CN110092409A - 利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法，其中，生产系统采用了三效蒸发浓缩装置对铜电解废液进行蒸发浓缩，蒸发效率高、二次蒸汽余热能购进行回收利用，能够有效的节能降耗，配合采用结晶槽、搅拌槽和离心机对蒸发浓缩后的铜电解废液进行冷却结晶和固液分离，并且制成的硫酸铜成品还能够进行自动称重打包，自动化程度高，操作简单，大幅度降低了劳动力。

Description

利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法

技术领域

本发明涉及硫酸铜生产技术领域，尤其涉及一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法。

背景技术

在铜冶炼生产过程中，随着铜电解的进行，阳极效率高于阴极效率， Cu2+浓度不断升高，杂质不断积累，利用废电解液生产硫酸铜是调节电解液铜酸平衡的重要手段，也是铜电解净化的重要工序。

目前电解铜生产企业处理铜电解液以及生产结晶硫酸铜大多采用 “常规蒸发+冷却结晶+固液分离”为主的常规生产工艺流程，目前国内外硫酸铜的生产工艺主要有常压蒸发法、真空蒸发法等流程，由于常压蒸发工艺蒸汽单耗高、操作复杂，因此真空蒸发成为近年来广泛应用的硫酸铜生产技术。

现有采用常规蒸发+冷却结晶+常规离心机分离+常规打包的硫酸铜工艺流程，硫酸铜从中间槽铲入离心机，离心机产出装袋，铲料量双倍、劳动强度极大，工作效率较低，自动化水平低、连续性较差，生产的粗制硫酸铜主品位仅83%~92%，主品位较低，如何研究开发一套高效、节能、环保、高自动化水平的硫酸铜生产工艺流程成为铜冶炼行业硫酸铜副产品生产的关键。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法，旨在解决现有利用硫酸铜的生产工艺自动化水平低、连续性较差、品位低的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其中，包括：

铜电解废液槽；

与所述铜电解废液槽管道连接，并用于铜电解废液蒸发浓缩的三效蒸发浓缩装置；

与所述三效蒸发浓缩装置管道连接，并用于储存蒸发浓缩后的铜电解废液的浓缩液贮槽；

与所述浓缩液贮槽管道连接，并用于对铜电解废液进行结晶、陈化生成硫酸铜结晶物料的结晶槽；

与所述结晶槽管道连接，并用于通过加水搅拌来使得硫酸铜结晶物料形成硫酸铜浆料的搅拌槽；

与所述搅拌槽管道连接，并用于对硫酸铜浆料离心脱水制成硫酸铜成品的离心机；

以及用于对硫酸铜成品进行称重打包的打包机构。

所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其中，

所述三效蒸发浓缩装置包括一效蒸发浓缩组件、二效蒸发浓缩组件和三效蒸发浓缩组件；所述一效蒸发浓缩组件、二效蒸发浓缩组件和三效蒸发浓缩组件均包括依次循环连接的汽液分离室、轴流泵和板式换热器；

一效蒸发浓缩组件的汽液分离室与二效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间管道连接，二效蒸发浓缩组件的汽液分离室与三效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间管道连接。

所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其中，

二效蒸发浓缩组件的板式换热器上连接有蒸汽进口管；

三效蒸发浓缩组件的板式换热器与二效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间连接有第一蒸汽管，三效蒸发浓缩组件的汽液分离室与一效蒸发浓缩组件的板式换热器之间连接有第二蒸汽管。

所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其中，一效蒸发浓缩组件的汽液分离室连接有抽真空装置。

所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其中，所述打包机构包括：

与离心机出料口相连的主皮带输送机；

与主皮带输送机出料端相连的物料提升机；

用于储存物料提升机提升后的硫酸铜成品的高位料仓；

位于高位料仓下方的称重机；

与称重机相连的副皮带输送机；

以及与副皮带输送机相连的打包机。

所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其中，所述结晶槽与搅拌槽之间设置有物料中转槽。

一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产方法，其中，包括步骤：

将铜电解废液槽内的铜电解废液输送至三效蒸发浓缩装置，在不同温度和压力下进行蒸发浓缩，当铜电解废液蒸发至预设的出液比重时，将蒸发浓缩后的铜电解废液输送至浓缩液贮槽；

将浓缩液贮槽内的铜电解废液输送至结晶槽进行冷却结晶，到达结晶温度后经过陈化，抽出上清液，得到硫酸铜结晶物料，将硫酸铜结晶物料转入物料中转槽内存储；

将物料中转槽内的硫酸铜结晶物料输送至搅拌槽，加水搅拌制成硫酸铜浆料，之后将硫酸铜浆料输送至离心机进行离心脱水，制得硫酸铜成品。

所述的生产方法，其中，还包括步骤：

将硫酸铜成品输送至称重机进行称重，并将称重后的硫酸铜成品输送至打包机进行打包。

所述的生产方法，其中，

一效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为60～85℃，压力控制为-0.04～-0.08，出液比重控制为1.10～1.30；

二效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为90～140℃，压力控制为-0.02～-0.06，出液比重控制为1.20～1.40；

三效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为75～100℃，压力控制为-0.02～-0.06，出液比重控制为1.30～1.50。

所述的生产方法，其中，离心机的转速为960-1200r/min。

有益效果：本发明提供了一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法，其中，生产系统采用了三效蒸发浓缩装置对铜电解废液进行蒸发浓缩，蒸发效率高、二次蒸汽余热能购进行回收利用，能够有效的节能降耗，配合采用结晶槽、搅拌槽和离心机对蒸发浓缩后的铜电解废液进行冷却结晶和固液分离，并且制成的硫酸铜成品还能够进行自动称重打包，自动化程度高，操作简单，大幅度降低了劳动力。

附图说明

图1为本发明一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统的结构示意图；

图2为本发明一种三效蒸发浓缩装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统及生产方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明提供的一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，包括：

铜电解废液槽10；

与所述铜电解废液槽管道连接，并用于铜电解废液蒸发浓缩的三效蒸发浓缩装置20；

与所述三效蒸发浓缩装置管道连接，并用于储存蒸发浓缩后的铜电解废液的浓缩液贮槽30；

与所述浓缩液贮槽管道连接，并用于对铜电解废液进行结晶、陈化生成硫酸铜结晶物料的结晶槽40；

与所述结晶槽管道连接，并用于通过加水搅拌来使得硫酸铜结晶物料形成硫酸铜浆料的搅拌槽50；

与所述搅拌槽管道连接，并用于对硫酸铜浆料离心脱水制成硫酸铜成品的离心机60；

以及用于对硫酸铜成品进行称重打包的打包机构。

本发明主要通过采用多效真空蒸发的方式进行电解液的蒸发浓缩，同时回收二次蒸汽冷凝水供其它工序使用，蒸发浓缩后液经冷却结晶并抽取上清液后，结晶槽物料经过物料输送设备（隔膜泵）将物料输送至硫酸铜物料高位槽（搅拌槽），在高位槽中调整合适的液固比后，通过气动阀门自动控制，将物料通过离心机的布料器进入到自动下部卸料离心机中进行离心分离，自动离心机依次通过加料速-分离速-水洗速-脱水速-卸料速5个过程自动完成硫酸铜的离心分离，离心规程通过控制合适的水洗流量和水洗时间以确保主品位合格，自动离心后的硫酸铜通过下部卸料进入到主输送带，由主输送带输送至斗式提升机，硫酸铜通过斗式提升机提升至高位料仓进行存储，料仓内的硫酸铜物料经过搅拌和振动锤的作用均匀进入到自动称重打包机进行称重打包，最终辅输送机将打包好的硫酸铜产品输送至料斗进行码垛。本发明中物料在管道中的输送均通过轴流泵进行泵送。

参见图2，在一种优选的实施方式中，所述三效蒸发浓缩装置包括一效蒸发浓缩组件70、二效蒸发浓缩组件80和三效蒸发浓缩组件90；所述一效蒸发浓缩组件、二效蒸发浓缩组件和三效蒸发浓缩组件均包括依次循环连接的汽液分离室100、轴流泵110和板式换热器120；

其中，一效蒸发浓缩组件的汽液分离室与二效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间管道连接，二效蒸发浓缩组件的汽液分离室与三效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间管道连接。铜电解废液槽通过进液管道与一效蒸发浓缩组件的汽液分离室相连，浓缩液贮槽通过放液管道与三效蒸发浓缩组件的汽液分离室相连。

参见图2，在一种优选的实施方式中，二效蒸发浓缩组件的板式换热器上连接有蒸汽进口管130；三效蒸发浓缩组件的板式换热器与二效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间连接有第一蒸汽管140，三效蒸发浓缩组件的汽液分离室与一效蒸发浓缩组件的板式换热器之间连接有第二蒸汽管150。

铜电解液废液先进入一效蒸发、再经二效蒸发、最后在三效蒸发进行终点蒸发浓缩。采用改进后的板式换热器三效蒸发浓缩装置替代列管式蒸发装置，不仅换热效率高、结构紧凑、清理方便，而且能对硫酸铜蒸发的二次蒸汽余热进行回收和利用，达到节能减排的，改进使用大流量轴流泵配合板式换热器可以降低板式换热器结垢周期，防止板式换热器局部过热造成温度过高带来的腐蚀。此外，在铜治炼厂中通过多效真空蒸发系统生产硫酸铜的流程到目前都没有应用实例，因此具有极高的开发和推广价值。

参见图2，在一种优选的实施方式中，一效蒸发浓缩组件的汽液分离室连接有抽真空装置160。

需要说明的是，本发明的三效蒸发浓缩装置为三效混流进液，整个装置的控制方式为全自动控制，各蒸发浓缩组件的气液分离室均为真空(负压)蒸发。此外，各蒸发浓缩组件中物料循环方式为轴流泵强制循环，只有二效蒸发浓缩组件板式换热器上的蒸汽进口管通入蒸汽作为热源，大大节省了热量消耗。

参见图1，在一种优选的实施方式中，所述打包机构包括：

与离心机出料口相连的主皮带输送机170；

与主皮带输送机出料端相连的物料提升机180；

用于储存物料提升机提升后的硫酸铜成品的高位料仓190；

位于高位料仓下方的称重机200；

与称重机相连的副皮带输送机210；

以及与副皮带输送机相连的打包机220。

打包机构主要包括：离心机下部主皮带输送机，主皮带输送机出料口的斗式物料提升机，斗式物料提升机上设置有进料斗，进料斗内设置有振动锤，斗式物料提升机通过进料斗将硫酸铜成品运送至高位料仓，料仓内的振动锤将硫酸铜成品均匀振落到称重机上，称重机称重完后通过皮带输送机输送至打包机进行打包。

参见图1，在一种优选的实施方式中，所述结晶槽与搅拌槽之间设置有物料中转槽230。物料中转槽通过两支路管道与搅拌槽的入口管道相连，其中一条支路为清洗水管，另一条支路为输送管道，两条管道上均设置有隔膜泵，硫酸铜结晶物料的输送设备为气动隔膜泵，搅拌槽为高位槽（内部设置有搅拌器，结晶物料在搅拌槽中进行富集），物料中转槽内的物料通过隔膜泵输送管道输送至搅拌槽，在物料中转槽与搅拌槽之间还安装有水洗管道，一方面实现硫酸铜结晶物料的清洗，另一方面便于减少管道堵塞问题。

此外，本发明还提供了一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产方法，包括步骤：

将铜电解废液槽内的铜电解废液输送至三效蒸发浓缩装置，在不同温度和压力下进行蒸发浓缩，当铜电解废液蒸发至预设的出液比重时，将蒸发浓缩后的铜电解废液输送至浓缩液贮槽；

将浓缩液贮槽内的铜电解废液输送至结晶槽进行冷却结晶，到达结晶温度后经过陈化，抽出上清液，得到硫酸铜结晶物料，将硫酸铜结晶物料转入物料中转槽内存储；

将物料中转槽内的硫酸铜结晶物料输送至搅拌槽，加水搅拌制成硫酸铜浆料，之后将硫酸铜浆料输送至离心机进行离心脱水，制得硫酸铜成品。

搅拌槽中的硫酸铜结晶物料在搅拌器的作用下进行搅动与水混合均匀生成浆料，之后浆料进入离心机（离心机采用平板式下部卸料离心机），通过气动式物料控制器自动控制硫酸铜物料的进料和断料过程，硫酸铜浆料在离心机内分别通过加料速-水洗速-脱水速-卸料速过程进行充分离心分离脱水，制成硫酸铜。

在一种优选的实施方式中，所述生产方法还包括步骤：

将硫酸铜成品输送至称重机进行称重，并将称重后的硫酸铜成品输送至打包机进行打包。通过离心机自动水洗离心脱水后的硫酸铜成品经过刮刀卸料至主皮带输送机，主皮带输送机将硫酸铜成品传送至斗式物料提升机进料斗，然后由斗式物料提升机提升至高位料仓，在料仓搅拌机的作用下均匀落入称重机进行称量，再将称量后的硫酸铜成品经过打包机进行打包，最后将硫酸铜成品通过辅皮带输送机输送至料斗。

本发明开创了铜电解废液硫酸铜生产领域里的多效真空蒸发技术和自动离心+自动打包生产系统，不仅大幅度降低了硫酸铜的蒸汽单耗（较常规蒸发低45%），而且开发了硫酸铜全自动离心+自动打包生产系统，建立了首套硫酸铜多效真空蒸发+自动离心+自动打包生产工艺流程，实现了硫酸铜高效、节能、绿色生产，同时产出粗制硫酸铜的主品位95%～96%。此外，在铜冶炼厂硫酸铜多效真空蒸发+自动离心+自动打包生产工艺流程目前都没有广泛应用实例，因此，具有极高的开发和推广价值。

在一种优选的实施方式中， 一效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为60～85℃，压力控制为-0.04～-0.08，出液比重控制为1.10～1.30；二效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为90～140℃，压力控制为-0.02～-0.06，出液比重控制为1.20～1.40；三效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为75～100℃，压力控制为-0.02～-0.06，出液比重控制为1.30～1.50。

在一种优选的实施方式中，离心机的转速为960-1200r/min。

综上所述，本发明采用独特设计的多效真空蒸发浓缩技术、独特的多效蒸发工艺流程、合理选型的物料输送隔膜泵、特殊物料输和高位槽搅拌方式、全自动控制的下部卸料离心机和打包机、高位输送的斗式提升机以及独特设计的料仓，设计所采用的多效真空蒸发系统具有蒸发效率高、二次蒸汽余热回收利用率高，通过多效蒸发蒸发浓缩—夹套式水冷结晶—物料富集—自动离心—皮带输送—斗式提升—自动打包，实现硫酸铜搞笑蒸发-自动离心-自动打包生产系统，不仅节能降耗，减少环境的污染，而且操作简单，大幅度降低了劳动，达到硫酸铜节能、环保、绿色生产。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其特征在于，包括：

铜电解废液槽；

与所述铜电解废液槽管道连接，并用于铜电解废液蒸发浓缩的三效蒸发浓缩装置；

与所述三效蒸发浓缩装置管道连接，并用于储存蒸发浓缩后的铜电解废液的浓缩液贮槽；

与所述浓缩液贮槽管道连接，并用于对铜电解废液进行结晶、陈化生成硫酸铜结晶物料的结晶槽；

与所述结晶槽管道连接，并用于通过加水搅拌来使得硫酸铜结晶物料形成硫酸铜浆料的搅拌槽；

与所述搅拌槽管道连接，并用于对硫酸铜浆料离心脱水制成硫酸铜成品的离心机；

以及用于对硫酸铜成品进行称重打包的打包机构。

2.根据权利要求1所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其特征在于，

所述三效蒸发浓缩装置包括一效蒸发浓缩组件、二效蒸发浓缩组件和三效蒸发浓缩组件；所述一效蒸发浓缩组件、二效蒸发浓缩组件和三效蒸发浓缩组件均包括依次循环连接的汽液分离室、轴流泵和板式换热器；

其中，一效蒸发浓缩组件的汽液分离室与二效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间管道连接，二效蒸发浓缩组件的汽液分离室与三效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间管道连接。

3.根据权利要求2所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其特征在于，

二效蒸发浓缩组件的板式换热器上连接有蒸汽进口管；

三效蒸发浓缩组件的板式换热器与二效蒸发浓缩组件的汽液分离室之间连接有第一蒸汽管，三效蒸发浓缩组件的汽液分离室与一效蒸发浓缩组件的板式换热器之间连接有第二蒸汽管。

4.根据权利要求3所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其特征在于，一效蒸发浓缩组件的汽液分离室连接有抽真空装置。

5.根据权利要求1所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其特征在于，所述打包机构包括：

与离心机出料口相连的主皮带输送机；

与主皮带输送机出料端相连的物料提升机；

用于储存物料提升机提升后的硫酸铜成品的高位料仓；

位于高位料仓下方的称重机；

与称重机相连的副皮带输送机；

以及与副皮带输送机相连的打包机。

6.根据权利要求1所述的利用铜电解废液生产硫酸铜的生产系统，其特征在于，所述结晶槽与搅拌槽之间设置有物料中转槽。

7.一种利用铜电解废液生产硫酸铜的生产方法，其特征在于，包括步骤：

将铜电解废液槽内的铜电解废液输送至三效蒸发浓缩装置，在不同温度和压力下进行蒸发浓缩，当铜电解废液蒸发至预设的出液比重时，将蒸发浓缩后的铜电解废液输送至浓缩液贮槽；

将浓缩液贮槽内的铜电解废液输送至结晶槽进行冷却结晶，到达结晶温度后经过陈化，抽出上清液，得到硫酸铜结晶物料，将硫酸铜结晶物料转入物料中转槽内存储；

将物料中转槽内的硫酸铜结晶物料输送至搅拌槽，加水搅拌制成硫酸铜浆料，之后将硫酸铜浆料输送至离心机进行离心脱水，制得硫酸铜成品。

8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，还包括步骤：

将硫酸铜成品输送至称重机进行称重，并将称重后的硫酸铜成品输送至打包机进行打包。

9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，

一效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为60～85℃，压力控制为-0.04～-0.08，出液比重控制为1.10～1.30；

二效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为90～140℃，压力控制为-0.02～-0.06，出液比重控制为1.20～1.40；

三效蒸发浓缩组件的汽液分离室内的室温控制为75～100℃，压力控制为-0.02～-0.06，出液比重控制为1.30～1.50。

10.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，离心机的转速为960-1200r/min。