電鍍級硫酸銅的製備方法

2023-08-06 04:02:01 1

專利名稱：電鍍級硫酸銅的製備方法
技術領域：
本發明涉及銅鹽生產工藝，尤其是一種電鍍級硫酸銅生產的新工藝。
背景技術：
在我國，硫酸銅的生產方法很多，來源也比較廣泛，但大多數生產仍以副產物回收，或利用廢銅酸化處理而得。因此，就目前而言，硫酸銅產品的生產仍以粗加工方式為主，主要生產農用級和工業級硫酸銅。目前，硫酸銅製取原料主要有銅電解精煉產生的廢電解液、廢品銅、印製線路板蝕 刻廢液、銅礦石、煉銅菸灰及廢渣。硫酸銅生產的大致方法主要有氨浸法、催化氧化法、酸鹼中和法和萃取法。(I)氨浸法氨浸法主要是利用Cu與NH3 · H2O在加熱的條件下反應生成銅氨絡合物，銅氨絡合物經過蒸氨系統蒸氨處理生成鹼式碳酸銅，然後鹼式碳酸銅用稀硫酸酸化處理即可產生硫酸銅。如專利CN97115802. 9提到使用這種方法，CN97115802. 9專利特徵是用氨及碳酸氫銨製成的溶液將銅包鋼絲浸溶，溶液中氨濃度為I. 5^10mol/L,原料摩爾比為Cu:NH3:NH4HC03=1:2^4:Γ2,過濾加熱結晶得鹼式碳酸銅；再用其制氧化銅或硫酸銅。本方法的特點一是廢料利用取材方便，母液循環使用，成本低廉；二是產品純度高，減少環境汙染；三是應用價值高。缺點就是需要消耗大量的氨水以及對設備易腐蝕。(2)催化氧化法催化氧化法主要是指在稀硫酸的介質下，利用空氣中的氧氣氧化金屬銅生成氧化銅，氧化銅然後在稀硫酸的作用下生成硫酸銅。催化氧化法包括常溫催化氧化法和高溫催化氧化法，專利CN89104857. X提到使用這種方法，提到目前該方法已有硫酸銅生產工藝有兩種，一種是在加熱的稀硫酸中用空氣將銅氧化生成硫酸銅，另一種是用氯化銅法生產硫酸銅，前者能源耗大，設備易腐蝕；後者是原料成本高。本專利為有硫酸銅的存在下，用鹽酸做催化劑，在常溫下將銅氧化生產硫酸銅，克服上述缺點，投資少，操作簡單，經濟效率和社會效益顯著。缺點就是使用鹽酸做催化劑，生產時將引入大量的氯離子，影響硫酸銅產品的質量。(3)萃取法萃取法主要是粗硫酸銅結晶或銅合金溶解，將其進行溶劑萃取處理，使硫酸銅溶液在進行重結晶，從而生產出高品質、純度的硫酸銅產品。如專利CN200480023147. 7提到了該方法，此方法生產的硫酸銅品質高，但是需要使用粗硫酸銅作為生產原料，其生產成本比較大。(4)酸鹼中和法酸鹼中和法主要是指酸與鹼進行中和產生大量銅泥，銅泥經硫酸酸化處理、結晶反應生成硫酸銅產品。本發明投資少，見效快，操作簡單，無二次汙染，完全徹底處理廢液，有利於環境保護。但是生產得到的硫酸銅雜質含量較高，直接影響產品的質量。

發明內容
鑑於目前技術產出的硫酸銅產品純度不高、工藝複雜、成本高等缺陷，因此開發一種高品質的電鍍級硫酸銅產品的生產方法是十分必要的。本發明提供一種電鍍級硫酸銅的製備方法，包括如下步驟步驟I :將水與工業級氧化銅按照質量比為3. Γ3. 7:1混合打漿，形成混合漿料；步驟II :向混合漿料中加入酸液進行酸化；並調節混合漿料的pH為廣2，攪拌反應I. 5 3h形成混合體系；步驟III:加入酸液調節所述混合體系PH小於1，並使所述混合體系在冷卻循環系統中冷卻結晶； 步驟IV :對所述混合體系進行固液分離後獲得硫酸銅母液及硫酸銅晶體，烘乾後獲得電鍍級硫酸銅(CuSO4 · 5H20)產品。優選地，為了獲得較好的酸化效果，進一步控制所述步驟II中混合漿料的pH為I. 4 I. 8。優選地，所述步驟II中還包括尾氣吸收步驟，通過尾氣吸收系統吸收揮發出的酸性物質。由於濃硫酸與氧化銅、水混合反應，會產生大量的熱，甚至會讓溶液局部沸騰，生產大量酸霧或酸性蒸汽。優選地，所述酸液為工業級濃硫酸，一般質量百分比為98%。優選地，為了獲得較佳的結晶效果，有效節約酸用量，控制成本，所述步驟III中控制混合體系的PH值O. 3^0. 5。優選地，待所述步驟III的混合體系溫度降至40°C以下，再進行固液分離。優選地，所述步驟IV還包括對所述硫酸銅晶體進行洗滌，並獲得洗滌液。優選地，所述步驟IV中硫酸銅母液連同所述洗滌液循環至步驟II中代替部分酸液對所述混合漿料進行酸化。有益效果本發明的電鍍級硫酸銅的製備方法簡單易行、處理成本低、母液能回收使用，生產的電鍍級硫酸銅產品雜質含量非常低，完全達到國家標準，大大提高硫酸銅鹽產品質量並適應市場需求，具有較高的經濟效益。


圖I是本發明實施例I的製作流程示意圖。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明進行更加詳細的說明，本發明的保護範圍包括但不限於以下實施例。實施例I本實施例的工業級氧化銅來自某環保公司，主要是以固體粉末狀的形式存在。其中，工業級氧化銅的銅含量為58%、氯含量為O. 11%、水分含量為22%。採用上述工業級氧化銅製備工業級電鍍硫酸銅的步驟如下，如圖I所示步驟I :將3.5!113自來水加入至酸化罐中，開啟攪拌裝置，同時加入It工業級氧化銅進行混合打漿，反應lOmin，獲得混合漿料。用自來水對工業氧化銅進行稀釋打漿，有助於清洗氧化銅表面上的氯離子和其他雜質，並進一步使得酸化反應時更完全。步驟II :首先，開啟酸化罐尾氣吸收系統。由於濃硫酸與氧化銅、水混合反應，會產生大量的熱，甚至會讓溶液局部沸騰，生產大量酸霧或酸性蒸汽，因此需要配合尾氣吸收系統收集並處理。然後，向步驟I形成的混合漿料中加入98%的工業級濃硫酸進行酸化，調節混合漿料的PH為1.5。從濃硫酸加入開始計時，攪拌反應2h至反應完畢，形成混合體系。其中，混合體系的 主要成分為硫酸銅。該步驟的反應原理為經打漿處理後的氧化銅與濃硫酸反應時會放出大量的熱，溶液的溫度急劇上升，主要原因是因為濃硫酸具有強氧化性，打漿後的氧化銅與水混合隨著攪拌在轉動，濃硫酸遇水放出大量的熱，濃硫酸放出的熱有助於氧化銅與硫酸體系反應速率加快，其反應過程分為兩步，第一步是氧化銅反應生成氫氧化銅，第二步是隨著濃硫酸的繼續加入，溫度上升至98°C氫氧化銅反應生成硫酸銅熱溶液。具體反應方程式如下2Cu0+H2S04 (濃)—Cu (OH) 2+CuS04Cu (OH) 2+H2S04 (濃)—2H20+CuS04步驟III:將步驟II形成的混合體系轉移至結晶罐中進行冷卻結晶。過程中，採用水作為冷卻劑，開啟冷卻循環系統使混合體系冷卻結晶。同時加入98%的工業級濃硫酸進行補酸處理，調節所述混合體系PH為O. 3。在補酸的過程中，隨著溫度下降硫酸銅晶體已開始結晶析出，此時每隔Ih取IOOmL混合體系置於燒杯中，用溫度計對混合體系進行溫度檢測，待檢測到溫度接近40°C時準備分離結晶。補酸的作用有以下幾點①因氧化銅與濃硫酸在酸化罐反應過程中會有氫氧化銅泥生成，為了避免硫酸銅熱液在結晶過程中有銅泥附著，影響硫酸銅產品質量，需對硫酸銅熱液進行補酸處理。②進行補酸調節硫酸銅熱溶液的pH < 1，提高硫酸銅熱溶液中的游離酸含量，可使一次硫酸銅收率提聞，晶體大。③結晶過程中進行補濃硫酸，可使硫酸銅熱溶液溫度再次升高，從而使析出的晶體再次溶解，有助於再次析出的硫酸銅晶體長粗，有助於提高產量。步驟IV :待所述混合體系溫度降至40°C以下，此時混合體系中含有大量固態的硫酸銅晶體和母液，轉移混合體系至真空抽濾裝置中進行母液及硫酸晶體的固液分離。溫度在40°C以下，母液中結晶並析出來的晶體會越來越多，有助於提高硫酸銅晶體的析出量並提高整個產量，但溫度不宜太低(不能低於38°C )，溫度低於38°C，則會產生大量白色細料影響產品質量。溫度高於40°C則母液中含有大量晶體未析出，影響產量。因此對混合系統進行抽濾來達到固液分離的較佳溫度控制在38°C至40°C之間。用水對抽濾獲得的硫酸銅晶體進行洗滌，洗滌液連同抽濾獲得的母液經導流管溢流至硫酸銅母液罐進行暫存。由於硫酸銅母液酸度很高(pH小於1)，而含銅量也較高，直接作為廢液處理掉既增加成本，又造成浪費。因此將硫酸銅母液連同洗滌液體循環至酸化罐中作為酸性調節液回用。而硫酸銅晶體進行離心甩水處理，經離心機離心甩掉硫酸銅晶體表明吸附的水滴後對硫酸銅晶體進行烘乾，烘乾後包裝即為電鍍級硫酸銅(CuSO4 ·5Η20)產品O按照上述製備方法分別進行五次平行試驗，獲得的電鍍級硫酸銅產品質量
檢測如下表I電鍍級硫酸銅產品檢測指標
權利要求
1.一種電鍍級硫酸銅的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟 步驟I :將水與工業級氧化銅按照質量比為3. Γ3. 7:1混合打漿，形成混合漿料； 步驟II :向混合漿料中加入酸液進行酸化；並調節混合漿料的PH為f 2，攪拌反應I.5 3h形成混合體系； 步驟III :加入酸液調節所述混合體系pH小於1，並使所述混合體系在冷卻循環系統中冷卻結晶； 步驟IV :對所述混合體系進行固液分離後獲得硫酸銅母液及硫酸銅晶體，乾燥後獲得電鍛級硫Ife銅廣品。
2.根據權利要求I所述製備方法，其特徵在於，所述步驟II中控制混合漿料的pH為I. 4 I. 8。
3.根據權利要求I或2所述製備方法，其特徵在於，所述步驟II中還包括尾氣吸收步驟，通過尾氣吸收系統吸收揮發出的酸性物質。
4.根據權利要求I所述製備方法，其特徵在於，所述酸液為工業級濃硫酸。
5.根據權利要求I所述製備方法，其特徵在於，所述步驟III中控制混合體系的pH值O.3 O. 5。
6.根據權利要求I所述製備方法，其特徵在於，所述步驟III中混合體系溫度降至40°C以下。
7.根據權利要求I或6所述製備方法，其特徵在於，所述步驟IV還包括對所述硫酸銅晶體進行洗滌，並獲得洗滌液。
8.根據權利要求6所述製備方法，其特徵在於，所述步驟IV中硫酸銅母液連同所述洗滌液循環至步驟II中代替部分酸液對所述混合漿料進行酸化。
全文摘要
本發明涉及一種電鍍級硫酸銅的製備方法，包括如下步驟步驟Ⅰ將水與工業級氧化銅按照質量比為3.4~3.7:1混合打漿，形成混合漿料；步驟Ⅱ向混合漿料中加入酸液進行酸化；並調節混合漿料的pH為1~2，攪拌反應1.5~3h形成混合體系；步驟Ⅲ加入酸液調節所述混合體系pH小於1，並使所述混合體系冷卻結晶；步驟Ⅳ對所述混合體系進行固液分離後獲得硫酸銅晶體。本發明簡單易行、處理成本低、生產的電鍍級硫酸銅雜質含量非常低，並完全符合國家標準，能適應市場需求，具有較高的經濟效益。
文檔編號C01G3/10GK102963921SQ20121055317
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月19日 優先權日2012年12月19日
發明者刁偉華, 胡春林, 餘雅旋, 李雙春 申請人:東江環保股份有限公司