專利名稱：一種低溫溶銅的方法及溶銅裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于電解技術領域，具體是涉及一種溶銅的方法及溶銅裝置。
背景技術：
硫酸銅是電解銅箔生產常用到的原料。目前，大多數采用的制備硫酸銅的技術原理(1)單質銅與氧氣反應生成氧化銅201+ == 2Cu0, (2)氧化銅與硫酸反應生成硫酸銅CuCHH2SO4 == CuS04+H20。這就是溶銅技術。溶銅最基本的幾個要素為溫度、銅料與酸的接觸面積、供氧及攪拌擴散等，因此溶銅設備是影響硫酸銅制備的關鍵因素。常用的溶銅設備有溶銅罐。溶銅罐是電解銅箔生產工藝中是關鍵的溶銅設備，直接關系到銅箔生產的產能、工藝連續穩定性、能源消耗及環境污染等。傳統的溶銅罐一種是采用高溫(70°C左右)溶銅來獲得快速溶銅，但由于工藝所需溫度大多在左右，從70°C降到55°C，熱能消耗極大，設備及管路的腐損也大，導致銅箔產品成本過高，企業市場競爭能力下降；另一種常用的為低溫左右溶銅，除容易造成風道堵塞外也產生大量的水份及酸氣外排，不但影響溶銅能力，也造成環境污染。
發明內容
本發明要解決的技術問題為提供了一種低溫、污染低、容易操作的溶銅方法及溶銅裝置。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為一種低溫溶銅的方法，其包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括循環氣體管道、換熱器、耐酸水泵、高壓耐酸風泵、空氣濾清器、液位傳感器和溶銅罐，所述溶銅罐內由上到下依次設置有投料口、帶有多個噴頭的噴酸管、過濾板，所述噴酸管與所述耐酸水泵相連通，所述溶銅罐的上端和下端依次設置有排氣口和進氣口，其具體包括以下步驟1)制備反應原料配制稀硫酸溶液和預備銅料；2)將銅料由溶銅罐灌頂的投料口加入溶銅罐；3)大氣中的空氣經過空氣濾清器過濾后，由高壓耐酸風泵鼓吹過濾后的空氣經空氣管道、進氣管道由進氣口進入溶銅罐內，空氣由溶銅罐的下層向上層流動，充滿溶銅罐內，上升的空氣氣流遇到下掉的銅料，與銅料充分接觸，發生化學反應，制得氧化銅；4)耐酸水泵將稀硫酸溶液送進噴酸管，噴酸管將稀硫酸溶液均勻灑向到溶銅罐中，與步驟幻所述的氧化銅充分接觸，發生化學反應，制得硫酸銅溶液；5)下沉的硫酸銅溶液流經過濾層過濾后，不斷匯聚于溶銅罐底層的低位溶液槽中，液位上升，液位傳感器發出信號，硫酸銅溶液由出液口排出，出產品。6)硫酸銅溶液經過耐酸水泵反復循環，以調節低位溶液槽中溶液的銅離子的含量；調節供風流量與噴酸流量使銅離子含量達到動態平衡。連續穩定的供給生產。本發明的溶銅溫度控制在55°C-60°C;溶銅反應開始時先通過換熱器加熱溶銅罐， 在制備過程中通過化學反應放熱以維持工藝溫度，不需要通過換熱器加熱。
上述溶銅罐的上方還設置有酸性氣體出氣口，所述上升到溶銅罐上層的空氣與硫酸接觸形成了酸性氣體，所述的酸性氣體通過所述的酸性氣體出氣口排入循環氣體管道。上述的循環氣體管道與空氣管道相通，所述的酸性氣體由進氣口排進溶銅罐內， 多次循環與所述的銅料反應。上述的高壓耐酸風泵與進氣管道之間設置一調節閥，以調節進氣量與投入銅料的比例，所述的循環氣體管道、空氣管道和進氣管道之間分別設置一酸性氣體調節閥、空氣調節閥，以調節酸性氣體和空氣的混合比例。一種上述的低溫溶銅所用的溶銅裝置，其包括溶銅罐、循環氣體管道、空氣濾清器、空氣管道、進氣管道、高壓耐酸風泵、液位傳感器，所述的空氣濾清器與所述的空氣管道相連通；該空氣管道與所述的循環氣體管道相連通；該循環氣體管道與所述的溶銅罐相連通；所述的高壓耐酸風泵將該空氣管道和所述的進氣管道連通；該進氣管道與所述的溶銅罐相連通；所述的溶銅罐內部從上到下依次設置有水密封環形槽、噴酸管、過濾層、低位溶液槽；所述的噴酸管與所述的耐酸水泵相連通；所述的液位傳感器設置在溶銅罐底端；所述的低位槽中上方位設置一出液口 ；在所述溶銅罐的頂端、噴酸管的上方位置分別設置一排氣口和一酸性氣體出氣口 ；在所溶銅罐的底端、進氣口下方位設置一排污口。上述溶銅罐內部的過濾層由多孔支撐濾板和多個濾板支撐構成，所述的濾板支撐下端與所述的溶銅罐罐底相接，上端與多孔支撐濾板相接。上述溶銅罐內部、多孔支撐濾板下方還設置有米字型供風管，所述的米字型供風管與所述的進氣管相通。米字型供風管及供風內密封腔以保證送風的均勻性。本發明的有益效果為1、本發明提供的低溫溶銅的方法，其步驟簡單，操作容易，溶銅效率高。由于采用了上蓋水密封及循環供風，使得水蒸氣、酸氣的外排損耗大大的減小，環境污染小。2、本發明的溶銅方式可靈活選擇(噴淋、半浸泡、全浸泡式)，可有效的增加銅料與酸的接觸面積。本發明還采用罐底強制供風，克服由于風道堵塞而影響溶銅速度，同時也加強了溶液的攪拌與擴散，同時又米字型供風系統均勻供風，提高氧的利用率。本發明的反應物接觸充分，反應充分，提高原料的利用率。3、本發明的溶銅罐設備投入成本低，運行能耗低，溶銅能力是傳統低溫噴淋溶銅的1.5倍以上。4、本發明的溶銅方法所用的溶銅裝置，結構簡單，溶銅效率高，容易工業化生產。
圖1為本發明實施例所述溶銅裝置的整體結構示意圖。
具體實施例方式參照圖1，一種低溫溶銅的方法，其包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括溶銅罐1、循環管道5、空氣濾清器4、空氣管道6、進氣管道7、高壓耐酸風泵3、液位傳感器14、耐酸泵2， 所述溶銅罐內由上到下依次設置有投料口 18、帶有多個噴頭的噴酸管10、過濾板11，所述噴酸管11通過與所述耐酸水泵2相連通，所述溶銅罐1的上端和下端依次設置有排氣口 9 和進氣口 16，其具體包括以下步驟
1)制備反應原料配制稀硫酸溶液和預備銅料；2)用預熱器給溶銅罐預熱到55°C左右；2)將大氣中的空氣經過空氣濾清器4過濾后，由高壓耐酸風泵3鼓吹經空氣管道 6，再經進氣管道7由進氣口 16進入溶銅罐內，由米字型供風管從溶銅罐的下層向上層流動，充滿溶銅罐內，上升的空氣氣流遇到下降的銅料發生化學反應，生成氧化銅，化學反應式為2Cu+02 == 2Cu0 ；3)將銅料由溶銅罐1的灌頂投料口 18加入溶銅罐1 ；4)用耐酸水泵將硫酸溶液抽取，經過噴酸管10均勻灑向到溶銅罐1中，與步驟 3)所述的氧化銅充分接觸，發生化學反應，生成硫酸銅溶液，化學反應式為Cu0+H2S04 == CuS04+H20 ；5)下沉的硫酸銅溶液流經過濾板11的硫酸銅溶液不斷滴入溶銅罐底層的低位濾液層，液位不斷上升，當液位上升到一定位置時，液位傳感器發出信號，硫酸銅溶液由出液口排出，得產品。本實施的低溫溶銅方法還包括6)空氣進入溶銅罐內，未參與反應的空氣上升的過程由于與硫酸溶液接觸，變成酸性氣體，酸性氣體由酸性氣體出氣口進入循環氣體管道5 ；循環氣體管道5與進氣管道7 相連通，在循環氣體管道與進氣管道7之間設置一調節閥20，可以調節酸氣體的流量；在空氣管道6與進氣管道7相連通，并在它們之間設置一調節閥21，可以調節空氣流量；通過調節調節閥20與調節閥21調節酸性氣體與空氣的混合比例；在進氣管道上設置一調節閥 22，用來調節進入溶銅罐的氣體流量。酸性氣體在經過循環系統，充分反應，再由排氣口 9 排出。7)溶銅罐的底端設置一排污口 15，過濾的廢渣等由此排出。上述步驟6)中的作用如下1、空氣由溶銅罐底部上升過程中與噴酸管噴灑下來硫酸溶液接觸，變成酸性氣體，含有大量硫酸，該酸性氣體排到空氣中，會造成環境污染；2、經過循環系統，酸性氣體被循環利用，氣體中的硫酸與銅料反應，變廢為原料， 不僅節省原料，還可以降低廢氣對環境的污染。本發明通過調節供風流量及噴酸流量可以控制低位槽中銅離子的含量，實現生產電解銅箔中硫酸銅的連續供給。上述酸性氣體一般可循環多次即達到無酸的狀態，再排出。用于上述低溫溶銅的裝置，其包括其包括溶銅罐1、循環氣體管道5、空氣濾清器 4、空氣管道6、進氣管道7、高壓耐酸風泵2、液位傳感器14。循環管空氣管道5設置在溶銅罐1頂端與空氣管道6相通，空氣管道6與進氣管道7相通，該進氣管道7與溶銅罐1相通。 空氣濾清器4與空氣管道6相連通，空氣經過過濾，去雜塵后，再進入反應體系；分別在空氣管道6與進氣管道7、循環氣體管道5與進氣管道7之間設置調節閥20、21，通過調節兩調節閥調節酸性氣體與空氣的混合比例；在進氣管道上設置一調節閥22，以調節進氣量；高壓耐酸風泵3設置在進氣管道上；上述的溶銅罐內部從上到下依次設置有水密封環形槽8、 噴酸管10、過濾層11、低位溶液槽19、米字型供風管23 ；噴酸管10與耐酸水泵2相連通；上述液位傳感器14設置在溶銅罐1底端；在低位溶液槽19中上方位設置一出液口 13 ；在溶銅罐1的頂端、噴酸管10的上放位置分別設置一排氣口 9和一酸性氣體出氣口 17 ；在溶銅罐1的底端、進氣口 16下方位設置一排污口 15;上述米字出風管與進氣管7相連通，該米字型供風管23及供風內密封腔M以保證送風的均勻性，使氧氣與銅充分接觸。上述的過濾層由多孔支撐濾板11和多個濾板支撐12構成，濾板支撐12下端與溶銅罐罐1底部相接，上端與多孔支撐濾板11相接，過濾層的作用是過濾硫酸銅溶液。本發明并不限于上述實施方式，凡是采用和本發明相似結構來實現本發明目的的所有方式，均在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種低溫溶銅的方法，其特征在于，其包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括循環氣體管道、換熱器、耐酸水泵、高壓耐酸風泵、空氣濾清器、液位傳感器和溶銅罐，所述溶銅罐內由上到下依次設置有投料口、帶有多個噴頭的噴酸管、過濾板，所述噴酸管與所述耐酸水泵相連通，所述溶銅罐的上端和下端依次設置有排氣口和進氣口，其具體包括以下步驟1)制備反應原料配制稀硫酸溶液和預備銅料；2)將銅料由溶銅罐灌頂的投料口加入溶銅罐；3)大氣中的空氣經過空氣濾清器過濾后，由高壓耐酸風泵鼓吹過濾后的空氣經空氣管道、進氣管道由進氣口進入溶銅罐內，空氣由溶銅罐的下層向上層流動，充滿溶銅罐內，上升的空氣氣流遇到下掉的銅料，與銅料充分接觸，發生化學反應，制得氧化銅；4)耐酸水泵將稀硫酸溶液送進噴酸管，噴酸管將稀硫酸溶液均勻灑向到溶銅罐中，與步驟幻所述的氧化銅充分接觸，發生化學反應，制得硫酸銅溶液；5)下沉的硫酸銅溶液流經過濾層過濾后，不斷匯聚于溶銅罐底層的低位溶液槽中，液位上升，液位傳感器發出信號，硫酸銅溶液由出液口排出，出產品；6)硫酸銅溶液經過耐酸水泵反復循環，以調節低位溶液槽中溶液的銅離子的含量；調節供風流量與噴酸流量使銅離子含量達到動態平衡。
2.根據權利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，工藝溫度控制在55°C-60°C ； 溶銅反應開始時先通過換熱器加熱溶銅罐，在制備過程中通過化學反應放熱以維持工藝溫度，不需要通過換熱器加熱；
3.根據權利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，所述溶銅罐的上方還設置有酸性氣體出氣口，所述上升到溶銅罐上層的空氣與硫酸接觸形成了酸性氣體，所述的酸性氣體通過所述的酸性氣體出氣口排入循環氣體管道。
4.根據權利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，所述的循環氣體管道與空氣管道相通，所述的酸性氣體由進氣口排進溶銅罐內，多次循環與所述的銅料反應。
5.根據權利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，所述的高壓耐酸風泵與進氣管道之間設置一調節閥，以調節進氣量與投入銅料的比例，所述的循環氣體管道、空氣管道和進氣管道之間分別設置一酸性氣體調節閥、空氣調節閥，以調節酸性氣體和空氣的混合比例。
6.一種權利要求1所述的低溫溶銅所用的溶銅裝置，其特征在于，其包括溶銅罐、循環氣體管道、空氣濾清器、空氣管道、進氣管道、高壓耐酸風泵、液位傳感器，所述的空氣濾清器與所述的空氣管道相連通；該空氣管道與所述的循環氣體管道相連通；該循環氣體管道與所述的溶銅罐相連通；所述的高壓耐酸風泵將該空氣管道和所述的進氣管道連通；該進氣管道與所述的溶銅罐相連通；所述的溶銅罐內部從上到下依次設置有水密封環形槽、噴酸管、過濾層、低位溶液槽；所述的噴酸管與所述的耐酸水泵相連通；所述的液位傳感器設置在溶銅罐底端；所述的低位槽中上方位設置一出液口 ；在所述溶銅罐的頂端、噴酸管的上方位置分別設置一排氣口和一酸性氣體出氣口 ；在所溶銅罐的底端、進氣口下方位設置一排污口。
7.根據權利要求6所述的溶銅裝置，其特征在于，所述溶銅罐內部的過濾層由多孔支撐濾板和多個濾板支撐構成，所述的濾板支撐下端與所述的溶銅罐罐底相接，上端與多孔支撐濾板相接。
8.根據權利要求6所述的凈化裝置，其特征在于，所述溶銅罐內部、多孔支撐濾板下方還設置有米字型供風管，所述的米字型供風管與所述的進氣管相通。
全文摘要
本發明公開了一種低溫溶銅的方法，包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括循環氣體管道、換熱器、耐酸水泵、高壓耐酸風泵、空氣濾清器、液位傳感器和溶銅罐，所述溶銅罐內由上到下依次設有投料口、噴酸管、過濾板，其具體包括以下步驟1)預備原料；2)加入銅料；3)空氣過濾后進入溶銅罐，上升，與銅料反應，制得氧化銅；4)稀硫酸溶液由噴酸管噴出與氧化銅發生反應，制得硫酸銅溶液；5)硫酸銅溶液經過濾板，排出。上述低溫溶銅的方法，步驟簡單，操作容易，溶銅效率高，外排損耗小，污染小；上述方法所用的溶銅裝置，結構簡單，工業化生產容易。
文檔編號C01G3/10GK102531029SQ20101062435
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優先權日2010年12月30日
發明者陳韶明 申請人:東莞華威銅箔科技有限公司