一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法
2023-06-22 13:51:31 2
專利名稱：一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法
技術領域：
本發明屬於有機化工染料行業三廢綜合利用的技術領域，特別是一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法。
背景技術：
染料工業中活性豔藍K-NR、鹼性紫、還原灰BG、愈創木酚等生產的過程產生大量廢渣，其中含有大量的銅、有機物質和無機鹽等，而這些廢渣如果直接排放會對環境產生嚴
重影響。其中，活性豔藍K-NA染料是以氯化銅、溴氨酸、間位酯化合物為原料，經過縮合、 過濾、精製、結晶、分離、乾燥等過程而製成產品；在縮合反應後過濾過程中產生含銅廢液。 活性豔藍K-NR生產規模為每年200噸，每年排放廢渣量為250 300噸；廢渣中含碳酸銅 5.3%,有機物8.3%，水分55.4%，不容物等雜質。其中，鹼性紫染料是以二甲基苯胺、苯酚、硫酸銅為原料，經過氧化、鹼化、酸化等化學反應及過濾、鹽析、乾燥等過程而製得產品，在過濾中會產生含銅廢渣。其廢渣的組成 硫化亞銅23 30%，有機物20 23%，水為50%，每噸鹼性紫產品可產生1. 01噸含銅廢渣。目前，為了減輕廢渣對環境的汙染，染料工業所產生的廢渣一般採用焙燒處理，在高溫下廢渣中含有銅化合物被氧化為亞銅，同時廢渣中的有機物在高溫下發生氧化分解反應，生成二氧化硫、氧化氮、二氧化碳、鹽酸、水等氣體。該方法雖然處理掉了廢渣中的有機物，但是對廢渣中所含有的有價值元素卻沒有能充分利用，目前也還沒有用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法的相關報導。
發明內容
本發明提供了一種不僅成本低廉、回收量高、易於實現，而且生產工藝及生產設備簡單的、用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法；該方法不僅減少了廢渣對環境的汙染，同時充分利用了廢渣中有價值的元素，創造了可觀的經濟效益。為了達到上述的目的，本發明的技術方案為一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法，包括如下製備步驟步驟A、將染料廢渣投入到焙燒爐進行焙燒，焙燒爐內爐溫控制在600 700°C，焙燒得到焙燒混合物；焙燒後染料廢渣中的有機物氧化成二氧化碳和水氣，染料廢渣中的碳酸銅轉變成氧化銅，硫化亞銅轉變成氧化亞銅；步驟B、將步驟A中所得的焙燒混合物與鹽酸按照純物質的質量比1 0. 91投入到第一耐腐蝕反應器中進行反應，反應生成氯化銅和氯化亞銅混合溶液I ；所述純物質指能與鹽酸進行反應的、焙燒混合物中的氧化銅和氧化亞銅(即實際投入到耐腐蝕反應器內的鹽酸的量，為了計算方便，是分別按照純氧化銅與鹽酸質量比1 0.91，氧化亞銅與鹽酸質量比1 0.91計算)；
步驟C、將步驟B中所得的混合溶液I用第一過濾器進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟D、將步驟C中所得濾液與稀硫酸按照純物質的質量比1 0.52 0.92投入到第二耐腐蝕反應器中進行反應，反應生成五水硫酸銅和硫酸亞銅混合溶液II ；所述純物質是指能與稀硫酸進行反應的、濾液中的氯化銅和氯化亞銅(即實際投入到耐腐蝕反應器內的稀硫酸的量，為了計算方便，是分別按照純氯化銅與稀硫酸質量比1 0.52 0.92，氯化亞銅與稀硫酸質量比1 0.52 0.92計算)，其中稀硫酸是指體積濃度為18%的硫酸。步驟E、將步驟D中所得的混合溶液II用第二過濾器進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟F、將步驟E中所得濾液用分級蒸餾器進行分級減壓蒸餾，得到蒸餾液I和蒸餾液II，剩下的鹽酸溶液返回第一耐腐蝕的反應器循環利用；步驟G、將步驟F中所得蒸餾液I依次用第一冷卻器、第一洗滌器、第一粉碎機進行冷卻結晶、洗滌包裝得到五水硫酸銅產品；所得蒸餾液II依次用第二冷卻器、第二洗滌器、 第二粉碎機進行冷卻結晶、洗滌包裝得到硫酸亞銅晶體產品；其中，步驟A中所述染料廢渣為活性豔藍K-NA染料的廢渣和鹼性紫染料廢渣按照 11混合均勻的混合物。本發明主要是利用生產染料過程中所產生的廢渣，先經過焙燒後再用鹽酸進行處理，製得氯化銅和氯化亞銅後再用稀硫酸進行處理，最終製得五水硫酸銅和硫酸亞銅；該方法不僅生產工藝及其設備簡單、成本低廉，有效治理了染料過程中所產生的廢渣制對環境的汙染，而且能生產出有經濟價值的、比較純淨的五水硫酸銅和硫酸亞銅產品，創造了可觀的經濟效益。其化學反應方程式為Cu0+2HC1 = = = = CuC12+H20Cu20+2HC1 = = = = 2CuC1+H20 CuC12+H2S04+5H20 = = = = CuSO4 · 5H20+2HC12CuC1+H2S04 = = = = Cu2S04+2HC
圖1是用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法的工藝流程示意圖，其中1-焙燒爐，2-第一耐腐蝕反應器，3-第一過濾器，4-第二耐腐蝕反應器，5-第二過濾器，6-分級蒸餾器，7-第一冷卻器，8-第一洗滌器，9-第一粉碎機，10-五水硫酸銅產品， 11-第二冷卻器，12-第二洗滌器，13-第二粉碎機，14-硫酸亞銅晶體產品。具體的實施方式實施例1一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法，包括如下製備步驟步驟A、將染料廢渣(活性豔藍K-NA染料的廢渣和鹼性紫染料廢渣按照1 1混合均勻的混合物)投入到焙燒爐1進行焙燒，焙燒爐1內爐溫控制在600 700°C，焙燒得到焙燒混合物；焙燒後染料廢渣中的有機物氧化成二氧化碳和水氣，染料廢渣中的碳酸銅轉變成氧化銅，硫化亞銅轉變成氧化亞銅；步驟B、將步驟A中所得的焙燒混合物與鹽酸按照純物質的質量比1 0. 91投入到第一耐腐蝕反應器2中進行反應，反應生成氯化銅和氯化亞銅混合溶液；(假設取焙燒混合物500kg，其中氧化銅300kg，氧化亞銅200kg ；所投入的鹽酸為910kg)。步驟C、將步驟B中所得的混合溶液用第一過濾器3進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟D、將步驟C中所得濾液與稀硫酸按照純物質的質量比1 0. 72投入到第二耐腐蝕反應器4中進行反應，反應生成五水硫酸銅和硫酸亞銅混合溶液II ；步驟E、將步驟D中所得的混合溶液II用第二過濾器5進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟F、將步驟E中所得濾液用分級蒸餾器6進行分級減壓蒸餾，得到蒸餾液I和蒸餾液II，剩下的鹽酸溶液返回第一耐腐蝕的反應器循環利用；步驟G、將步驟F中所得蒸餾液I依次用第一冷卻器7、第一洗滌器8、第一粉碎機 9進行冷卻結晶、洗滌包裝得到923. 63kg五水硫酸銅產品10 ；所得蒸餾液II依次用第二冷卻器11、第二洗滌器12、第二粉碎機13進行冷卻結晶、洗滌包裝得到405. 05kg硫酸亞銅晶體產品14。實施例2一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法，包括如下製備步驟步驟A、將染料廢渣(活性豔藍K-NA染料的廢渣和鹼性紫染料廢渣按照1 1混合均勻的混合物)投入到焙燒爐1進行焙燒，焙燒爐1內爐溫控制在600 700°C，焙燒得到焙燒混合物；焙燒後染料廢渣中的有機物氧化成二氧化碳和水氣，染料廢渣中的碳酸銅轉變成氧化銅，硫化亞銅轉變成氧化亞銅；步驟B、將步驟A中所得的焙燒混合物與鹽酸按照純物質的質量比1 0. 91投入到第一耐腐蝕反應器2中進行反應，反應生成氯化銅和氯化亞銅混合溶液；(假設取焙燒混合物500kg，其中氧化銅300kg，氧化亞銅200kg ；所投入的鹽酸為910kg)。步驟C、將步驟B中所得的混合溶液用第一過濾器3進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟D、將步驟C中所得濾液與稀硫酸按照純物質的質量比1 0. 52投入到第二耐腐蝕反應器4中進行反應，反應生成五水硫酸銅和硫酸亞銅混合溶液II ；步驟E、將步驟D中所得的混合溶液II用第二過濾器5進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟F、將步驟E中所得濾液用分級蒸餾器6進行分級減壓蒸餾，得到蒸餾液I和蒸餾液II，剩下的鹽酸溶液返回第一耐腐蝕的反應器循環利用；步驟G、將步驟F中所得蒸餾液I依次用第一冷卻器7、第一洗滌器8、第一粉碎機 9進行冷卻結晶、洗滌包裝得到666. 56kg五水硫酸銅產品10 ；所得蒸餾液II依次用第二冷卻器11、第二洗滌器12、第二粉碎機13進行冷卻結晶、洗滌包裝得到四2. Mkg硫酸亞銅晶體產品14。實施例3一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法，包括如下製備步驟
步驟A、將染料廢渣(活性豔藍K-NA染料的廢渣和鹼性紫染料廢渣按照1 1混合均勻的混合物)投入到焙燒爐1進行焙燒，焙燒爐1內爐溫控制在600 700°C，焙燒得到焙燒混合物；焙燒後染料廢渣中的有機物氧化成二氧化碳和水氣，染料廢渣中的碳酸銅轉變成氧化銅，硫化亞銅轉變成氧化亞銅；步驟B、將步驟A中所得的焙燒混合物與鹽酸按照純物質的質量比1 0. 91投入到第一耐腐蝕反應器2中進行反應，反應生成氯化銅和氯化亞銅混合溶液；(假設取焙燒混合物500kg，其中氧化銅300kg，氧化亞銅200kg ；所投入的鹽酸為910kg)。步驟C、將步驟B中所得的混合溶液用第一過濾器3進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟D、將步驟C中所得濾液與稀硫酸按照純物質的質量比1 0. 92投入到第二耐腐蝕反應器4中進行反應，反應生成五水硫酸銅和硫酸亞銅混合溶液II ；步驟E、將步驟D中所得的混合溶液II用第二過濾器5進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟F、將步驟E中所得濾液用分級蒸餾器6進行分級減壓蒸餾，得到蒸餾液I和蒸餾液II，剩下的鹽酸溶液返回第一耐腐蝕的反應器循環利用；步驟G、將步驟F中所得蒸餾液I依次用第一冷卻器7、第一洗滌器8、第一粉碎機 9進行冷卻結晶、洗滌包裝得到1179. 30kg五水硫酸銅產品10 ；所得蒸餾液II依次用第二冷卻器11、第二洗滌器12、第二粉碎機13進行冷卻結晶、洗滌包裝得到517. 57kg硫酸亞銅晶體產品14。上述實施例，只是本發明的較佳實施例，並非用來限制本發明實施範圍，故凡以本發明權利要求所述的特徵及原理所做的等效變化或修飾，均應包括在本發明權利要求範圍之內。
權利要求
1.一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法，其特徵在於包括如下製備步驟步驟A、將染料廢渣投入到焙燒爐進行焙燒，焙燒爐內爐溫控制在600 700°C，焙燒得到焙燒混合物；焙燒後染料廢渣中的有機物氧化成二氧化碳和水氣，染料廢渣中的碳酸銅轉變成氧化銅，硫化亞銅轉變成氧化亞銅；步驟B、將步驟A中所得的焙燒混合物與鹽酸按照純物質的質量比1 0.91投入到第一耐腐蝕反應器中進行反應，反應生成氯化銅和氯化亞銅混合溶液I ；步驟C、將步驟B中所得的混合溶液I用第一過濾器進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟D、將步驟C中所得濾液與稀硫酸按照純物質的質量比1 0.52 0.92投入到第二耐腐蝕反應器中進行反應，反應生成五水硫酸銅和硫酸亞銅混合溶液II ；步驟E、將步驟D中所得的混合溶液II用第二過濾器進行過濾；所得濾餅雜質送去深埋或者焚燒；步驟F、將步驟E中所得濾液用分級蒸餾器進行分級減壓蒸餾，得到蒸餾液I和蒸餾液 II，剩下的鹽酸溶液返回第一耐腐蝕的反應器循環利用；步驟G、將步驟F中所得蒸餾液I依次用第一冷卻器、第一洗滌器、第一粉碎機進行冷卻結晶、洗滌包裝得到五水硫酸銅產品；所得蒸餾液II依次用第二冷卻器、第二洗滌器、第二粉碎機進行冷卻結晶、洗滌包裝得到硫酸亞銅晶體產品。
2.根據權利要求1中所述的用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法，其特徵在於步驟A中所述染料廢渣為活性豔藍K-NA染料的廢渣和鹼性紫染料廢渣按照1 1混合均勻的混合物。
全文摘要
本發明屬於有機化工染料行業三廢綜合利用的技術領域，特別是一種用染料廢渣製備五水硫酸銅和硫酸亞銅的方法；本發明主要是利用生產染料過程中所產生的廢渣，先經過焙燒後再用鹽酸進行處理，製得氯化銅和氯化亞銅後再用稀硫酸進行處理，最終製得五水硫酸銅和硫酸亞銅；該方法不僅生產工藝及其設備簡單、成本低廉，有效治理了染料過程中所產生的廢渣制對環境的汙染，而且能生產出有經濟價值的、比較純淨的五水硫酸銅和硫酸亞銅產品，創造了可觀的經濟效益。
文檔編號C01G3/10GK102344161SQ201110182738
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月1日 優先權日2011年7月1日
發明者王嘉興 申請人:馮若愚