CN112678861B - 一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺 - Google Patents

Abstract

本技术公开一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺：①.往反应釜中加入A级或1#阴极铜，以及硫酸铜母液和浓硫酸；②.向反应釜内的化学液中灌注空气，使空气中的氧气参与反应，加压后一部分铜料与硫酸反应生成硫酸铜，另一部分会生成硫酸亚铜，化学液发生化学反应过程会释放热量，控制化学液温度在80～95℃，反应时间在6～8小时，产生硫酸盐沉淀物；③.过滤掉硫酸盐沉淀物和铜屑；④.把经过滤后的混合溶液加入双氧水并煮开，将硫酸亚铜转化成硫酸铜；⑤.对硫酸铜溶液执行自动化降温冷却，直到降温至室温，溶液中的硫酸铜结晶；⑥.过滤得到硫酸铜结晶体，然后进行烘干，烘干后得到最终的高纯硫酸铜产品，硫酸铜产品纯度高、品质好。

Description

一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺

技术领域：

本发明涉及一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺。

背景技术：

目前国内生产硫酸铜的工艺方法主要的有两种：一种是线路板刻液蚀中和后硫酸合成法，由于原料是线路板行业的废料，数量很大，一些生产厂家只顾产量忽略了质量，产品品质差，生产出来的产品都是工业级产品，导致有生产高纯度硫酸铜技术的厂家得不到原料供应。另一种是采用废铜料与酸加空气反应，这种原料经常带有其他金属杂质，影响产品质量，选用铜块又因反应速度过慢没有产量，成本过高。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺。

本发明的发明目的可以通过以下的技术方案来实现：一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺，工艺流程如下：

①.往反应釜中加入A级或1#阴极铜，以及硫酸铜母液和浓硫酸；

②.向反应釜内的化学液中灌注空气，使空气中的氧气参与反应，并控制内部气压在0.15～0.2MPa，加压后一部分铜料与硫酸反应生成硫酸铜，另一部分会生成亚铜，然后亚铜与硫酸反应生成硫酸亚铜，化学液发生化学反应过程会释放热量，使化学液升温，并最终控制温度在80～95℃，使化学反应集中在这个温度范围内进行，反应时间控制在6～8小时，上述反应过程会产生硫酸盐沉淀物；

③.对化学液进行过滤，将硫酸盐沉淀物和铜屑过滤出来，化学液变为高纯度硫酸铜和硫酸亚铜的混合溶液，过滤温度控制在70℃以上；

④.把经过滤后的混合溶液输送到结晶器中，加入双氧水并煮开，将硫酸亚铜转化成硫酸铜；

⑤.对硫酸铜溶液执行自动化降温速率和搅拌速率进行降温冷却，直到降温至室温，溶液中的硫酸铜结晶；

⑥.过滤得到步骤⑤中的硫酸铜结晶体，然后进行烘干，烘干温度控制在50℃以下，烘干后得到最终的高纯硫酸铜产品。

在步骤②中对化学液进行循环泵送。

对步骤②中化学液进行监测，当铜离子浓度达到140g/L以上，酸度在6％以下时，就执行步骤③的过滤工作。

采用本技术方案后，与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：本工艺技术得到的硫酸铜产品纯度高、品质好，而且采用加压合成法可大大提高反应速度，从而提高生产效率，反应过程不需要加热，节约能源。

附图说明：

图1为本硫酸铜生产工艺的流程图。

具体实施方式：

下面对本技术作进一步说明。

加压法生产高纯硫酸铜生产工艺，工艺流程如图1所示，工艺流程具体描述如下：

①.往反应釜中加入A级或1#阴极铜，以及硫酸铜母液和浓硫酸，本步骤中铜条的加入采用把筛板拉起来摆放加入的方法。1m3可以放1.5吨铜条，铜条加入前需切割至可以放入容器的长度；

②.本加压合成反应时将铜料一次加入到衬塑料的316L不锈钢反应釜中，加入一定比例的硫酸铜母液(或硫酸铜溶液)及浓硫酸。用空气压缩机压缩空气进反应釜，压缩空气从化学液中喷出，同时开启循环泵驱使化学液循环流动。控制压力在0.15～0.2MPa；反应自然升温，升温后的温度控制在80～95℃反应，反应时间大约6～8小时。反应至铜离子含量达到140g/L以上，酸度在6％以下时可以出料。通过加压，铜离子上升速度极快，铜离子上升速度为10g/小时左右，化学液中会生成硫酸铜和硫酸亚铜。铜料的一部分与硫酸直接反应生产硫酸铜，另一部分利用加压法，加入的空气中的氧气起到催化作用，使铜条与硫酸生成硫酸亚铜(反应式Cu+Cu²⁺+H₂SO₄→Cu₂SO₄)，在加压情况下，生成硫酸亚铜的速度非常快，从而加快铜条的反应速度，使溶液中铜离子含量得到较快提升。把反应釜内腔上部的混合气体(此气体中含有氧气、氮气、二氧化碳、氢气、挥发后的气相硫酸)引流至冷凝器内进行降温冷却，冷却降温后气相的硫酸变为液相，并回流到反应釜内，其它气体被排走；

③.对化学液进行过滤，过滤是将部分硫酸盐沉淀物(例如：硫酸铁、硫酸铅)及铜屑过滤分离出去，保证产品质量，达到高纯度的硫酸铜和硫酸亚铜混合溶液。过滤温度宜保持在70℃以上，避免硫酸铜降温沉淀堵塞管道；

④.溶液过滤后打入结晶器中，加入双氧水煮开是将反应液中硫酸亚铜转换成硫酸铜，避免硫酸亚铜分解变成铜粉影响产品质量；

⑤.采用自动化控制降温速率、搅拌速度方法冷却结晶，降温到常温，得到的结晶体即为硫酸铜结晶体。采用自动化控制降温速率、搅拌速度是为了保证产品结晶颗粒均匀。通过生产实践采用涡流式搅拌桨搅拌结晶效果较佳；

⑥.采用真空抽滤的方法把化学液中的硫酸铜结晶体过滤出来。开启真空抽滤泵把含有结晶体的化学液抽排到放有吊袋的真空抽滤桶(5M³，可放2吨硫酸铜)中，用吊机吊出吊袋，把吊袋内的硫酸铜结晶体倒放在输送带上，并被传送至微波烘干机进行烘干，烘干温度控制在50℃以下，通过控制皮带传输速度、温度达到烘干的目的。采用抽滤的方法酸度必须控制在6％以下，酸度高抽滤过程容易结成块又不容易烘干，而且烘的时候还容易发白。酸度高的时候不能水洗。

⑦.多次使用后的母液，控制酸度在20％左右，用冷冻机冷至5℃以下冷却结晶。结晶后的固体产品作为电镀级硫酸铜，避免浪费。

传统技术中，采用常压法进行铜条生产硫酸铜，铜离子含量上升速度每小时只有1g/L，反应速度较慢。而本技术选用阴极铜结合加压反应的方法，反应速度快产量高，杂质含量产品质量好且稳定，加压法反应铜离子上升速度每小时达到10g/L，远远快于常压法。

本工艺是利用加压首先生产出硫酸亚铜，再转换为硫酸铜，需利用空气中的氧气和双氧水转化。同时双氧水可以去除铜杂质中的铁。

实施例

称取40公斤铜条置于25L反应釜中至容积的2/3处，加入20L铜离子含量60±5g/L、硫酸含量14～18％的硫酸铜母液。加热至80度时，停止加热。分析铜离子、及酸度含量。加压反应，加压反应4小时后，分时间段检测铜离子上升速度，铜离子上升至140g/L时出料，过滤除杂，冷却结晶，分离烘干。得成品。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之形状、构造及原理所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺，工艺流程如下：

①.往反应釜中加入A级或1#阴极铜，以及硫酸铜母液和浓硫酸；

②.向反应釜内的化学液中灌注空气，使空气中的氧气参与反应，并控制内部气压在0.15～0.2MPa，加压后一部分铜料与硫酸反应生成硫酸铜，另一部分会生成亚铜，然后亚铜与硫酸反应生成硫酸亚铜，化学液发生化学反应过程会释放热量，使化学液升温，并最终控制温度在80～95℃，使化学反应集中在这个温度范围内进行，反应时间控制在6～8小时，上述反应过程会产生硫酸盐沉淀物；

③.对化学液进行过滤，将硫酸盐沉淀物和铜屑过滤出来，化学液变为高纯度硫酸铜和硫酸亚铜的混合溶液，过滤温度控制在70℃以上；

④.把经过滤后的混合溶液输送到结晶器中，加入双氧水并煮开，将硫酸亚铜转化成硫酸铜；

⑤.对硫酸铜溶液执行自动化降温速率和搅拌速率进行降温冷却，直到降温至室温，溶液中的硫酸铜结晶；

⑥.过滤得到硫酸铜结晶体，然后进行烘干，烘干温度控制在50℃以下，烘干后得到最终的高纯硫酸铜产品。

2.根据权利要求1所述的一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺，其特征在于：在步骤②中对化学液进行循环泵送。

3.根据权利要求1所述的一种加压法生产高纯硫酸铜生产工艺，其特征在于：对步骤②中化学液进行监测，当铜离子浓度达到140g/L以上，酸度在6％以下时，就执行步骤③的过滤工作。

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