专利名称：一种用铜精矿制备硫酸铜的方法
技术领域：
本发明涉及一种用铜精矿制备硫酸铜的方法，属于无机化工技术领域。
背景技术：
众所周知，硫酸铜是一种重要的无机化工原料，用途非常广泛。在有色金属(铜，锌、铅等)选矿中，硫酸铜是重要的药剂之一；在工业上用做纺织品和丝织品的媒染剂，电镀铜的电解剂；在农业上是重要的无机农药原料，可做棉花、果树的杀虫剂，麦类黑穗病、赤霉病的防治药剂，也是许多农作物的增产营养剂还可以做动物养殖业饲料中微量元素添加剂等。正由于硫酸铜具有广泛用途，因此近年来随着单质铜废料的涨价，用铜矿石生产硫酸铜的工艺研究非常活跃，人们相继开发了一些采用不同原料生产硫酸铜的新工艺。经检索，在现有生产硫酸铜的技术中，CN9210259.X介绍了以废紫铜丝或炼铜厂的下脚料，在铜蚀助剂作用下生产硫酸铜；CN1094014A专利报道了用黄铜矿经过焙烧，水浸，碳酸钙除铁直接制备硫酸铜的方法；CN1370742A专利报道了用硫化铜矿经过焙烧-酸浸-萃取法制取硫酸铜的新工艺；CN1153826A专利报道了一种由氧化铜矿氨浸法生产硫酸铜的新方法。上述制备硫酸铜的方法中，有的存在因废铜丝涨价效益较差；有的中和除铁，铜的利用率仅80％左右；有的用萃取剂法，工艺较复杂；采用氨浸法浸取氧化铜，矿源少，推广应用受到限制。铜矿石品种比较多，由于化学结构不同主要分为黄铜矿，辉铜矿，蓝铜矿和黑赤铜矿等。做为以氧化铜为主的黑、赤等类铜矿开发比较好的技术是以氨-碳铵做浸取剂，在一定PH值条件下从矿石中直接浸取铜，热解后的碱式铜盐与硫酸反应生产硫酸铜，产品纯度和铜的利用率均较高。而黄铜矿和辉铜矿及蓝铜矿因化学结构不同则不宜采用上述方法，因为这些铜矿石结构复杂、为稀硫酸不溶铜，含铁高，须氧化或焙烧才能变成可溶性铜盐。加氧化剂直接酸浸既加剧了设备腐蚀，又易污染环境，净化除铁难度大，而且铜浸取率只有60％--80％。焙烧--稀硫酸浸取--海绵铜法为了除铁，将浸取液加铁粉还原铜(海绵铜)，分离出的海绵铜再焙烧氧化，然后加硫酸制备硫酸铜，滤液浓缩制成硫酸亚铁，产品难以销售。有的文献报道用氧化剂将二价铁氧化成三价铁，然后用碱性物质调PH值，水解沉淀出三价铁盐，因三价铁盐结晶呈胶体，致使过滤处理难度大，还需要蒸发浓缩结晶，需耗用大量能源。有的文献用沸腾炉焙烧铜矿石，焙烧温度高，操作难度大，易产生生料，铜利用率低。因此，寻找一种用铜精矿制备硫酸铜的新方法，一直是业内人士的共同愿望。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用铜精矿制备硫酸铜的方法。该方法简化了浸取液除铁净化的复杂工艺，省去了蒸发浓缩的生产过程，克服了两次焙烧和两次酸浸能耗、原料消耗高的缺陷，提高了铜的利用率。
本发明所述的方法包括如下主要步骤a、复配添加剂与铜精矿粉混合先将铜精矿粉装入混合机中，在搅拌下加入复配添加剂，与铜精矿粉充分混合均匀；复配添加剂由Na2CO3和Na2B4O7·10H2O配合而成，二者的配合比例按重量比表示为2-10∶1-5；复配添加剂的添加量为铜精矿粉的1％-10％。
铜精矿一般包括辉铜矿或者黄铜矿，含铜为17％-23％，粒度过60目筛。
添加剂无机盐Na2CO3和Na2B4O7·10H2O自然混合即可。
所述的复配添加剂Na2CO3和Na2B4O7·10H2O适宜的配合比例按重量比表示为2-5∶1-2。
较适宜的复配添加剂的添加量为铜精矿粉的2％-5％。
本发明的方法，复配添加剂用少量水加热溶解后加到混合机中，加完料后混合15分钟。
b、铜精矿粉的混合物焙烧制备铜焙砂混合好的物料装入瓷盘中，送入辐射炉，控制温度550-600℃，焙烧，鼓入空气，焙烧时间为2小时，降温卸出制备得到铜焙砂。
c、铜焙砂用稀硫酸溶液浸取在浸取釜中加入从前一循环中产品离心工段分离出来的母液，加入前一循环中的残渣洗涤液和硫酸稀溶液，调节浸取液PH值和密度值，使其PH值不小于2，密度维持在1200Kg·m-3，升温至80℃时，按固液比1∶2.5-3.5，用螺旋加料机将铜焙砂加入浸取釜中，当升温到80-95℃时，鼓空气恒温搅拌，浸取1-4小时，使浸取液的密度维持在不大于1400Kg·m-3，得到硫酸铜的浸取液。
适宜的铜焙砂浸取温度控制在85-90℃，浸取时间1.5-2小时。
d、固液分离，浸取液降温结晶得到硫酸铜产品将浸取液温度升至95℃，趁热过滤，滤液送入结晶釜，降温至25℃结晶，离心甩干得到硫酸铜产品。
e、母液循环送至浸取釜浸取铜焙砂。过滤残渣用水洗涤至无兰色时，集中放置再制备硫酸亚铁和水玻璃。洗涤液送去浸取工序作为浸取液的密度调节用水。
本发明的技术关键是在精矿粉中加入复配的添加剂后，在焙烧过程时可以将铁形成碱式三价铁复盐，此铁盐不溶于稀酸，在浸取过程中便随残渣一并过滤出去，主要反应如下
在强氧化条件下因为铁比铜活泼，很快发生如下反应
硫酸铁在温度比较高和硼砂的催化作用下，发生如下反应此碱性铁酸复盐沉淀在浸取时不溶于稀硫酸，便随残渣一并过滤出去。浸取液中含铁量很少，完全可以直接降温结晶，省去了净化除铁的复杂工艺。由于在还原条件下，三价铁的硫酸盐和黄铜矿石反应生成二价铁，在浸取液中还有少量硫酸亚铁。故在浸取过程中调节PH值大于2的条件下，鼓空气氧化，使其变成三价铁硫酸盐，经过水解沉淀，趁热过滤时便也随残渣滤出。
本发明取得的技术进步在于本发明克服了硫酸法除铁净化操作复杂，铜耗高的缺陷，原料铜利用率可达96％以上，工艺流程短，操作简单，能耗低，母液全部循环利用，易于工业化实施。
图1给出的是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式
以下实施例用以说明本发明。
实施例1用中国山西的黄铜精矿粉作原料，铜含量23.12％，细度为60目过95％的铜矿粉末，将500g铜矿精粉放入混合机中，启动搅拌，将配制好的15g复配添加剂(用50g水溶解)慢慢的滴加到矿粉中，搅拌一定时间后，装入瓷盘，放到辐射炉，在鼓风条件下，600℃焙烧2h，降温卸出，即铜焙砂备用。在有效容积2000ml的浸取釜中加入1000g水，加93％硫酸20g，搅拌升温至80℃时，加入铜焙砂，升温90℃计时，恒温搅拌浸取1.5h，开始向系统鼓风，浸取时间到2h，趁热过滤，滤液送结晶釜直接降温到25℃结晶，离心甩干，得产品五水硫酸铜310g，含量96.18％，母液950g，含五水硫酸铜14％；残渣洗液100g，含铜0.6％，总折算铜收率为96.13％。
实施例2用中国河北的辉铜精矿粉作原料，铜含量17.68％，细度为60目过90％的铜矿粉末，将500g铜矿精粉放入混合机中，启动搅拌，将配制好的10g复配添加剂(用50g水溶解)慢慢的滴加到矿粉中，搅拌一定时间后，装入瓷盘，放到辐射炉，在鼓风条件下，550℃焙烧2h，降温卸出，即铜焙砂备用。在有效容积2000ml的浸取釜中加入实施例1的母液，并用残渣洗液和水调节浸取液PH值和密度，搅拌升温至80℃时，加入铜焙砂，升温90℃计时，恒温搅拌浸取1.5h，开始向系统鼓风，浸取时间到2h，趁热过滤，滤液送结晶釜直接降温结晶，离心甩干，产品硫酸铜346g，含量96.38％，母液960g，含五水硫酸铜13.8％；残渣洗液100g，含铜0.61％，总折算铜收率为97.7％。
权利要求
1.一种用铜精矿制备硫酸铜的方法，其特征在于包括如下步骤a、复配添加剂与铜精矿粉混合将铜精矿粉装入混合机中，在搅拌下加入复配添加剂，与铜精矿粉充分混合；所述的复配添加剂由Na2CO3和Na2B4O7·10H2O配合而成，二者的配合比例为2-10∶1-5；复配添加剂的添加量为铜精矿粉的1％-10％。b、铜精矿粉的混合物焙烧制备铜焙砂混合好的物料装入瓷盘中，送入辐射炉，控制温度550-600℃，焙烧，鼓入空气，焙烧时间2小时，制备铜焙砂。c、铜焙砂用稀硫酸溶液浸取在浸取釜中加入从前一循环中产品离心工段分离出来的母液，加入前一循环中残渣洗涤液和硫酸稀溶液，调节浸取液PH值和密度值，使其PH值不小于2，密度维持在1200Kg·m-3，升温至80℃时，按固液比1∶2.5-3.5，将铜焙砂加入浸取釜中，升温到80-95℃时，鼓空气恒温搅拌，浸取时间1-4小时，使浸取液的密度维持在不大于1400Kg·m-3，得到硫酸铜的浸取液。d、固液分离，浸取液降温结晶得到硫酸铜产品将浸取液温度升至95℃，趁热过滤，滤液送入结晶釜，降温至25℃结晶，离心甩干得到硫酸铜产品。e、母液返回浸取工段循环使用硫酸铜产品过滤出的母液返回浸取工段，循环使用作为浸取液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的复配添加剂Na2CO3和Na2B4O7·10H2O的配合比例为2-5∶1-2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于复配添加剂的添加量为铜精矿粉的2％-5％。
4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于复配添加剂用少量水加热溶解后加到混合机中，加完料后混合15分钟。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于铜精矿粉的粒度控制在过60目筛。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于铜焙砂浸取温度85-90℃，浸取时间1.5-2小时。
全文摘要
本发明公开了一种用铜精矿制备硫酸铜的方法。该方法是在铜精矿粉中加入复配添加剂，使铜精矿中的铁在焙烧过程中与之形成难溶于稀硫酸溶液的碱式硫酸铁复盐沉淀，在浸取铜焙砂的硫酸铜时，该沉淀随残渣滤出，滤液可以不经过除铁净化，直接降温结晶，过滤，便可以得到硫酸铜合格产品，滤液补加硫酸和水，调节密度，再返回浸取工段，做浸取液循环使用。本发明克服了硫酸法除铁净化操作复杂、铜耗高的缺陷，原料铜利用率可达96％以上，工艺流程短，操作简单，能耗低，母液全部循环利用，易于工业化实施。
文档编号C22B3/08GK1544663SQ200310109659
公开日2004年11月10日 申请日期2003年11月13日 优先权日2003年11月13日
发明者杨久义, 张士莹 申请人:河北科技大学