一种复合线分离工艺及其设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合线分离工艺及其设备，其工艺包括以下步骤：(a)分离：使用含有含量为40-50g/L的三价铁离子的分离液氧化除去复合线中的铜得到金属纤维，分离液的温度为80-90℃，分离液中氢离子的含量为0.5-1g/L；(b)氧化：使用氧化剂将步骤(a)完成后的分离液中的二价铁离子氧化成三价铁离子；(c)萃取：将步骤(b)完成后的分离液中二价铜离子萃取到有机相并与水相分离；(d)加热：萃取后的水相经加热后重新成为分离液。适用于上述合线分离工艺的设备由分离槽(1)、氧化槽(3)、萃取箱(4)和加热槽(2)依次单向连接组成并形成循环。本发明提供的复合线分离工艺生产连续，分离速度快；分离效果好，生产的金属纤维无腐蚀；无工业污染，绿色环保。
【专利说明】一种复合线分离工艺及其设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种复合线分离工艺及其设备。
【背景技术】
[0002] 以集束拉拔方法生产金属纤维近几年由于应用领域不断拓展，市场需求量逐年增 力口，市场应用较为广泛的金属纤维是不锈钢纤维和铁铬铝纤维。在以集束拉拔方法生产金 属纤维的工艺中，先把金属丝材、隔离材料、包覆材料集束后经过多次减径拉拔和退火后制 造出复合线，再将复合线中的隔离材料和包覆材料去除后制造金属纤维。复合线连续分离 工艺是生产高品质金属纤维的常用工艺，现有的复合线连续分离工艺都是采用电化学电解 工艺，复合线中的铜通过电解的方法转移到阴极，从而达到把复合线中的铜除去的目的，该 工艺由于需要把复合线作为阳极，电流需要从复合线上通过，复合线是在移动状态下接触 式导电，高电流会烧坏导电触点和复合线，造成电解电流密度低，所以电化学电解工艺产量 低。复合线在电解过程中由于金属丝材逐渐散开，金属丝材之间的导电并不均匀，并且阴阳 极的极距也不均匀，极距近的金属丝材先电解，所以造成复合线电解不均匀影响金属纤维 的产品质量。电化学电解工艺的阳极是复合线呈线条状，阴极板上的电解铜会形成铜柱或 铜瘤，如果清理不及时会挂断复合线，需要经常停机清理铜柱和铜瘤，从而降低金属纤维产 量。阴极板上的生产的电解铜外观不平整，降低了电解铜的品质。电解铜生产到一定量后 需要停机取出电解铜，也会降低金属纤维的产量。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是解决上述复合线分离工艺中的金属纤维的产量低、质量差和生产 连续性不高的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用一种复合线分离工艺，包括以下步骤：(a)分离：使 用含有含量为40-50 g/L的三价铁离子的分离液氧化除去复合线中的铜得到金属纤维，分 离液的温度为80-90 °C，分离液中氢离子的含量为〇. 5-1 g/L ; (b)氧化：使用氧化剂将步 骤（a)完成后的分离液中的二价铁离子氧化成三价铁离子；(c)萃取：将步骤（b)完成后的 分离液中二价铜离子萃取到有机相并与水相分离；(d)加热：萃取后的水相经加热后重新 成为分离液。
[0005] 进一步地，所述萃取后的有机相再经过反萃、电积得到铜。
[0006] 进一步地，所述分离液中的平衡阴离子优选硫酸根离子。
[0007] 进一步地，所述分离液中二价铁离子含量为1-10 g/L、二价铜离子含量为1-15 g/ L〇
[0008] 进一步地，所述步骤（b)中的氧化剂为双氧水、臭氧、纯氧、空气，优选双氧水。
[0009] 本发明还提供一种适合上述复合线分离工艺的设备，由分离槽、氧化槽、萃取箱和 加热槽组成，分离槽、氧化槽、萃取箱和加热槽依次单向连接并形成循环。
[0010] 进一步地，在上述设备的萃取箱上连接反萃箱和电积槽，其中反萃箱与萃取箱、电 积槽均为双向连接且均形成循环。
[0011] 所述分离液中的三价铁离子使复合线中的铜氧化成二价铜离子，同时三价铁离子 被还原成二价铁离子，在氧化槽内用双氧水把二价铁离子氧化成三价铁离子，并在萃取箱 使用萃取剂内分离出二价铜离子，三价铁离子的溶液经过加热槽加热重新回到分离槽成为 分离液。
[0012] 经萃取后，二价铜离子存在于萃取箱的有机相中；在反萃箱中遇到高浓度的酸，萃 取剂与氢重新结合再生，重新进入萃取箱用于萃取，二价铜离子重新进入水相中流入电积 槽；在电积槽电解沉积出铜，同时产生氧气和氢离子，氢离子再进入反萃箱用于反萃。
[0013] 所述分离为连续分离，氧化槽内的氧化反应以及萃取箱中二价铜离子的萃取都不 会进行得彻底，故分离液中还含二价铁离子：1-10 g/L、二价铜离子：1-15 g/L。
[0014] 集束拉拔方法生产金属纤维的工艺中的隔离材料、包覆材料常常选用铜，为氧化 除去铜，复合线中金属丝材的抗氧化能力需比铜强，常用的材质为不锈钢和铁铬铝。
[0015] 本发明的有益效果在于：复合线分离工艺生产连续，分离速度快；分离效果好，生 产的金属纤维无腐蚀；无工业污染，绿色环保。解决了电化学分离工艺中的生产不连续，生 产产量低，需要停机清理电解铜，部分金属纤维电解腐蚀等问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1 :实施本发明工艺的装置示意图。
[0017] 图中：1、分离槽，2、加热槽，3、氧化槽，4、萃取箱，5、反萃箱，6、电积槽，7、复合线， 8、金属纤维。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图、对比例和实施例来说明本发明的特点和技术效果，但本发明不限 于具体实施例。实施例中所述萃取剂是荷兰科宁（Cognis)公司铜萃取剂Lix984N;实施例 与对比例中所述分离槽的尺寸仅长度不同，分离槽内复合线的数目均为24根。
[0019] 对比例： 使用电化学电解分离除去铜，分离槽长120 m，电解液中氢离子含量0.5 g/L，二价铁离 子含量I2 g/L二价铜离子含量I3 g/L，平衡阴离子为硫酸根离子；直流电解电压2 V。复 合线按0· 65 m/min的速度进入分离槽，平均日产金属纤维60 kg。
[0020] 实施例1 : 分离槽1长55 m，分离槽1起始溶液为硫酸铁和硫酸，三价铁离子含量50 g/L，氢离子 含量1 g/L，分离液温度85 ?，复合线7按1.04 m/min的速度进入分离槽1，复合线7中的 铜与分离液中的硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，复合线7中的铜全部去除就成为金属 纤维8。分离槽1的分离液进入氧化槽3,溶液成分为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸，用双 氧水把硫酸亚铁氧化成硫酸铁，氧化后的溶液进入萃取箱4。萃取箱4中的萃取剂与二价铜 离子结合，有机相的二价铜离子与水相分离；水相进入加热槽2加热后重新流入分离槽1成 为分离液，有机相中的二价铜离子进入反萃箱5。反萃箱5中的硫酸将二价铜离子反萃进入 水相成为硫酸铜溶液进入电积槽6,同时有机相的萃取剂再生重新进入萃取箱4。硫酸铜溶 液进入电积槽6电解沉积得到铜、氧气和硫酸，硫酸重新回到反萃箱5用于反萃。整个工艺 连续运行，稳定后分离槽1的分离液成分为三价铁离子含量47 g/L,二价铁离子含量3 g/ L，铜离子含量4 g/L，氢离子含量1 g/L，分离液温度85 ?，平均日产金属纤维100 kg。
[0021] 实施例2 : 分离槽1长55 m，分离槽1起始溶液为硫酸铁和硫酸，三价铁离子含量42 g/L，氢离子 含量1 g/L，分离液温度80 °C，复合线7按1. 15 m/min的速度进入分离槽1，复合线7中的 铜与分离液中的硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，复合线7中的铜全部去除就成为金属 纤维8。分离槽1的分离液进入氧化槽3,溶液成分为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸，用双 氧水把硫酸亚铁氧化成硫酸铁，氧化后的溶液进入萃取箱4。萃取箱4中的萃取剂与二价 铜离子结合，有机相的二价铜离子与水相分离；水相进入加热槽2加热后重新流入分离槽1 成为分离液，有机相中的二价铜离子进入反萃箱5。反萃箱5中的硫酸将二价铜离子反萃进 入水相成为硫酸铜溶液进入电积槽6,同时有机相的萃取剂再生重新进入萃取箱4。硫酸铜 溶液进入电积槽6电解沉积得到铜、氧气和硫酸，硫酸重新回到反萃箱5用于反萃。整个工 艺连续运行，稳定后分离槽1的分离液成分为三价铁离子含量40 g/L,二价铁离子含量10 g/L，铜离子含量10 g/L，氢离子含量1 g/L，分离液温度80 °C，平均日产金属纤维80 kg。
[0022] 实施例3 : 分离槽1长5δ m，分离槽1起始溶液为硫酸铁和硫酸，三价铁离子含量50 g/L，氢离子 含量1 g/L，分离液温度85 °C，复合线7按1. 4 m/min的速度进入分离槽1，复合线7中的 铜与分离液中的硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，复合线7中的铜全部去除就成为金属 纤维 8。分离槽1的分离液进入氧化槽3,溶液成分为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸，用双 氧水把硫酸亚铁氧化成硫酸铁，氧化后的溶液进入萃取箱4。萃取箱4中的萃取剂与二价铜 离子结合，有机相的二价铜离子与水相分离；水相进入加热槽2加热后重新流入分离槽1成 为分离液，有机相中的二价铜离子进入反萃箱 5。反萃箱5中的硫酸将二价铜离子反萃进入 水相成为硫酸铜溶液进入电积槽6,同时有机相的萃取剂再生重新进入萃取箱4。硫酸铜溶 液进入电积槽6电解沉积得到铜、氧气和硫酸，硫酸重新回到反萃箱5用于反萃。整个工艺 连续运行，稳定后分离槽1的分离液成分为三价铁离子含量44 g/L，二价铁离子含量11 g/ L，铜离子含量15 g/L，氢离子含量1 g/L，分离液温度85 °C，平均日产金属纤维135 kg。
[0023] 实施例4 : 分离槽1长55 m，分离槽1起始溶液为硫酸铁和硫酸，三价铁离子含量45 g/L，氢离子 含量〇· 5 g/L，分离液温度80 °C，复合线7按1· 3 m/min的速度进入分离槽1，复合线7中 的铜与分离液中的硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，复合线7中的铜全部去除就成为金 属纤维8。分离槽1的分离液进入氧化槽3,溶液成分为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸，用 双氧水把硫酸亚铁氧化成硫酸铁，氧化后的溶液进入萃取箱4。萃取箱4中的萃取剂与二价 铜离子结合，有机相的二价铜离子与水相分离；水相进入加热槽2加热后重新流入分离槽1 成为分离液，有机相中的二价铜离子进入反萃箱5。反萃箱5中的硫酸将二价铜离子反萃 进入水相成为硫酸铜溶液进入电积槽6,同时有机相的萃取剂再生重新进入萃取箱4。硫酸 铜溶液进入电积槽6电解沉积得到铜、氧气和硫酸，硫酸重新回到反萃箱 5用于反萃。整个 工艺连续运行，稳定后分离槽1的分离液成分为三价铁离子含量42 g/L，二价铁离子含量 5 g/L，铜离子含量6 g/L，氢离子含量0·5 g/L，分离液温度SO -C，平均日产金属纤维125 kg〇
[0024] 实施例5 : 分离槽1长55 m，分离槽1起始溶液为硫酸铁和硫酸，三价铁离子含量48 g/L，氢离子 含量0.5 g/L，分离液温度80 °C，复合线7按1.33 m/min的速度进入分离槽1，复合线7中 的铜与分离液中的硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，复合线7中的铜全部去除就成为金 属纤维8。分离槽1的分离液进入氧化槽3,溶液成分为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸，用 双氧水把硫酸亚铁氧化成硫酸铁，氧化后的溶液进入萃取箱4。萃取箱4中的萃取剂与二价 铜离子结合，有机相的二价铜离子与水相分离；水相进入加热槽2加热后重新流入分离槽1 成为分离液，有机相中的二价铜离子进入反萃箱5。反萃箱5中的硫酸将二价铜离子反萃 进入水相成为硫酸铜溶液进入电积槽6,同时有机相的萃取剂再生重新进入萃取箱4。硫酸 铜溶液进入电积槽6电解沉积得到铜、氧气和硫酸，硫酸重新回到反萃箱5用于反萃。整个 工艺连续运行，稳定后分离槽1的分离液成分为三价铁离子含量46 g/L，二价铁离子含量 6 g/L，铜离子含量7 g/L，氢离子含量0.5 g/L，分离液温度80 °C，平均日产金属纤维130 kg。
[0025] 实施例6 : 分离槽1长55 m，分离槽1起始溶液为硫酸铁和硫酸，三价铁离子含量50 g/L，氢离子 含量0·5 g/L，分离液温度90 °C，复合线7按2_〇8 m/min的速度进入分离槽1，复合线7中 的铜与分离液中的硫酸铁反应生成硫酸铜和硫酸亚铁，复合线7中的铜全部去除就成为金 属纤维8。分离槽1的分离液进入氧化槽3,溶液成分为硫酸铁、硫酸亚铁、硫酸铜、硫酸，用 双氧水把硫酸亚铁氧化成硫酸铁，氧化后的溶液进入萃取箱4。萃取箱4中的萃取剂与二价 铜离子，合，有机相的二价铜离子与水相分离；水相进入加热槽2加热后重新流入分离槽丄 成为分离液，有机相中的二价铜离子进入反萃箱5。反萃箱5中的硫酸将二价铜离子反萃进 入水相成为硫酸铜溶液进入电积槽6,同时有机相的萃取剂再生重新进入萃取箱4。硫酸铜 溶液进入电积槽6电解沉积得到铜、氧气和硫酸，硫酸重新回到反萃箱 5用于反萃。整个工 艺连续运行，稳定后分离槽1的分离液成分为三价铁离子含量48 g/L，二价铁离子5 g/L， 铜离子6 g/L，氢离子含量〇. 8 g/L，分离液温度90 °C，平均日产金属纤维185 kg。
【权利要求】
1. 一种复合线分离工艺，其特征在于包括以下步骤：(a)分离：使用含有含量为 40-50 g/L的三价铁离子的分离液氧化除去复合线中的铜得到金属纤维，分离液的温度为80^90 °C，分离液中氢离子的含量为0. 5-1 g/L ; (b)氧化：使用氧化剂将步骤（幻完成后的分离液 中的二价铁离子氧化成三价铁离子；(c)萃取：将步骤（b)完成后的分离液中二价铜离子萃 取到有机相并与水相分离；（d)加热：萃取后的水相经加热后重新成为分离液。
2. 如权利要求1所述的复合线分离工艺，其特征在于所述萃取后的有机相再经过反 萃、电积得到铜。
3·如权利要求1或2所述的复合线分离工艺，其特征在于所述分离液中的平衡阴离子 优选硫酸根尚子。
4.如权利要求1或2所述的复合线分离工艺，其特征在于所述分离液中二价铁离子含 量为1-10 g/L、二价铜离子含量为1-15 g/L。
5·如权利要求1或2所述的复合线分离工艺，其特征在于所述步骤（b)中的氧化剂为 双氧水、臭氧、纯氧、空气，优选双氧水。
6. -种适用于权利要求1所述复合线分离工艺的设备，其特征在于由分离槽（1)、氧化 槽（3)、萃取箱（4)和加热槽（2)组成，分离槽（丨）、氧化槽（ 3)、萃取箱（4)、加热槽依 次单向连接并形成循环。
7·如权利要求6所述的复合线分离工艺的设备，其特征在于还包括反萃箱（5)和电积 槽（6)，反萃箱（5)与萃取箱（4)、电积槽（6)均为双向连接且均形成循环。
【文档编号】C25F5/00GK104120486SQ201410374513
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】龚卫红, 彭建兵 申请人:湖南汇博金属材料有限责任公司