一种废铜溶解制备含铜溶液的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电解液造液技术领域，涉及一种用于海绵铜、废紫铜、废黄铜、铜箔、废铜线等富铜原料的溶解从而制备含铜溶液的方法，尤其涉及一种能够在常温下实现上述富铜原料的高效溶解从而制备含铜溶液的方法。
【背景技术】
[0002]溶铜工序也称为电解液制备，是电解铜(电解铜箔)生产的关键工序，目的是将铜料溶解成硫酸盐溶液，以供给后续电解生产工序。由于Cu2+/Cu的标准电极电位为0.337V，一般情况下单质铜很难从硫酸溶液中置换出氢离子生成硫酸铜溶液，所以一般采用氧化溶浸的方法:Cu+1/202+H2S04= Cu2++S042>H20o采用这种方法，首先将经过清洗的铜料及硫酸、水加入到具有溶解能力的溶铜罐中，向内鼓入压缩空气，加热到60?85°C条件下使铜发生氧化，生成氧化铜与硫酸发生反应，生产硫酸铜水溶液。
[0003]目前，电解铜溶铜工艺中，一般是常压下利用蒸汽为溶铜罐提供热量进行溶铜，溶铜方式有高温溶铜(溶铜温度75°C以上)和低温溶铜(溶铜温度65°C以下)这两种。但是，这种方式各有优缺点，其中，高温溶铜法溶铜速率快，但能耗大；低温溶铜法能耗小，但溶铜速率低。
[0004]因此，目前急需为硫酸铜溶液的生产工艺提供一种新的工艺方法，使其能在常温情况下实现铜金属的快速溶解，从而达到提高生产效率，降低能耗的目的。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能够集合多种技术特点和优势的新型溶铜方法，其具有简单、低能耗、高效环保、便于操作、生产成本低等特点。
[0006]为此，本发明提供如下技术方案:一种废铜溶解制备含铜溶液的方法，该方法使用高效旋流常温溶铜装置制备含铜溶液，所述高效旋流常温溶铜装置包括旋流反应器、防腐进液泵、多个气液乳化混合器、过滤分离器和臭氧发生器，其中，每个所述气液乳化混合器都与所述防腐进液泵和所述臭氧发生器相连，并且经所述气液乳化混合器混合后的气液混合体通过喷嘴沿所述旋流反应器的切线方向喷射到所述旋流反应器中，所述过滤分离器设置在所述旋流反应器的中心，所述旋流反应器呈圆筒形的密封结构，其底部设置有废渣出口，顶部设置有投料口，与所述过滤分离器相对的顶部设置有废气抽气口，侧壁的上部设置有溢流出液口内部设置有铜料堆放区，所述铜料堆放区用于堆放铜料，所述方法包括以下步骤:(1)通过所述投料口将铜料投放到所述旋流反应器的铜料堆放区；(2)通过所述臭氧发生器将臭氧输送到所述气液乳化混合器并通过所述防腐进液泵将硫酸泵送到所述气液乳化混合器从而由所述气液乳化混合器将所述臭氧和硫酸进行乳化混合；(3)将经所述气液乳化混合器混合后的气液混合体沿所述旋流反应器的切线方向喷射到所述旋流反应器中，与所述铜料进行反应；(4)在反应过程中通过所述废气抽气口抽出反应过程中产生的酸性气体、水蒸汽和空气；(5)在反应后，通过所述溢流出液口倒出反应制得的含铜溶液，并通过所述废渣出口排出反应后过滤得到的废渣。
[0007]进一步地，其中，所述旋流反应器的底部呈锥形，且其由不锈钢、钛材或工程塑料制成。
[0008]更进一步地，其中，所述旋流反应器的直径为50-6000mm，高度为1000-6000mm。
[0009]再进一步地，其中，所述过滤分离器采用316L不锈钢网或钛网制成。
[0010]此外，其中，所述防腐进液泵为化工流程泵或磁力泵。
[0011 ] 与已有的产生硫酸铜溶液的溶铜方法相比，本发明的废铜溶解制备含铜溶液的方法具有如下显著优点:
[0012]1、在反应过程中溶液和物料自动搅拌，反应速度快；同时，在反应过程中，溶解废物被过滤分离，且能实现自动收集；
[0013]2、使用臭氧和空气的混合气体作为氧化剂，氧化剂自动吸入，高效安全；
[0014]3、溶液与气体充分乳化混合，氧利用率高，溶铜速度快；
[0015]4、所使用的装置占地面积小、效率高、操作简单、连续运行；
[0016]5、无废气排放，现场操作环境好，安全、环保，劳动强度低；
[0017]6、溶铜过程不用加热，常温运行，能耗低，生产成本低。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的废铜溶解制备含铜溶液的方法中所使用的高效旋流常温溶铜装置的示意图。
[0019]图2是本发明的废铜溶解制备含铜溶液的方法的流程图。
[0020]其中，1、旋流反应器；2、防腐进液泵；3、气液乳化混合器；4、过滤分离器；5、臭氧发生器；6、废渣出口 ；7、投料口 ；8、废气抽气口 ；9、溢流出液口 ；10、铜料堆放区。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图详细描述本发明的【具体实施方式】，【具体实施方式】的内容不是对本发明的保护内容的限制。
[0022]本发明涉及一种废铜溶解制备含铜溶液的方法，主要用于铜电解液造液，其是一种节能、高效、耐腐蚀、操作简单、氧化速度快、反应时间短、废气排放少的溶铜方法，具有提高溶解速度，常温溶解降低能耗、降低生产成本等重要意义，是一种环保、高效率、低消耗、低造价、操作管理方便的新型溶铜方法。
[0023]与现有技术相比，本发明所述的废铜溶解制备含铜溶液的方法是一种臭氧低温溶铜工艺，它利用了臭氧的强氧化性和化学反应放热，可以实现在低温情况下快速起动溶铜反应，后续反应自动放热，进一些提高溶铜速率，可完全实现溶铜快速自热反应。
[0024]在介绍本发明的废铜溶解制备含铜溶液的方法之前，先介绍该方法中所使用的高效旋流常温溶铜装置。图1示出了本发明的废铜溶解制备含铜溶液的方法中所使用的高效旋流常温溶铜装置的示意图。如图1所示，所述高效旋流常温溶铜装置包括旋流反应器1、防腐进液泵2、多个气液乳化混合器3、过滤分离器4和臭氧发生器5。
[0025]在本发明中，所述过滤分离器4呈环型结构，置于所述旋流反应器I中部。优选地，所述过滤分离器4可以采用316L不锈钢网或钛网进行制作。此外，根据溶解物料的颗粒和杂质的成分，来确定网孔的大小，以保证能够滤除反应的杂质且不影响反应的进行。通过所述过滤分离器4，可以过滤掉反应过程中产生的杂质，确保制造的硫酸铜的质量。
[0026]在本发明中，所述旋流反应器I呈封闭圆筒形，优选地，根据置换介质温度、酸度、腐蚀性、铜料的形状及生产产量的不同，所述旋流反应器I的直径可以为50-6000_，高度可以为1000-6000mm。在本发明中，更优选地，所述旋流反应I的底部呈锥形，从而方便杂质的汇聚和收集。此外，根据反应介质的不同，所述旋流反应器I可由不锈钢、钛材、工程塑料及其它非金属材质制成。如图1所示的那样，所述旋流反应器I的底部设置有废渣出口 6，溶铜反应后的废渣经所述过滤分离器4过滤之后由所述废渣出口 6排出所述旋流反应器I。所述旋流反应器I的顶部设置有投料口 7，优选为设置有多个投料口 7，从而便于将反应用的铜料投放到所述旋流反应器I中。所述旋流反应器I的与所述过滤分离器4相对的顶部设置有废气抽气口 8。所述废气抽气口 8用于将反应产生的酸性气体、水蒸汽和空气抽出，进入尾气吸收装置，从而防止所述旋流反应器I中的酸性气体污染现场环境。此外，所述旋流反应器I的侧壁的上部设置有溢流出液口 9，通过所述溢流出液口 9将反应所得到的溶铜溶液从所述旋流反应器I内排出。所述旋流反应器I的内部设置有铜料堆放区10，所述铜料堆放区10用于堆放铜料。