本发明涉及化工工业,是对传统的硫酸铜生产的一种改良。目前,生产硫酸铜的方法主要是采用传统的工艺方法-硫酸法。发明人从实验室得到的大量数据进行了分析,这种传统的工艺确实还存在一些难以克服的弊端,其表现在以下几方面: 1、浸铜时,大量的铁亦同时被浸出后,既多耗硫酸,又严重影响产品质量;
2、除铁操作过程长,且极不易清除干净;
3、溶液过滤速度慢,渣量大,铜损大;
4、设备需防腐,建设费用高;
5、工作环境差,三废处理费用高;
本发明的目的是要提供一种氨法生产硫酸铜的新工艺,以有效地克服传统工艺的上述缺点。
本发明的工艺方法步骤是:
1、将氧化铜矿或氧化铜矿石破碎至100-180目(因矿而异);
2、氨浸出铜:将氧化铜铁粉矿置于浸取槽中,加入氨浸溶液浸取,其中:
a、氨浸溶液重量比为:矿石∶溶液=1∶1.2~1.5;
b、氨浸液的溶剂浓度:NH370-80克/升,CO280-90克/升;
C、氨浸溶液温度:45-55℃;
d、浸出时间:机械搅拌下3-4小时,人工搅拌下4-8小时;
e、反应式:
f、过滤:抽滤或压滤或自然沉清后加布袋过滤,干净的铜氨溶液应为无任何沉淀物的深兰紫色溶液;
3、蒸氨沉铜:以蒸汽热源加热铜溶液至100-105℃,溶液逐渐失去兰色,当PH值降到7.0-7.5时,蒸氨完毕,其反应式:
4、硫酸铜生成:
a、将定量的碳酸铜置于耐酸溶器中,加入定量的水及工业硫酸铜(含量>=95%),搅拌下迅速溶解,其重量比为:
碳酸铜∶水∶硫酸=1∶3-4∶2-3。
b、反应式:
C、首次结晶:将溶解后的硫酸铜溶液置于室温下,自然冷却或强制冷却结晶,得到兰色固体颗粒状硫酸铜产品;
d、重复结晶:将剩余下来的稀溶液加热浓缩Be’达到38°以下时,自然冷却或强制冷却结晶,并重复上述步骤直至溶液中硫酸全部结晶为止。
实验表明:本发明从根本上克服了硫酸法传统工艺的缺点,其优点具体体现在以下方面:
1、只浸铜,不浸铁,从根本上保证了硫酸铜产品的质量优良;
2、工艺稳定,操作简单方便,过滤速度快,出产品快,生产周期短;
3、原材料消耗少,生产成本低,氨浸溶剂可回收循环使用,尤其是硫酸耗量大减;
4、其中的氨浸、蒸氨等主要设备,不需防腐,投资降低;
5、三废问题少,除氨浸渣外(如含Fe>=32%时可作水泥厂的铁矿粉代用品),其废气回收循环使用,废水为蒸氨完毕后的净水,PH值=7-7.5,不含有毒物。
以下通过实施例作进一步的说明:
实施例1:
1、取本地区石头咀氧化铜铁矿石,破碎至180目,化学成分为:含全Cu8.0%,氧化态Cu 6%,S 1.06%,Fe 31%;
2、氨浸出铜:
a、称取矿粉样200克,加水300毫升;
b、配制氨浸剂浓度:NH380克/升,CO290克/升;
c、浸出温度:50℃;
d、浸出时间:人工间歇搅拌下,浸出6小时;
e、过滤:以滤纸过滤,氨浸出溶液为深兰紫色;
3、蒸氨浸铜:
将氨浸液加温至100-105℃,当溶液完全失去兰色,其PH值降到7.0-7.5时,蒸氨完毕,待溶液自然沉清后,倒掉清水,取出含水碳酸铜晒干,得碳酸铜干基产品19克,碳酸铜产率为9.5%,矿石理论产碳酸铜为20.8克,理论产率为10.4%,铜的氨浸率为91%。
碳酸铜含量为99.45%,近化学纯品。
4、硫酸铜生成:
a、取碳酸铜(干基)59克,加水250毫升,加硫酸120毫升,人工搅拌下迅速溶解,生成兰色的硫酸铜溶液,让其自然冷却结晶,得到硫酸铜产品(干基)80克,剩余溶液第一次加热浓缩至Be’=38°时,第二次冷却结晶,得硫酸铜产品(干基)40克,剩余溶液再加热浓缩,再冷却结晶,第三次得硫酸铜(干基)产品13克。碳酸铜回收率为98.8%。
b、硫酸桐产品为纯兰色小颗粒状结晶体,含量为97%,水不溶约0.06%,游离酸0.2%,Fe含量0.2%,为一级品。
实施例2:
1、取本地区赵保村7#氧化铜铁矿石,破碎至100目,其化学成分为:Fe 34.05%,Cu 4.5%,S0.063%。
2、氨浸出:
a、称取矿粉样300克,加水450毫升,氨浸、蒸氨工艺基本同实施例1但其中:矿粉∶氨浸液=1∶1.2,氨浸液的溶剂浓度为;NH370克/升,CO280克/升,浸取温度为:55℃,时间机械搅拌3小时。得碳酸铜(干基)产品21.5克,产率21.5克,产率为7.16%,矿石理论产碳酸铜量为23.4克,产率为7.8%,铜地氨浸出率为91.8%。
b、碳酸铜含量99.45%,近化学纯品。
3、利用碳酸铜生产硫酸铜品:
取碳酸铜50克,加水200毫升,加硫酸110毫升,搅拌下迅速溶解,生成硫酸铜兰色溶液,让其自然冷却结晶,得硫酸铜(干基)产品60克,剩余溶液加热浓缩至Be’=38℃时,第二次冷却结晶,得硫酸铜(干基)产品42克,第二次加热浓缩经冷却结晶,得硫酸铜(干基)产品8克,碳酸铜回收率99%,硫酸铜含量97.5%。