相接。

8.根据权利要求6所述的净化装置，其特征在于，所述溶铜罐内部、多孔支撑滤板下方还设置有米字型供风管，所述的米字型供风管与所述的进气管相通。