一种快速溶铜的方法与流程

本发明属于化工领域，涉及废铜的回收再利用，具体涉及一种快速溶铜的方法。

背景技术：

溶铜就是将固体铜变成cu²⁺，溶解于水溶液，广泛应用于硫酸铜制备，铜箔生产，废铜回收制备铜盐。国内外溶铜均采用空气作氧化剂，生产过程中将空气充入溶解液，然后同金属铜反应。利用空气（主要是空气中的氧气）做氧化剂，氧化电位较低，只有400-500mv,溶铜速度慢，反应时间长，生产效率低。

技术实现要素：

本发明针对现有溶铜时存在的上述问题，提供了一种快速溶铜的方法，缩短反应时间，降低了反应温度及生产成本，提高了溶铜效率。

本发明采用的技术方案如下：一种快速溶铜的方法，包括以下步骤，

a.向溶铜罐内依次加入固体铜、溶解液，其中，溶解液为硫酸和硫酸铜配制而成的混合液，混合液中硫酸浓度为30-180g/l，cu²⁺初始浓度为0-55g/l；

b.对溶解液加热至50-65℃后停止加热，从溶铜罐的底部向溶解液中通入0.03-0.3mpa的压缩空气，流量为5-550m³/h，且在压缩空气进入溶解罐之前向压缩空气中通入0.035-0.35mpa，流量0.15-55m³/h的so2气体，压缩空气与so2气体两者的体积比为100：3-10，提高溶解液的氧化电位，快速氧化溶铜生成cuso4。

本发明所述的固体铜是铜块、铜米、铜线、铜粉中的任意一种。

作为优选，混合液中硫酸浓度为80-90g/l，cu²⁺初始浓度为15-25g/l。

作为优选，在压缩空气进入溶解罐之前向压缩空气中通入的so2气体的压力高于压缩空气的压力。

作为优选，溶解液的加入量按每吨固体铜，加入2.9-4.5m³计。

本发明的溶解液体积根据生产需要确定，体积不够时通过单独设置溶解液罐，与溶铜罐串联使用；溶解液中铜含量高时，多个溶铜罐串联使用。

本发明通入压缩空气和so2气体后溶解液的氧化电位由400-500mv提高到1000-1200mv。

本发明当溶液中cu2+浓度超过或等于100g/l时，停止反应，经由溶铜罐的溶解液排出口排出。

优选，溶铜罐的体积为3-120m³，高度为3-6m。溶铜罐内设有多层用于放置固体铜的放料层。

本发明与现有溶铜方法相比较，具有以下优越性：

1.本发明空气加入溶铜罐前加入占压缩空气体积3-10%的so2，溶解液氧化电位由400-500mv，提高到1000-1200mv（即：so2溶解于水电离出so3^2-；so3^2-与空气中的o2结合生成so5^2-，so5^2-具有高能团，溶解液的氧化电位最高可达1200mv。），氧化效率提高2倍以上，快速溶铜生成cuso4，空气中氧的利用率达到80％，鼓入空气量大幅减少，溶解液蒸发量减少约30%，溶铜能力可达800kg/m³.d。

2.so2与空气一起加入溶解液后最后生成硫酸，参与溶铜反应，与cu反应生成cuso4，溶解液中无多余的物质生成，无副反应，可以减少硫酸消耗。

2.本发明解决空气、氧气做氧化剂，氧化电位低，溶铜速度慢，反应时间长，生产效率低的弊端。

3.本发明由于溶解液氧化电位高，铜溶解速度快，单位时间内释放热量多，溶铜过程中溶解液无需加热。

4.溶铜时，温度过低生产效率低下，温度超过80℃溶解液中氧气及其他气体溶解量会急剧下降，生产速度大幅变慢；由于固体铜溶解为放热反应，本发明仅需生产初期对溶解液加热至50-65℃后停止加热，溶解液氧化电位高，固体铜溶解可以再低温50-60℃条件下快速反应；本发明由于溶解液氧化电位高，即使硫酸浓度为20g/l时，铜的溶解速度依然很快。

5.本发明溶铜罐体积根据生产需要确定，一般在3-120m³之间，高度在3-6m之间；通过在溶铜罐内设置多个固体铜料层，增加固体铜装料量，将固体铜的堆积在每一层上，厚度以混合气体顺利通过为准，增大了与空气、及溶解液的接触面积，加快了反应速率，缩短了生产周期。

6.固体铜可以是铜块、铜米、铜线、铜粉等，通过对其进行剪切增大比表面积，比表面积越大，反应面积越大，溶解速度越快，生产效率越高。

7.本发明将so2气体在空气进入溶解罐之前加入，便于空气与so2充分混合，且压缩空气与so2气体的体积比为设置为100：3-10固体铜的溶解速度快，因so2气体浓度过低溶液氧化性较弱，so2气体浓度过高溶液呈还原性，溶解速度急剧降低。

附图说明

图1.本发明的结构示意图。

图中：1.溶铜罐；2.空气进口；3.so2气体进口；4.溶解液出口；5.溶解液进口；6.铜料加入口；7.排风口。

具体实施方式

一种快速溶铜的方法，其步骤如下：将固体铜（铜块、铜丝、铜皮、铜粉）通过铜料加入口6加入溶铜罐1，物料堆积厚度以空气可以顺利通过为宜，物料加入完毕封闭加料口；开启循环泵经过溶解液进口5向溶铜罐1中加入溶解液；开启加热设备，将溶解液加热；经过空气（氧气）进口2向溶铜罐1中加入压缩空气（氧气），通过so2气体进口3加入so2气体，对各反应参数进行综合调整，快速溶铜生成cuso4，当溶液中cu²⁺浓度超过或等于100g/l时，停止反应，经由溶铜罐的溶解液排出口排出，产出合格的硫酸铜溶液由溶解液出口4排出，废气由排风口7排出。

上述铜罐体积根据生产需要确定，一般在3-120m³之间，高度在3-6m之间，固体铜可以是铜块、铜米、铜线、铜粉等，固体铜的堆积厚度以混合气体可以顺利通过为准，溶铜罐可以设计多个固体铜的放料层；溶解液由硫酸和硫酸铜配制而成的混合液，其中，混合液中硫酸浓度一般在30-180g/l之间，以80-90g/l为最佳，生产过程中随时补加保持酸度稳定，cu²⁺初始浓度一般在0-55g/l之间，以15-25g/l为佳，溶解液体积根据生产需要确定，如果体积不够可单独设置溶解液罐，与溶铜罐串联使用；如果溶铜液铜含量要求较高，多个溶铜罐可以串联使用，串联级数根据生产要求确定。从溶铜罐的底部向溶解液中通入压缩空气，空气压力在0.03-0.3mpa之间，流量在5-550m³/h之间，在压缩空气进入溶解罐之前压缩空气中通入so2气体，so2气体压力在0.035-0.35之间，流量0.15-55m³/h之间，压缩空气与so2气体的体积比为100：3-10，通入so2。

实施例1

一种快速溶铜的方法，其步骤如下：

（1）将阴极铜或废铜剪切成100×100mm块状，加入溶铜罐（溶铜罐φ2500×4000mm），加入铜量约5吨，料层堆积厚度约1.0m，然后封闭加料口；

（2）开启循环泵，向溶铜罐中加入溶解液，溶解液成分为硫酸、水、硫酸铜溶液，其中硫酸浓度为85g/l左右，cu²⁺浓度为10g/l左右，溶解液体积为15m³；

（3）开启加热设备,将溶解液加热到50-60℃；

（4）向溶铜罐通入压缩空气，压缩空气流量100m³/h，压力：0.25mpa；

（5）向压缩空气中通入so2，流量4.5m³/h，压力：0.25mpa；

（6）溶解大约5h，溶铜罐溶解液cu²⁺浓度达到100g/l，满足下道工序生产要求；

（7）将合格的溶铜液送往下游工序应用。

实施例2

一种快速溶铜的方法，其步骤如下：

（1）将铜线加入溶铜罐，铜线直径φ1mm，长度600mm，溶铜罐φ2500×4000mm，加入量约5吨，料层堆积厚度约1.5m，然后封闭加料口；

（2）开启循环泵，向溶铜罐中加入溶解液，溶解液成分为硫酸、水、硫酸铜溶液，其中硫酸浓度为85g/l左右，cu²⁺浓度为10g/l左右，溶解液体积为14.5m³，溶液中硫酸浓度低于20g/l时及时补充；

（3）开启加热设备,将溶解液加热到50-60℃，然后停止加热；

（4）向溶铜罐通入压缩空气，压缩空气流量120m³/h，压力：0.25mpa；

（5）向压缩空气中通入so2，流量5.0m³/h，压力：0.25mpa；

（6）溶解大约4h，溶铜罐溶解液cu²⁺浓度达到100g/l，满足下道工序生产要求；

（7）将合格的溶铜液送往下游工序应用。

实施例3

一种快速溶铜的方法，其步骤如下：

（1）将铜粉加入溶铜罐，粉末d5070-100υm，溶铜罐φ2500×4000mm，加入量约3.5吨，料层堆积厚度约0.35m，然后封闭加料口；

（2）开启循环泵，向溶铜罐中加入溶解液，溶解液成分为硫酸、水、硫酸铜溶液，其中硫酸浓度为85g/l左右，cu²⁺浓度为10g/l左右，溶解液体积为15.5m³，溶液中硫酸浓度低于20g/l时及时补充；

（3）开启加热设备,将溶解液加热到50-60℃，然后停止加热；

（4）向溶铜罐通入压缩空气，压缩空气流量125m³/h，压力：0.25mpa；

（5）向压缩空气中通入so2，流量5.0m³/h，压力：0.25mpa；

（6）溶解大约3.8h，溶铜罐溶解液cu²⁺浓度达到100g/l，满足下道工序生产要求；

（7）将合格的溶铜液送往下游工序应用。