专利名称：硫酸铜的生产工艺及其焙烧沸腾炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由硫化铜或含硫化铜的铜精矿粉直接生产硫酸铜的工艺及其焙烧沸腾炉。
本发明的现有技术是1、以废铜为原料在加热和通空气氧化的条件下，采用硫酸溶解，经净化后，结晶、离心分离而得到成品硫酸铜;2、湿法冶金生产电解铜，其工艺主要为沸腾焙烧、浸取、净化、除杂、电解沉铜及电解废液的处理等。目前还未见到由硫化铜或含硫化铜的铜精矿粉直接生产硫酸铜的工艺，本发明还对沸腾焙烧炉作了改进。
本发明的目的是发明一种由硫化铜或含硫化铜的铜精矿粉直接生产硫酸铜的工艺及其焙烧炉，使该工艺原料易得、成本低，而且适合于大工业化生产，该发明的沸腾焙烧炉具有催化作用而且冷却均匀。
本发明的设计思想是采用铜精矿粉为原料，经沸腾焙烧、浸取、净化除杂、冷却结晶、离心分离而制得硫酸铜。本发明的原料焙烧前处理、烟气除尘、吸收、浸取、净化除杂等工艺和设备与湿法治炼电解铜的工艺和设备相似，但二者目标产品不同，本发明在主要设备沸腾炉及浸取工序上又有一些较大的改进。
首先，本发明对湿法生产电解铜的焙烧沸腾炉作了改进，使其适合于生产硫酸铜。在不改变现有的沸腾炉的主体结构情况下，加料口、排烟口与现有沸腾炉完全一致，溢流口由现有的1.1～1.4m改为1.45～2.00m，这样延长了炉料在沸腾炉中停留时间，平均可达14～24小时，从而使硫化铜氧化得更为彻底，减少了生料。再是对现有普通沸腾炉的保温层和耐火层的材料成分改含有某些微量元素，这些元素对硫化铜氧化成硫酸铜具有催化作用。这些微量元素为占保温材料和耐火材料重量万分之一至千万分之一的镉，或万分之一至千万分之一的钒，或万分之一至亿万分之一的钼。再次本发明将现有沸腾炉集中箱式或弯管式冷却水套改为炉壁内环形冷却水套。这样，既不影响沸腾状况下物料的流态化特性，又使各处冷却均匀。
本发明对湿法冶炼电解铜的工艺作了改进，使共适合于生产硫酸铜，其主要为a、在原料中添加占原料重量0.1～5%的无机盐混匀，无机盐可以为硫酸钾或硫酸钠或芒硝或硝酸钠或硝酸钾或碳酸氢钠或碳酸钠或碳酸钾或碳酸氢钾。这些无机盐的加入有利于硫化铜氧化为硫酸铜的反应及促进硫酸亚铁的分解及进一步氧化。b、沸腾焙烧的温度为540～600℃，物料平均停留时间延长为14～24小时。c、在浸取工艺上，仍然采用传统的低酸浸取(浸出液PH为0.5～2.8)和高酸洗涤(洗涤液中含H2SO4为5～20g/L)。但本发明采用较低的液固比，即采用液固比为0.8∶1～2.7∶1，这样浸出液得到适合于冷却结晶要求浓度的硫酸铜溶液，该溶液中硫酸铜浓度可达300g/L～700g/L，这样可减少浓缩工序，节约能源。d、在浸出液的净化除杂(主要为除铁)工艺上。改现有以软锰矿作氧化剂为硝酸或亚硝酸钠、氧气或空气等中的一种或两到三种的混合物为氧化剂来消除杂质铁。这些氧化剂不会影响硫酸铜质量。其氧化除杂条件为，如加入溶液总量万分之一至百分之一的硝酸或亚硝酸钠，溶液加热40～90℃，然后通入空气或氧气，搅拌速度为40～100转/分，其流量为1～100m3/h(m3溶液)，反应0.5～4小时，至溶液的含亚铁量为0.1～5g/L为反应终点;或者按Fe2+(溶液中)∶NaNO2(或HNO3)为1∶0.1～1∶1.2(摩尔比)将NaNO2(或HNO3)加入溶液中，反应温度为40～90℃，搅拌速度为40～90转/分，反应时间为0.3～2小时，即可使溶液中的亚铁降至0.1～7g/L;由于浸出液(或者结晶后的硫酸铜母液)的PH值为0.5～2.8，在此PH值条件下，Fe2+被氧化成Fe3+后将生成5Fe2(SO4)3·2Fe(OH)3沉淀，或生成3Fe2O3·4SO3沉淀，或生成Fe(OH)3沉淀，而起到了消除溶液中铁的杂质的作用。
本发明也涉及到对含铁量为15g/L以上的母液及洗涤液不进行除杂处理，而采用传统以葡萄糖将Cu2+还原成亚铜的办法将铜取出而得到氧化亚铜产品，这样可降低成本和取得较好的经济效益。
采用本发明的工艺生产硫酸铜，原料易得、成本低，而且原料成分稳定，因而能获得优质产品，适合于大工业化生产，且本发明工艺生产的结晶硫酸铜，其纯度大于96%;本发明的的焙烧沸腾炉不仅有催化作用，而且延长了炉料的停留时间，因而反应更为彻底，减少了生料，提高了铜的回收率。
附
图1为本发明的工艺流程图。
附图2为本发明的焙烧沸腾炉结构示意图。
图号说明1-溢流排料口 2-风箱3-加料口 4-排烟口5-钢板层 6-蛭石粉7-保温层 8-耐火层9-冷却水套实施例1采用一次性扩大的圆柱型沸腾炉，沸腾床面积为2.04m2，炉体保温层和耐火层材料含五十万分之一的元素镉和百万分之一的元素钒，沸腾层(溢流排料口)高度取1.55m，沸腾操作温度为570℃，采用四层环形冷却水管，冷却面积为2.5m2，停留时间平均取20小时，在铜精矿中加入1%的碳酸钠，在鼓入空气情况下于焙烧沸腾炉中焙烧后，排烟口释放出的烟气经重力除尘兼热交换后温度降至150℃～250℃，经过旋风除尘、重力除尘器及旋风除尘器收集的烟尘全部并入焙砂中，再在文丘里管中以水吸收SO3及残余粉尘(含硫酸铜)，该吸收液用来作为渣的第四次洗涤液，经抽滤、分离后的滤液如图一中所示依次逆流洗涤矿渣，直到作为浸出液，净化结晶，由此沸腾炉中得到的焙砂中铜的99.5%为酸溶铜，94.5%为水溶铜，取500g焙砂(含铜18.75%)，以700g水并加10g硝酸和5g硫酸，在90℃的条件下浸取40分钟，过滤，对滤渣经过四次洗涤对洗涤液过滤，浓缩后并入浸出液中，最后得到98%的结晶硫酸铜(CuSO4·5H2O)285g及含硫酸铜(CuSO4)为200g/L的母液230ml。
实施例2利用现有沸腾炉进行改造，溢流排料口高度选1.70m，保温层和耐火层更换为含有十万分之一的元素钒和十万分之一的元素钼，冷却水套为炉壁内环形冷却水套，在原料中添加1.5%的硫酸钾混匀，在590℃温度下焙烧18小时，烟气处理同实施例1，取焙砂(含有烟气处理回收的烟尘)700g(含铜18.76%)加入800g水和15g硫酸，在90℃条件下，浸取40分钟，过滤，滤液中再加入3g亚硝酸钠，保温70℃反应20分钟，过滤，对上述两次滤渣合并经过四次洗涤，浓缩后再以3g亚硝酸钠在70℃条件下反应20分钟，过滤，滤液并入浸出液中，冷却结晶，得含结晶硫酸铜(CuSO4.5H2O)300g，纯度97%，以及含硫酸铜(CuSO4)为266g/L的母液500ml。
权利要求
1.一种硫酸铜的生产工艺，以硫化铜或含硫化铜的铜精矿粉为原料，经干燥、筛分后在沸腾炉中焙烧，经过烟气除尘、吸收和焙砂浸取、净化除杂、冷却结晶、离心分离而制得结晶硫酸铜，其特征在于a、在原料中添加占原料重量0.1～5%的无机盐混匀；b、沸腾焙烧的温度为540～600℃，沸腾焙烧的平均时间为14～24小时；c、浸取时液固比为0.8∶1～2.7∶5；d、采用硝酸或亚硝酸、氧气或空气中的一种或两到三种混合物为氧化剂除杂净化。e、当溶液中含铁量为15g/L以上时，不进行净化除杂而采用葡萄糖还原溶液中Cu2+。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸铜的生产工艺，其特征在于在原料中添加的无机盐可以为硫酸钾或硫酸钠或芒硝或硝酸钠或硝酸钾或碳酸氢钠或碳酸钠或碳酸钾或碳酸氢钾。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸铜的生产工艺，其特征在于净化除铁采用硝酸或亚硝酸钠和空气或氧气为氧化剂时，加入溶液总量万分之一至百分之一的硝酸或亚硝酸钠，溶液加热至40～90℃，然后通入空气或氧气，其流量为1～100m3/h(m3溶液)，以40～100转/分速度搅拌，反应0.5～4小时，至溶液中含铁量为0.1～5g/L为反应终点。
4.根据权利要求1或3所述的一种硫酸铜的生产工艺，其特征在于净化除铁时按Fe2+(溶液中)∶NaNO2(或HNO3)为1∶0.1～1∶1.2(摩尔比)加入溶液中，反应温度为40～90℃，搅拌速度40～90转/分，反应时间为0.3～2小时，溶液中亚铁降至0.1～7g/L为终点。
5.一种硫酸铜生产所用的焙烧沸腾炉，其具有加料口、排烟口、溢流排料口，其结构由钢板层、蛭石粉层、保温层、耐火层和冷却水套构成，其特征在于a、溢流排料口高度为1.45～2.00m;b、保温层和耐火层含有微量元素，这些微量元素对硫化铜氧化成硫酸铜有催化作用。c、冷却水套为炉壁内环形冷却水套。
6.根据权利要求5所述的沸腾炉，其特征在于保温层和耐火层的材料为含有万分之一至千万分之一的元素镉或万分之一至千万分之一的元素钒或万分之一至亿万分之一的元素钼。
全文摘要
本发明涉及一种由硫化铜或含硫化铜的铜精矿粉直接生产硫酸铜的工艺及其焙烧沸腾炉。本发明对再有焙烧沸腾炉的改进主要有三点①提高溢流排料口高度；②保温层和耐火层材料改换为含有具有催化作用的微量元素；③改箱式冷却水套为炉壁内环形冷却水套。经改进后的沸腾炉具有反应彻底，停留时间长的优点。本发明的工艺主要包括①添加无机盐混匀；②在较低温度下焙烧；③浸取；④净化除杂；⑤冷却结晶；⑥离心分离。本发明的硫酸铜生产工艺具有原料易得、成本低，而且原料成分稳定，因而能获得优质产品，适合于大工业化生产。
文档编号C01G3/10GK1079207SQ92104010
公开日1993年12月8日 申请日期1992年5月27日 优先权日1992年5月27日
发明者何柱生 申请人:何柱生