本发明涉及湿法冶金技术领域，具体涉及一种利用黑铜渣生产硫酸铜的工艺方法。
背景技术：
黑铜渣是有色金属冶炼铜电解过程中产出的副产物，其中不仅含铜（50～55%）、砷（5～10%）等杂质，还含有少量的锑、铋等，被国家列为危险物。对于无法实现黑铜渣重新熔炼或是焙烧的企业，黑铜渣的处理一直以来都是一项难题。而硫酸铜作为现代工业生产中的一项重要原料，广泛应用于有机合成、医药、农业、选矿以及电镀行业。所以有必要通过工艺创新实现利用黑铜渣生产硫酸铜，减少黑铜渣库存，提高黑铜渣的可利用性。这在企业降本增效和低碳环保方面具有一定的现实意义。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有技术中黑铜渣处理的难题，提供了一种利用黑铜渣生产硫酸铜的工艺方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用黑铜渣生产硫酸铜的工艺方法，包括以下步骤：
1）将黑铜渣与硫酸溶液加入反应釜中，且加入的硫酸溶液的体积与黑铜渣的质量比为2:1-6:1，于70～90℃浸出5～10小时；
2）在浸出过程中向反应釜鼓入空气进行氧化浸出得到浸出液，浸出液采用压滤机重复过滤得到浸出后液；
3）将备好的海绵铜浸出母液与步骤2）中的浸出后液以体积比0:1～3:1混合；
4）采用减压蒸发的方式将步骤3）中的混合液进行蒸发，得到蒸发后液；
5）将步骤4）中蒸发后液经冷却结晶、离心、干燥、包装，产出硫酸铜产品和母液。
进一步地，步骤2）中，在浸出过程采用膜管向反应釜中鼓风。
进一步地，步骤2）中浸出液的ph为0.5-2.0。
进一步地，步骤2）中过滤中可采用精密过滤器进行深度除杂。
进一步地，步骤3）中海绵铜浸出母液与黑铜渣浸出后液可利用储槽单独混合，也可在蒸发过程中混合。
进一步地，步骤4）中混合液的蒸发可常压蒸发，也可减压蒸发。
进一步地，步骤5）中产出的硫酸铜产品的主品位大于96%。
进一步地，步骤5）的母液可作为海绵铜浸出前液。
进一步地，所述步骤3）中的海绵铜浸出母液的ph在2.0~2.5，铜离子浓度不小于75g/l。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
1、本发明利用黑铜渣生产硫酸铜，解决了无法将黑铜渣重新熔炼或是焙烧的企业的难题，本发明提供了一种新型的黑铜渣处理工艺，该工艺便于实现工业化操作，黑铜渣中的砷可通过化学除杂的方式除去，砷渣进入专用危废填埋场深埋，实现了砷的开路，解决了原有黑铜渣处理工艺中砷随烟气一起排放到空气中而造成的环境污染问题。
2、本发明利用黑铜渣生产硫酸铜，解决了企业在硫酸铜生产过程中的原料问题，实现了多原料、多途径生产硫酸铜，对企业降本增效方面具有一定的现实意义。
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步说明。
一种利用黑铜渣生产硫酸铜的工艺方法，包括以下步骤：
1）将黑铜渣与硫酸溶液加入反应釜中，且加入的硫酸溶液的体积与黑铜渣的质量比为2:1-6:1，于70～90℃浸出5～10小时。
2）在浸出过程中采用膜管向反应釜中鼓风进行氧化浸出，得到浸出液，浸出液的ph为0.5-2.0。浸出液采用压滤机重复过滤得到浸出后液，可采用精密过滤器进行深度除杂。
3）将备好的海绵铜浸出母液与步骤2）中的浸出后液以体积比0:1～3:1混合。海绵铜浸出母液与黑铜渣浸出后液可利用储槽单独混合，也可在蒸发过程中混合。海绵铜浸出母液的ph在2.0~2.5，铜离子浓度不小于75g/l。
4）采用减压蒸发的方式将步骤3）中的混合液进行蒸发，蒸发可常压蒸发，也可减压蒸发，蒸发后得到蒸发后液。
5）将步骤4）中蒸发后液经冷却结晶、离心、干燥、包装，产出硫酸铜产品和母液。得到的硫酸铜产品的主品位大于98%，母液可作为海绵铜浸出前液。
实施例1：
取1750kg含铜为51.58%的黑铜渣，在带机械搅拌、衬防腐耐酸砖的反应釜中，并加入10m3、浓度94g/l的硫酸溶液，（即加入的硫酸溶液的体积（m3）与黑铜渣（吨）的质量比：10:1.75≈6:1）在70℃浸出6h。浸出过程中利用孔径为10μm精密过滤器微孔过滤膜管及微孔中空板鼓入空气进行氧化浸出。测得浸出液中铜离子的浓度为60.15g/l，ph为2.0。
采用压滤机2次重复过滤黑铜渣浸出液，得到10m³黑铜渣浸出后液。再先后将8m³含铜60.15g/l、ph2.0黑铜渣浸出后液和8m³含铜80.68g/l、ph2.0的海绵铜浸出母液在蒸发器内减温减压蒸发至比重1.50，经冷却结晶、离心、干燥、包装，得到硫酸铜产品和母液，母液做为海绵铜浸出前液。
得到的硫酸铜产品成分如下表：
实施例2：
取2500kg含铜53.47%的黑铜渣，在带机械搅拌、衬防腐耐酸砖的反应釜中，并加入10m3、浓度150g/l的硫酸溶液，（即加入的硫酸溶液的体积（m3）与黑铜渣（吨）的质量比：4:1）于75℃浸出8h。浸出过程中利用孔径为10μm精密过滤器微孔过滤膜管及微孔中空板鼓入空气进行氧化浸出。测得浸出液中铜离子的浓度为98.76g/l，浸出液的ph为0.5。
采用压滤机2次重复过滤黑铜渣浸出液，得到10m³黑铜渣浸出后液。再先后将4m³含铜98.76g/l、ph0.5黑铜渣浸出后液和12m³含铜86.75g/l、ph2.5海绵铜浸出母液在蒸发器内减温减压蒸发至比重1.50，经冷却结晶、离心、干燥、包装，得到硫酸铜产品和母液，母液做为海绵铜浸出前液。
得到的硫酸铜产品成分如下表：
将剩余6m³含铜98.76g/l、ph0.5黑铜渣浸出后液和12m³含铜78.68g/l、ph2.5的海绵铜浸出母液在蒸发器内减温减压蒸发至比重1.50，经冷却结晶、离心、干燥、包装，得到硫酸铜产品和母液，母液做为海绵铜浸出前液。
得到的硫酸铜产品成分如下表：
实施例3
取4500kg含铜50.61%的黑铜渣，在带机械搅拌、衬防腐耐酸砖的反应釜中，并加入10m3、浓度240g/l的硫酸溶液，（即加入的硫酸溶液的体积（m3）与黑铜渣（吨）的质量比：10:4.5）于90℃浸出10h。浸出过程中利用孔径为10μm精密过滤器微孔过滤膜管及微孔中空板鼓入空气进行氧化浸出。测得浸出液中铜离子的浓度为152.47g/l，浸出液的ph为1.0。采用压滤机2次重复过滤浸出液，共得到10m³浸出后液。
取3000kg含铜50.61%的黑铜渣，加入带机械搅拌、衬防腐耐酸砖的反应釜中，并加入10m3、浓度180g/l的硫酸溶液，于90℃浸出10h。浸出过程中利用孔径为10μm精密过滤器微孔过滤膜管及微孔中空板鼓入空气进行氧化浸出。测得浸出液中铜离子浓度为117.35g/l，浸出液的ph为1.0。采用压滤机2次重复过滤浸出液，共得到10m³浸出后液。
取含铜离子为152.47g/l、ph=1.0的黑铜渣浸出后液8m³，含铜铜离子117.35g/l、ph=1.0的黑铜渣浸出后液8m³，在蒸发器内减温减压蒸发至比重1.50，经冷却结晶、离心、干燥、包装，得到硫酸铜产品和母液，母液做为海绵铜浸出前液。
得到的硫酸铜产品成分如下表：