专利名称：一种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法
技术领域：
本发明属于有机化工染料行业三废综合利用的技术领域，特别是一种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法。
背景技术：
染料工业中活性艳蓝K-NR、碱性紫、还原灰BG、愈创木酚等生产的过程产生大量废渣，其中含有大量的铜、有机物质和无机盐等，而这些废渣如果直接排放会对环境产生严
重影响。其中，活性艳蓝K-NA染料是以氯化铜、溴氨酸、间位酯化合物为原料，经过缩合、 过滤、精制、结晶、分离、干燥等过程而制成产品；在缩合反应后过滤过程产生含铜废液，活性艳蓝K-NR生产规模为每年200吨，每年排放废渣量为250 300吨，废渣中含碳酸铜 5.3%,有机物8.3%，水分55.4%，不容物等杂质。其中，碱性紫染料是以二甲基苯胺、苯酚、硫酸铜为原料，经过氧化、碱化、酸化等化学反应及过滤、盐析、干燥等过程而制得产品；在过滤中产生含铜废渣，其废渣的组成 硫化亚铜23 30%，有机物20 23%，水为50%，每吨碱性紫产品可产生1. 01吨含铜废渣。目前，为了减轻废渣对环境的污染，染料工业所产生的废渣一般采用焙烧处理，在高温下废渣中含有铜化合物被氧化为亚铜，同时废渣中的有机物在高温下发生氧化分解反应，生成二氧化硫、氧化氮、二氧化碳、盐酸、水等气体。该方法虽然处理掉了废渣中的有机物，但是对废渣中所含有的有价值元素却没有能充分利用，目前也还没有用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法的相关报道。
发明内容
本发明提供了一种不仅成本低廉、回收量高、易于实现，而且生产工艺及生产设备简单的、用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法；该方法不仅减少了废渣对环境的污染， 同时充分利用了废渣中有价值的元素，创造了可观的经济效益。为了达到上述的目的，本发明的技术方案为一种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法，包括如下制备步骤步骤A、将染料废渣投入到焙烧炉进行焙烧，焙烧炉内炉温控制在600 700°C，焙烧得到焙烧混合物；焙烧后染料废渣中的有机物氧化成二氧化碳和水气，染料废渣中的碳酸铜变转成氧化铜，硫化亚铜转变成氧化亚铜；步骤B、将步骤A中所得的焙烧混合物与盐酸按照纯物质的质量比1 0. 91投入到第一耐腐蚀反应器中进行反应，反应生成氯化铜和氯化亚铜混合溶液I ；所述纯物质指能与盐酸进行反应的、焙烧混合物中的氧化铜和氧化亚铜(即实际投入到耐腐蚀反应器内的盐酸的量，为了计算方便，是分别按照纯氧化铜与盐酸质量比1 0.91，氧化亚铜与盐酸质量比1 0.91计算)；
步骤C、将步骤B中所得的混合溶液I用第一过滤器进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤D、将步骤C中所得滤液与稀硝酸按照纯物质的质量比1 0.73 1.13投入到第二耐腐蚀反应器中进行反应，反应生成硝酸铜和硝酸亚铜混合溶液II ；所述纯物质是指能与硝酸进行反应的、滤液中的氯化铜和氯化亚铜(即实际投入到耐腐蚀反应器内的稀硝酸的量，为了计算方便，是分别按照纯氯化铜与稀硝酸质量比1 0.73 1.13，氯化亚铜与稀硝酸质量比1 0.73 1.13计算)，其中稀硝酸是指体积浓度为21%的硫酸。步骤E、将步骤D中所得的混合溶液II用第二过滤器进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤F、将步骤E中所得滤液用分级蒸馏器进行分级减压蒸馏，得到蒸馏液I和蒸馏液II，剩下的盐酸溶液返回第一耐腐蚀的反应器循环利用；步骤G、将步骤F中所得蒸馏液I依次用第一冷却器、第一洗涤器、第一粉碎机进行冷却结晶、洗涤包装得到硝酸铜产品；所得蒸馏液II依次用第二冷却器、第二洗涤器、第二粉碎机进行冷却结晶、洗涤包装得到硝酸亚铜晶体产品；其中，步骤A中所述染料废渣为活性艳蓝K-NA染料的废渣和碱性紫染料废渣按照 11混合均勻的混合物。本发明主要是利用生产染料过程中所产生的废渣，先经过焙烧后再用盐酸进行处理，制得氯化铜和氯化亚铜后再用硝酸进行处理，最终制得硝酸铜和硝酸亚铜；该方法不仅生产工艺及其设备简单、成本低廉，有效治理了染料过程中所产生的废渣制对环境的污染， 而且能生产出有经济价值的、比较纯净的硝酸铜和硝酸亚铜产品，创造了可观的经济效益。其化学反应方程式为Cu0+2HC1 = = = = CuC12+H20Cu20+2HC1 = = = = 2CUC1+H20
CuC12+2HN03 = = = = Cu (NO3) 2+2HClCuC1+HN03 = = = = CUN03+2HC
图1是用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法的工艺流程示意图，其中1-焙烧炉，2-第一耐腐蚀反应器，3-第一过滤器，4-第二耐腐蚀反应器，5-第二过滤器，6-分级蒸馏器，7-第一冷却器，8-第一洗涤器，9-第一粉碎机，10-硝酸铜产品， 11-第二冷却器，12-第二洗涤器，13-第二粉碎机，14-硝酸亚铜晶体产品。具体的实施方式实施例1一种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法，包括如下制备步骤步骤A、将染料废渣(活性艳蓝K-NA染料的废渣和碱性紫染料废渣按照1 1混合均勻的混合物)投入到焙烧炉1进行焙烧，焙烧炉1内炉温控制在600 700°C，焙烧得到焙烧混合物；焙烧后染料废渣中的有机物氧化成二氧化碳和水气，染料废渣中的碳酸铜转变成氧化铜，硫化亚铜转变成氧化亚铜；
步骤B、将步骤A中所得的焙烧混合物与盐酸按照纯物质的质量比1 0. 91投入到第一耐腐蚀反应器2中进行反应，反应生成氯化铜和氯化亚铜混合溶液；(假设取焙烧混合物500kg，其中氧化铜300kg，氧化亚铜200kg ；所投入的盐酸为910kg)。步骤C、将步骤B中所得的混合溶液用第一过滤器3进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤D、将步骤C中所得滤液与稀硝酸按照纯物质的质量比1 0. 93投入到第二耐腐蚀反应器4中进行反应，反应生成硝酸铜和硝酸亚铜混合溶液II ；步骤E、将步骤D中所得的混合溶液II用第二过滤器5进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤F、将步骤E中所得滤液用分级蒸馏器6进行分级减压蒸馏，得到蒸馏液I和蒸馏液II，剩下的盐酸溶液返回第一耐腐蚀反应器2循环利用；步骤G、将步骤F中所得蒸馏液I依次用第一冷却器7、第一洗涤器8、第一粉碎机 9进行冷却结晶、洗涤包装得到696. 89kg硝酸铜产品10 ；所得蒸馏液II依次用第二冷却器 11、第二洗涤器12、第二粉碎机13进行冷却结晶、洗涤包装得到458. OOkg硝酸亚铜晶体产品14。实施例2—种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法，包括如下制备步骤步骤A、将染料废渣(活性艳蓝K-NA染料的废渣和碱性紫染料废渣按照1 1混合均勻的混合物)投入到焙烧炉1进行焙烧，焙烧炉1内炉温控制在600 700°C，焙烧得到焙烧混合物；焙烧后染料废渣中的有机物氧化成二氧化碳和水气，染料废渣中的碳酸铜转变成氧化铜，硫化亚铜转变成氧化亚铜；步骤B、将步骤A中所得的焙烧混合物与盐酸按照纯物质的质量比1 0. 91投入到第一耐腐蚀反应器2中进行反应，反应生成氯化铜和氯化亚铜混合溶液；(假设取焙烧混合物500kg，其中氧化铜300kg，氧化亚铜200kg ；所投入的盐酸为910kg)。步骤C、将步骤B中所得的混合溶液用第一过滤器3进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤D、将步骤C中所得滤液与稀硝酸按照纯物质的质量比1 0. 73投入到第二耐腐蚀反应器4中进行反应，反应生成硝酸铜和硝酸亚铜混合溶液II ；步骤E、将步骤D中所得的混合溶液II用第二过滤器5进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤F、将步骤E中所得滤液用分级蒸馏器6进行分级减压蒸馏，得到蒸馏液I和蒸馏液II，剩下的盐酸溶液返回第一耐腐蚀反应器2循环利用；步骤G、将步骤F中所得蒸馏液I依次用第一冷却器7、第一洗涤器8、第一粉碎机 9进行冷却结晶、洗涤包装得到M7. 02kg硝酸铜产品10 ；所得蒸馏液II依次用第二冷却器 11、第二洗涤器12、第二粉碎机13进行冷却结晶、洗涤包装得到359. 51kg硝酸亚铜晶体产品14。实施例3—种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法，包括如下制备步骤步骤A、将染料废渣(活性艳蓝K-NA染料的废渣和碱性紫染料废渣按照1 1混合均勻的混合物)投入到焙烧炉1进行焙烧，焙烧炉1内炉温控制在600 700°C，焙烧得到焙烧混合物；焙烧后染料废渣中的有机物氧化成二氧化碳和水气，染料废渣中的碳酸铜转变成氧化铜，硫化亚铜转变成氧化亚铜；步骤B、将步骤A中所得的焙烧混合物与盐酸按照纯物质的质量比1 0. 91投入到第一耐腐蚀反应器2中进行反应，反应生成氯化铜和氯化亚铜混合溶液；(假设取焙烧混合物500kg，其中氧化铜300kg，氧化亚铜200kg ；所投入的盐酸为910kg)。步骤C、将步骤B中所得的混合溶液用第一过滤器3进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤D、将步骤C中所得滤液与稀硝酸按照纯物质的质量比1:1.13投入到第二耐腐蚀反应器4中进行反应，反应生成硝酸铜和硝酸亚铜混合溶液II ；步骤E、将步骤D中所得的混合溶液II用第二过滤器5进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤F、将步骤E中所得滤液用分级蒸馏器6进行分级减压蒸馏，得到蒸馏液I和蒸馏液II，剩下的盐酸溶液返回第一耐腐蚀反应器2循环利用；步骤G、将步骤F中所得蒸馏液I依次用第一冷却器7、第一洗涤器8、第一粉碎机 9进行冷却结晶、洗涤包装得到846. 76kg硝酸铜产品10 ；所得蒸馏液II依次用第二冷却器 11、第二洗涤器12、第二粉碎机13进行冷却结晶、洗涤包装得到313. 43kg硝酸亚铜晶体产品14。上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。
权利要求
1.一种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法，其特征在于包括如下制备步骤 步骤A、将染料废渣投入到焙烧炉进行焙烧，焙烧炉内炉温控制在600 700°C，焙烧得到焙烧混合物；焙烧后染料废渣中的有机物氧化成二氧化碳和水气，染料废渣中的碳酸铜转变成氧化铜，硫化亚铜转变成氧化亚铜；步骤B、将步骤A中所得的焙烧混合物与盐酸按照纯物质的质量比1 0. 91投入到第一耐腐蚀反应器中进行反应，反应生成氯化铜和氯化亚铜混合溶液I ；步骤C、将步骤B中所得的混合溶液I用第一过滤器进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤D、将步骤C中所得滤液与稀硝酸按照纯物质的质量比1 0.73 1.13投入到第二耐腐蚀反应器中进行反应，反应生成硝酸铜和硝酸亚铜混合溶液II ；步骤E、将步骤D中所得的混合溶液II用第二过滤器进行过滤；所得滤饼杂质送去深埋或者焚烧；步骤F、将步骤E中所得滤液用分级蒸馏器进行分级减压蒸馏，得到蒸馏液I和蒸馏液 II，剩下的盐酸溶液返回第一耐腐蚀的反应器循环利用；步骤G、将步骤F中所得蒸馏液I依次用第一冷却器、第一洗涤器、第一粉碎机进行冷却结晶、洗涤包装得到硝酸铜产品；所得蒸馏液II依次用第二冷却器、第二洗涤器、第二粉碎机进行冷却结晶、洗涤包装得到硝酸亚铜晶体产品。
2.根据权利要求1中所述的用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法，其特征在于 步骤A中所述染料废渣为活性艳蓝K-NA染料的废渣和碱性紫染料废渣按照1 1混合均勻的混合物。
全文摘要
本发明属于有机化工染料行业三废综合利用的技术领域，特别是一种用染料废渣制备硝酸铜和硝酸亚铜的方法；本发明主要是利用生产染料过程中所产生的废渣，先经过焙烧后再用盐酸进行处理，制得氯化铜和氯化亚铜后再用硝酸进行处理，最终制得硝酸铜和硝酸亚铜；该方法不仅生产工艺及其设备简单、成本低廉，有效治理了染料过程中所产生的废渣制对环境的污染，而且能生产出有经济价值的、比较纯净的硝酸铜和硝酸亚铜产品，创造了可观的经济效益。
文档编号B09B3/00GK102344159SQ20111018273
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日
发明者王嘉兴 申请人:冯若愚