专利名称：电镀级硫酸铜的制备方法
技术领域：
本发明涉及铜盐生产工艺，尤其是一种电镀级硫酸铜生产的新工艺。
背景技术：
在我国，硫酸铜的生产方法很多，来源也比较广泛，但大多数生产仍以副产物回收，或利用废铜酸化处理而得。因此，就目前而言，硫酸铜产品的生产仍以粗加工方式为主，主要生产农用级和工业级硫酸铜。目前，硫酸铜制取原料主要有铜电解精炼产生的废电解液、废品铜、印制线路板蚀 刻废液、铜矿石、炼铜烟灰及废渣。硫酸铜生产的大致方法主要有氨浸法、催化氧化法、酸碱中和法和萃取法。(I)氨浸法氨浸法主要是利用Cu与NH3 · H2O在加热的条件下反应生成铜氨络合物，铜氨络合物经过蒸氨系统蒸氨处理生成碱式碳酸铜，然后碱式碳酸铜用稀硫酸酸化处理即可产生硫酸铜。如专利CN97115802. 9提到使用这种方法，CN97115802. 9专利特征是用氨及碳酸氢铵制成的溶液将铜包钢丝浸溶，溶液中氨浓度为I. 5^10mol/L,原料摩尔比为Cu:NH3:NH4HC03=1:2^4:Γ2,过滤加热结晶得碱式碳酸铜；再用其制氧化铜或硫酸铜。本方法的特点一是废料利用取材方便，母液循环使用，成本低廉；二是产品纯度高，减少环境污染；三是应用价值高。缺点就是需要消耗大量的氨水以及对设备易腐蚀。(2)催化氧化法催化氧化法主要是指在稀硫酸的介质下，利用空气中的氧气氧化金属铜生成氧化铜，氧化铜然后在稀硫酸的作用下生成硫酸铜。催化氧化法包括常温催化氧化法和高温催化氧化法，专利CN89104857. X提到使用这种方法，提到目前该方法已有硫酸铜生产工艺有两种，一种是在加热的稀硫酸中用空气将铜氧化生成硫酸铜，另一种是用氯化铜法生产硫酸铜，前者能源耗大，设备易腐蚀；后者是原料成本高。本专利为有硫酸铜的存在下，用盐酸做催化剂，在常温下将铜氧化生产硫酸铜，克服上述缺点，投资少，操作简单，经济效率和社会效益显著。缺点就是使用盐酸做催化剂，生产时将引入大量的氯离子，影响硫酸铜产品的质量。(3)萃取法萃取法主要是粗硫酸铜结晶或铜合金溶解，将其进行溶剂萃取处理，使硫酸铜溶液在进行重结晶，从而生产出高品质、纯度的硫酸铜产品。如专利CN200480023147. 7提到了该方法，此方法生产的硫酸铜品质高，但是需要使用粗硫酸铜作为生产原料，其生产成本比较大。(4)酸碱中和法酸碱中和法主要是指酸与碱进行中和产生大量铜泥，铜泥经硫酸酸化处理、结晶反应生成硫酸铜产品。本发明投资少，见效快，操作简单，无二次污染，完全彻底处理废液，有利于环境保护。但是生产得到的硫酸铜杂质含量较高，直接影响产品的质量。
发明内容
鉴于目前技术产出的硫酸铜产品纯度不高、工艺复杂、成本高等缺陷，因此开发一种高品质的电镀级硫酸铜产品的生产方法是十分必要的。本发明提供一种电镀级硫酸铜的制备方法，包括如下步骤步骤I :将水与工业级氧化铜按照质量比为3. Γ3. 7:1混合打浆，形成混合浆料；步骤II :向混合浆料中加入酸液进行酸化；并调节混合浆料的pH为广2，搅拌反应I. 5 3h形成混合体系；步骤III:加入酸液调节所述混合体系PH小于1，并使所述混合体系在冷却循环系统中冷却结晶； 步骤IV :对所述混合体系进行固液分离后获得硫酸铜母液及硫酸铜晶体，烘干后获得电镀级硫酸铜(CuSO4 · 5H20)产品。优选地，为了获得较好的酸化效果，进一步控制所述步骤II中混合浆料的pH为I. 4 I. 8。优选地，所述步骤II中还包括尾气吸收步骤，通过尾气吸收系统吸收挥发出的酸性物质。由于浓硫酸与氧化铜、水混合反应，会产生大量的热，甚至会让溶液局部沸腾，生产大量酸雾或酸性蒸汽。优选地，所述酸液为工业级浓硫酸，一般质量百分比为98%。优选地，为了获得较佳的结晶效果，有效节约酸用量，控制成本，所述步骤III中控制混合体系的PH值O. 3^0. 5。优选地，待所述步骤III的混合体系温度降至40°C以下，再进行固液分离。优选地，所述步骤IV还包括对所述硫酸铜晶体进行洗涤，并获得洗涤液。优选地，所述步骤IV中硫酸铜母液连同所述洗涤液循环至步骤II中代替部分酸液对所述混合浆料进行酸化。有益效果本发明的电镀级硫酸铜的制备方法简单易行、处理成本低、母液能回收使用，生产的电镀级硫酸铜产品杂质含量非常低，完全达到国家标准，大大提高硫酸铜盐产品质量并适应市场需求，具有较高的经济效益。
图I是本发明实施例I的制作流程示意图。
具体实施例方式下面结合具体的实施例对本发明进行更加详细的说明，本发明的保护范围包括但不限于以下实施例。实施例I本实施例的工业级氧化铜来自某环保公司，主要是以固体粉末状的形式存在。其中，工业级氧化铜的铜含量为58%、氯含量为O. 11%、水分含量为22%。采用上述工业级氧化铜制备工业级电镀硫酸铜的步骤如下，如图I所示步骤I :将3.5!113自来水加入至酸化罐中，开启搅拌装置，同时加入It工业级氧化铜进行混合打浆，反应lOmin，获得混合浆料。用自来水对工业氧化铜进行稀释打浆，有助于清洗氧化铜表面上的氯离子和其他杂质，并进一步使得酸化反应时更完全。步骤II :首先，开启酸化罐尾气吸收系统。由于浓硫酸与氧化铜、水混合反应，会产生大量的热，甚至会让溶液局部沸腾，生产大量酸雾或酸性蒸汽，因此需要配合尾气吸收系统收集并处理。然后，向步骤I形成的混合浆料中加入98%的工业级浓硫酸进行酸化，调节混合浆料的PH为1.5。从浓硫酸加入开始计时，搅拌反应2h至反应完毕，形成混合体系。其中，混合体系的 主要成分为硫酸铜。该步骤的反应原理为经打浆处理后的氧化铜与浓硫酸反应时会放出大量的热，溶液的温度急剧上升，主要原因是因为浓硫酸具有强氧化性，打浆后的氧化铜与水混合随着搅拌在转动，浓硫酸遇水放出大量的热，浓硫酸放出的热有助于氧化铜与硫酸体系反应速率加快，其反应过程分为两步，第一步是氧化铜反应生成氢氧化铜，第二步是随着浓硫酸的继续加入，温度上升至98°C氢氧化铜反应生成硫酸铜热溶液。具体反应方程式如下2Cu0+H2S04 (浓)—Cu (OH) 2+CuS04Cu (OH) 2+H2S04 (浓)—2H20+CuS04步骤III:将步骤II形成的混合体系转移至结晶罐中进行冷却结晶。过程中，采用水作为冷却剂，开启冷却循环系统使混合体系冷却结晶。同时加入98%的工业级浓硫酸进行补酸处理，调节所述混合体系PH为O. 3。在补酸的过程中，随着温度下降硫酸铜晶体已开始结晶析出，此时每隔Ih取IOOmL混合体系置于烧杯中，用温度计对混合体系进行温度检测，待检测到温度接近40°C时准备分离结晶。补酸的作用有以下几点①因氧化铜与浓硫酸在酸化罐反应过程中会有氢氧化铜泥生成，为了避免硫酸铜热液在结晶过程中有铜泥附着，影响硫酸铜产品质量，需对硫酸铜热液进行补酸处理。②进行补酸调节硫酸铜热溶液的pH < 1，提高硫酸铜热溶液中的游离酸含量，可使一次硫酸铜收率提闻，晶体大。③结晶过程中进行补浓硫酸，可使硫酸铜热溶液温度再次升高，从而使析出的晶体再次溶解，有助于再次析出的硫酸铜晶体长粗，有助于提高产量。步骤IV :待所述混合体系温度降至40°C以下，此时混合体系中含有大量固态的硫酸铜晶体和母液，转移混合体系至真空抽滤装置中进行母液及硫酸晶体的固液分离。温度在40°C以下，母液中结晶并析出来的晶体会越来越多，有助于提高硫酸铜晶体的析出量并提高整个产量，但温度不宜太低(不能低于38°C )，温度低于38°C，则会产生大量白色细料影响产品质量。温度高于40°C则母液中含有大量晶体未析出，影响产量。因此对混合系统进行抽滤来达到固液分离的较佳温度控制在38°C至40°C之间。用水对抽滤获得的硫酸铜晶体进行洗涤，洗涤液连同抽滤获得的母液经导流管溢流至硫酸铜母液罐进行暂存。由于硫酸铜母液酸度很高(pH小于1)，而含铜量也较高，直接作为废液处理掉既增加成本，又造成浪费。因此将硫酸铜母液连同洗涤液体循环至酸化罐中作为酸性调节液回用。而硫酸铜晶体进行离心甩水处理，经离心机离心甩掉硫酸铜晶体表明吸附的水滴后对硫酸铜晶体进行烘干，烘干后包装即为电镀级硫酸铜(CuSO4 ·5Η20)产品O按照上述制备方法分别进行五次平行试验，获得的电镀级硫酸铜产品质量
检测如下表I电镀级硫酸铜产品检测指标
权利要求
1.一种电镀级硫酸铜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤I :将水与工业级氧化铜按照质量比为3. Γ3. 7:1混合打浆，形成混合浆料； 步骤II :向混合浆料中加入酸液进行酸化；并调节混合浆料的PH为f 2，搅拌反应I.5 3h形成混合体系； 步骤III :加入酸液调节所述混合体系pH小于1，并使所述混合体系在冷却循环系统中冷却结晶； 步骤IV :对所述混合体系进行固液分离后获得硫酸铜母液及硫酸铜晶体，干燥后获得电锻级硫Ife铜广品。
2.根据权利要求I所述制备方法，其特征在于，所述步骤II中控制混合浆料的pH为I. 4 I. 8。
3.根据权利要求I或2所述制备方法，其特征在于，所述步骤II中还包括尾气吸收步骤，通过尾气吸收系统吸收挥发出的酸性物质。
4.根据权利要求I所述制备方法，其特征在于，所述酸液为工业级浓硫酸。
5.根据权利要求I所述制备方法，其特征在于，所述步骤III中控制混合体系的pH值O.3 O. 5。
6.根据权利要求I所述制备方法，其特征在于，所述步骤III中混合体系温度降至40°C以下。
7.根据权利要求I或6所述制备方法，其特征在于，所述步骤IV还包括对所述硫酸铜晶体进行洗涤，并获得洗涤液。
8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述步骤IV中硫酸铜母液连同所述洗涤液循环至步骤II中代替部分酸液对所述混合浆料进行酸化。
全文摘要
本发明涉及一种电镀级硫酸铜的制备方法，包括如下步骤步骤Ⅰ将水与工业级氧化铜按照质量比为3.4~3.7:1混合打浆，形成混合浆料；步骤Ⅱ向混合浆料中加入酸液进行酸化；并调节混合浆料的pH为1~2，搅拌反应1.5~3h形成混合体系；步骤Ⅲ加入酸液调节所述混合体系pH小于1，并使所述混合体系冷却结晶；步骤Ⅳ对所述混合体系进行固液分离后获得硫酸铜晶体。本发明简单易行、处理成本低、生产的电镀级硫酸铜杂质含量非常低，并完全符合国家标准，能适应市场需求，具有较高的经济效益。
文档编号C01G3/10GK102963921SQ20121055317
公开日2013年3月13日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者刁伟华, 胡春林, 余雅旋, 李双春 申请人:东江环保股份有限公司