CN105950867A - 处理含铜溶液的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理含铜溶液的系统和方法，所述系统包括：含铜溶液存储装置；第一输送管道，所述第一输送管道与所述含铜溶液存储装置相连；给料泵，所述给料泵与所述第一输送管道相连；第二输送管道，所述第二输送管道与所述给料泵相连；管道反应器，所述管道反应器与所述第二输送管道相连；以及锌粉供给装置，所述锌粉供给装置与所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述管道反应器中的至少之一相连。该系统可以得到极大程度的优化置换工序中工艺参数，不但保证了原有操作的连续性，而且省去了外加搅拌造成的电能消耗与设备投资，并且获得的铜渣含铜可达65％以上，可不经处理直接作为产品销售。

Description

处理含铜溶液的系统和方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体而言，本发明涉及一种处理含铜溶液的系统和方法。
背景技术
传统锌湿法冶炼净液工艺中，采用锌粉对含铜中上清液进行除铜处理，设计中一般采用搅拌槽作为反应容器并以强搅拌的方式促进反应的进行。这种方式溶液与固体锌粉颗粒虽然能够充分接触，但是搅拌槽搅拌强度有限，导致固体锌粉颗粒周围离子扩散相对较慢，反应速度较慢，且锌粉利用率偏低。同时，含铜溶液中含有部分镉，除铜过程中镉的沉淀率较高，铜渣含铜不到20％，沉淀后渣需经后续除镉工段处理才能出售，工艺流程冗长，增加了锌粉及后续辅料消耗和操作难度与成本。
因此，现有的处理含铜溶液的工艺有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理含铜溶液的系统和方法，该系统可以得到极大程度的优化置换工序中工艺参数，不但保证了原有操作的连续性，而且省去了外加搅拌造成的电能消耗与设备投资，并且获得的铜渣含铜可达65％以上，可不经处理直接作为产品销售。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理含铜溶液的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
含铜溶液存储装置；
第一输送管道，所述第一输送管道与所述含铜溶液存储装置相连；
给料泵，所述给料泵与所述第一输送管道相连；
第二输送管道，所述第二输送管道与所述给料泵相连；
管道反应器，所述管道反应器与所述第二输送管道相连；以及
锌粉供给装置，所述锌粉供给装置与所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述管道反应器中的至少之一相连。
由此，根据本发明实施例的处理含铜溶液的系统通过采用管道反应器代替搅拌槽进行反应，反应过程中，通过给料泵提供动力，使得流体具有较高流速，产生的紊流和湍流能极大程度减小固体锌粉表面扩散层厚度，从而改善反应动力学条件并提高反应效率，进而可以显著提高含铜溶液中铜的置换效率，同时采用该系统后，各置换工序中工艺参数可以得到极大程度的优化，不但保证了原有操作的连续性，而且省去了外加搅拌造成的电能消耗与设备投资，获得的铜渣产品含铜可达65％以上，可不经处理直接作为产品销售，从而在节省处理成本的同时提高企业经济效益。
另外，根据本发明上述实施例的处理含铜溶液的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述管道反应器为螺旋管道或直管道。由此，可以显著提高流体的紊流和湍流程度，从而提高含铜溶液中铜的置换效率。
在本发明的一些实施例中，所述螺旋管道的弯头为钢衬PE件或钢衬F4件。
在本发明的一些实施例中，所述第一输送管道和所述第二管道上分别独立的设置至少一个管道混合器。由此，可以进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种处理含铜溶液的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述处理含铜溶液的系统进行的。根据本发明的具体实施例，该方法包括：
将所述含铜溶液存储装置中的含铜溶液依次经所述第一输送管道、所述给料泵和所述第二输送管道供给至所述管道反应器中；
将所述锌粉供给装置中的锌粉供给至所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述管道反应器中的至少之一，以便使得所述锌粉与所述含铜溶液中铜离子发生还原反应，得到铜渣和除铜后液。
由此，根据本发明实施例的处理含铜溶液的方法通过采用管道反应器代替搅拌槽进行反应，反应过程中，通过给料泵提供动力，使得流体具有较高流速，产生的紊流和湍流能极大程度减小固体锌粉表面扩散层厚度，从而改善反应动力学条件并提高反应效率，进而可以显著提高含铜溶液中铜的置换效率，同时采用该方法后，各置换工序中工艺参数可以得到极大程度的优化，不但保证了原有操作的连续性，而且省去了外加搅拌造成的电能消耗与设备投资，获得的铜渣产品含铜可达65％以上，可不经处理直接作为产品销售，从而在节省处理成本的同时提高企业经济效益。
另外，根据本发明上述实施例的处理含铜溶液的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述锌粉以固态形式或浆化形式提供。
在本发明的一些实施例中，所述还原反应的温度为50～90摄氏度。
在本发明的一些实施例中，所述还原反应的时间为1～20分钟。
在本发明的一些实施例中，所述锌粉的用量系数为0.85～1.05。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的处理含铜溶液的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理含铜溶液的系统。参考图1，根据本发明实施例的处理含铜溶液的系统包括：含铜溶液存储装置100、第一输送管道200、给料泵300、第二输送管道400、管道反应器500和锌粉供给装置600。
根据本发明的实施例，含铜溶液存储装置100适于存储含铜溶液。需要说明的是，本文中的“含铜溶液存储装置”可以为现有技术中用于存储含铜溶液的任何结构的装置，本领域技术人可以根据实际需要进行选择。
根据本发明的具体实施例，含铜溶液可以为湿法炼锌过程所得到的中浸上清液，并且该含铜溶液中含有镉等元素。
根据本发明的实施例，第一输送管道200与含铜溶液存储装置100相连，且适于将含铜溶液存储装置中的含铜溶液运输至后续的各装置中。
根据本发明的具体实施例，第一输送管道200上可以设置有至少一个管道混合器(未示出)，例如可以在第一输送管道上设置多个管道混合器，从而可以显著提高含铜溶液的紊流和湍流程度，进而提高含铜溶液中铜的置换效率。
根据本发明的实施例，给料泵300与第一输送管道200相连，且适于提高后续第二输送管道和管道反应器中含铜溶液流体的流速，从而可以显著提高含铜溶液的紊流和湍流程度，进而进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际流体流速需要对给料泵的具体类型进行选择。
根据本发明的实施例，第二输送管道400与给料泵300相连，且适于通过给料泵将含铜溶液输送至后续的管道反应器中。
根据本发明的具体实施例，第二输送管道400上可以设置有至少一个管道混合器(未示出)，例如可以在第二输送管道上设置多个管道混合器，从而可以显著提高含铜溶液的紊流和湍流程度，进而进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。
根据本发明的实施例，管道反应器500与第二输送管道400相连，且适于使得含铜溶液中的铜离子与锌粉充分接触发生还原反应，从而得到浆液，并且可以根据实际需要采用压滤等手段即可分离得到除铜后液和铜渣。
根据本发明的一个具体实施例，管道反应器可以为螺旋管道或直管道。由此，可以显著提高含铜溶液流体的紊流和湍流程度，从而保证含铜溶液中的铜离子与锌粉充分接触，进而提高含铜溶液中铜的置换效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对管道反应器的长度进行选择，只要能保证含铜溶液中铜离子与锌粉充分反应即可。
根据本发明的再一个具体实施例，螺旋管道的弯头可以为钢衬PE件或钢衬F4件。由此，可以显著提高管道反应器的使用寿命。
根据本发明的实施例，锌粉供给装置600可以与第一输送管道200、第二输送管道400和管道反应器500中的至少之一相连，且适于向第一输送管道200、第二输送管道400和管道反应器500中的至少之一供给锌粉，例如1所示，锌粉供给装置600与第一输送管道200、第二输送管道400和管道反应器500均相连。
根据本发明的一个实施例，锌粉供给装置中锌粉的供给形式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉可以以固态形式或浆化形式提供。由此，可以保证锌粉与含铜溶液中铜离子充分接触，进而进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。
根据本发明的再一个实施例，锌粉的用量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉的用量系数可以为0.85～1.05。发明人发现，若锌粉的加入量过少会导致净化除杂不完全，溶液中含杂质元素高，而若锌粉加入量过多可以除杂较完全，但导致溶液中含锌会更高，并增加锌粉耗量，增加成本。
根据本发明的又一个实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的温度可以为50～90摄氏度。发明人发现，该温度下可以显著提高锌粉与含铜溶液中铜离子的置换效率，从而保证最终分离所得铜渣中的铜含量高达65％以上。
根据本发明的又一个实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的时间可以为1～20分钟。发明人发现，该时间范围内可以保证含铜溶液中的铜离子与锌粉充分反应，从而进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。
根据本发明实施例的处理含铜溶液的系统通过采用管道反应器代替搅拌槽进行反应，反应过程中，通过给料泵提供动力，使得流体具有较高流速，产生的紊流和湍流能极大程度减小固体锌粉表面扩散层厚度，从而改善反应动力学条件并提高反应效率，进而可以显著提高含铜溶液中铜的置换效率，同时采用该系统后，各置换工序中工艺参数可以得到极大程度的优化，不但保证了原有操作的连续性，而且省去了外加搅拌造成的电能消耗与设备投资，获得的铜渣产品含铜可达65％以上，可不经处理直接作为产品销售，从而在节省处理成本的同时提高企业经济效益。
在本发明的第二个方面，本发明提出了一种处理含铜溶液的方法。根据本发明的实施例，该方法是采用上述的处理含铜溶液的系统进行的。根据本发明的具体实施例，该方法包括：将含铜溶液存储装置中的含铜溶液依次经第一输送管道、给料泵和第二输送管道供给至管道反应器中；将锌粉供给装置中的锌粉供给至第一输送管道、第二输送管道和管道反应器中的至少之一，以便使得锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应，得到铜渣和除铜后液。发明人发现，通过采用管道反应器代替搅拌槽进行反应，反应过程中，通过给料泵提供动力，使得流体具有较高流速，产生的紊流和湍流能极大程度减小固体锌粉表面扩散层厚度，从而改善反应动力学条件并提高反应效率，进而可以显著提高含铜溶液中铜的置换效率，同时采用该方法后，各置换工序中工艺参数可以得到极大程度的优化，不但保证了原有操作的连续性，而且省去了外加搅拌造成的电能消耗与设备投资，获得的铜渣产品含铜可达65％以上，可不经处理直接作为产品销售，从而在节省处理成本的同时提高企业经济效益。需要说明的是，上述针对处理含铜溶液的系统所描述的特征和优点同样适用于该处理含铜溶液的方法，此处不再赘述。
根据本发明的一个实施例，锌粉的供给形式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉可以以固态形式或浆化形式提供。由此，可以保证锌粉与含铜溶液中铜离子充分接触，进而进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。
根据本发明的再一个实施例，锌粉的用量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉的用量系数可以为0.85～1.05。发明人发现，若锌粉的加入量过少会导致净化除杂不完全，溶液中含杂质元素高，而若锌粉加入量过多可以除杂较完全，但导致溶液中含锌会更高，并增加锌粉耗量，增加成本。
根据本发明的又一个实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的温度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的温度可以为50～90摄氏度。发明人发现，该温度下可以显著提高锌粉与含铜溶液中铜离子的置换效率，从而保证最终分离所得铜渣中的铜含量高达65％以上。
根据本发明的又一个实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的时间并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，锌粉与含铜溶液中铜离子发生还原反应的时间可以为1～20分钟。发明人发现，该时间范围内可以保证含铜溶液中的铜离子与锌粉充分反应，从而进一步提高含铜溶液中铜的置换效率。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将1m3湿法炼锌所得中上清液依次通过第一输送管道、给料泵以及第二输送管道供给至管道反应器中，同时通过锌粉供给装置向第一输送管道、第二输送管道和管道反应器中供给锌粉，使得锌粉与含铜溶液中的铜离子在管道反应器中发生还原反应，反应温度为55℃，反应时间为5min，锌粉用量系数为0.95，并将反应所得浆液进行压滤处理，得到除铜后液中含铜10～50mg/L，铜渣含铜67.8％。
实施例2
将1m3湿法炼锌所得中上清液依次通过第一输送管道、给料泵以及第二输送管道供给至管道反应器中，同时通过锌粉供给装置向第一输送管道、第二输送管道和管道反应器中供给锌粉，使得锌粉与含铜溶液中的铜离子在管道反应器中发生还原反应，反应温度为75℃，反应时间为1min，锌粉用量系数为0.9，并将反应所得浆液进行压滤处理，得到除铜后液中含铜20～100mg/L，铜渣含铜75.2％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种处理含铜溶液的系统，其特征在于，包括：
含铜溶液存储装置；
第一输送管道，所述第一输送管道与所述含铜溶液存储装置相连；
给料泵，所述给料泵与所述第一输送管道相连；
第二输送管道，所述第二输送管道与所述给料泵相连；
管道反应器，所述管道反应器与所述第二输送管道相连；以及
锌粉供给装置，所述锌粉供给装置与所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述管道反应器中的至少之一相连。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道反应器为螺旋管道或直管道。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述螺旋管道的弯头为钢衬PE件或钢衬F4件。
4.根据权利1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一输送管道和所述第二管道上分别独立的设置至少一个管道混合器。
5.一种利用权利要求1-4中任一项所述的处理含铜溶液的系统处理含铜溶液的方法，其特征在于，包括：
将所述含铜溶液存储装置中的含铜溶液依次经所述第一输送管道、所述给料泵和所述第二输送管道供给至所述管道反应器中；
将所述锌粉供给装置中的锌粉供给至所述第一输送管道、所述第二输送管道和所述管道反应器中的至少之一，以便使得所述锌粉与所述含铜溶液中铜离子发生还原反应，得到铜渣和除铜后液。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述锌粉以固态形式或浆化形式提供。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述还原反应的温度为50～90摄氏度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述还原反应的时间为1～20分钟。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述锌粉的用量系数为0.85～1.05。
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