專利名稱：硫酸銅的生產工藝及其焙燒沸騰爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種由硫化銅或含硫化銅的銅精礦粉直接生產硫酸銅的工藝及其焙燒沸騰爐。
本發明的現有技術是1、以廢銅為原料在加熱和通空氣氧化的條件下，采用硫酸溶解，經凈化后，結晶、離心分離而得到成品硫酸銅;2、濕法冶金生產電解銅，其工藝主要為沸騰焙燒、浸取、凈化、除雜、電解沉銅及電解廢液的處理等。目前還未見到由硫化銅或含硫化銅的銅精礦粉直接生產硫酸銅的工藝，本發明還對沸騰焙燒爐作了改進。
本發明的目的是發明一種由硫化銅或含硫化銅的銅精礦粉直接生產硫酸銅的工藝及其焙燒爐，使該工藝原料易得、成本低，而且適合于大工業化生產，該發明的沸騰焙燒爐具有催化作用而且冷卻均勻。
本發明的設計思想是采用銅精礦粉為原料，經沸騰焙燒、浸取、凈化除雜、冷卻結晶、離心分離而制得硫酸銅。本發明的原料焙燒前處理、煙氣除塵、吸收、浸取、凈化除雜等工藝和設備與濕法治煉電解銅的工藝和設備相似，但二者目標產品不同，本發明在主要設備沸騰爐及浸取工序上又有一些較大的改進。
首先，本發明對濕法生產電解銅的焙燒沸騰爐作了改進，使其適合于生產硫酸銅。在不改變現有的沸騰爐的主體結構情況下，加料口、排煙口與現有沸騰爐完全一致，溢流口由現有的1.1～1.4m改為1.45～2.00m，這樣延長了爐料在沸騰爐中停留時間，平均可達14～24小時，從而使硫化銅氧化得更為徹底，減少了生料。再是對現有普通沸騰爐的保溫層和耐火層的材料成分改含有某些微量元素，這些元素對硫化銅氧化成硫酸銅具有催化作用。這些微量元素為占保溫材料和耐火材料重量萬分之一至千萬分之一的鎘，或萬分之一至千萬分之一的釩，或萬分之一至億萬分之一的鉬。再次本發明將現有沸騰爐集中箱式或彎管式冷卻水套改為爐壁內環形冷卻水套。這樣，既不影響沸騰狀況下物料的流態化特性，又使各處冷卻均勻。
本發明對濕法冶煉電解銅的工藝作了改進，使共適合于生產硫酸銅，其主要為a、在原料中添加占原料重量0.1～5%的無機鹽混勻，無機鹽可以為硫酸鉀或硫酸鈉或芒硝或硝酸鈉或硝酸鉀或碳酸氫鈉或碳酸鈉或碳酸鉀或碳酸氫鉀。這些無機鹽的加入有利于硫化銅氧化為硫酸銅的反應及促進硫酸亞鐵的分解及進一步氧化。b、沸騰焙燒的溫度為540～600℃，物料平均停留時間延長為14～24小時。c、在浸取工藝上，仍然采用傳統的低酸浸取(浸出液PH為0.5～2.8)和高酸洗滌(洗滌液中含H2SO4為5～20g/L)。但本發明采用較低的液固比，即采用液固比為0.8∶1～2.7∶1，這樣浸出液得到適合于冷卻結晶要求濃度的硫酸銅溶液，該溶液中硫酸銅濃度可達300g/L～700g/L，這樣可減少濃縮工序，節約能源。d、在浸出液的凈化除雜(主要為除鐵)工藝上。改現有以軟錳礦作氧化劑為硝酸或亞硝酸鈉、氧氣或空氣等中的一種或兩到三種的混合物為氧化劑來消除雜質鐵。這些氧化劑不會影響硫酸銅質量。其氧化除雜條件為，如加入溶液總量萬分之一至百分之一的硝酸或亞硝酸鈉，溶液加熱40～90℃，然后通入空氣或氧氣，攪拌速度為40～100轉/分，其流量為1～100m3/h(m3溶液)，反應0.5～4小時，至溶液的含亞鐵量為0.1～5g/L為反應終點;或者按Fe2+(溶液中)∶NaNO2(或HNO3)為1∶0.1～1∶1.2(摩爾比)將NaNO2(或HNO3)加入溶液中，反應溫度為40～90℃，攪拌速度為40～90轉/分，反應時間為0.3～2小時，即可使溶液中的亞鐵降至0.1～7g/L;由于浸出液(或者結晶后的硫酸銅母液)的PH值為0.5～2.8，在此PH值條件下，Fe2+被氧化成Fe3+后將生成5Fe2(SO4)3·2Fe(OH)3沉淀，或生成3Fe2O3·4SO3沉淀，或生成Fe(OH)3沉淀，而起到了消除溶液中鐵的雜質的作用。
本發明也涉及到對含鐵量為15g/L以上的母液及洗滌液不進行除雜處理，而采用傳統以葡萄糖將Cu2+還原成亞銅的辦法將銅取出而得到氧化亞銅產品，這樣可降低成本和取得較好的經濟效益。
采用本發明的工藝生產硫酸銅，原料易得、成本低，而且原料成分穩定，因而能獲得優質產品，適合于大工業化生產，且本發明工藝生產的結晶硫酸銅，其純度大于96%;本發明的的焙燒沸騰爐不僅有催化作用，而且延長了爐料的停留時間，因而反應更為徹底，減少了生料，提高了銅的回收率。
附
圖1為本發明的工藝流程圖。
附圖2為本發明的焙燒沸騰爐結構示意圖。
圖號說明1-溢流排料口 2-風箱3-加料口 4-排煙口5-鋼板層 6-蛭石粉7-保溫層 8-耐火層9-冷卻水套實施例1采用一次性擴大的圓柱型沸騰爐，沸騰床面積為2.04m2，爐體保溫層和耐火層材料含五十萬分之一的元素鎘和百萬分之一的元素釩，沸騰層(溢流排料口)高度取1.55m，沸騰操作溫度為570℃，采用四層環形冷卻水管，冷卻面積為2.5m2，停留時間平均取20小時，在銅精礦中加入1%的碳酸鈉，在鼓入空氣情況下于焙燒沸騰爐中焙燒后，排煙口釋放出的煙氣經重力除塵兼熱交換后溫度降至150℃～250℃，經過旋風除塵、重力除塵器及旋風除塵器收集的煙塵全部并入焙砂中，再在文丘里管中以水吸收SO3及殘余粉塵(含硫酸銅)，該吸收液用來作為渣的第四次洗滌液，經抽濾、分離后的濾液如圖一中所示依次逆流洗滌礦渣，直到作為浸出液，凈化結晶，由此沸騰爐中得到的焙砂中銅的99.5%為酸溶銅，94.5%為水溶銅，取500g焙砂(含銅18.75%)，以700g水并加10g硝酸和5g硫酸，在90℃的條件下浸取40分鐘，過濾，對濾渣經過四次洗滌對洗滌液過濾，濃縮后并入浸出液中，最后得到98%的結晶硫酸銅(CuSO4·5H2O)285g及含硫酸銅(CuSO4)為200g/L的母液230ml。
實施例2利用現有沸騰爐進行改造，溢流排料口高度選1.70m，保溫層和耐火層更換為含有十萬分之一的元素釩和十萬分之一的元素鉬，冷卻水套為爐壁內環形冷卻水套，在原料中添加1.5%的硫酸鉀混勻，在590℃溫度下焙燒18小時，煙氣處理同實施例1，取焙砂(含有煙氣處理回收的煙塵)700g(含銅18.76%)加入800g水和15g硫酸，在90℃條件下，浸取40分鐘，過濾，濾液中再加入3g亞硝酸鈉，保溫70℃反應20分鐘，過濾，對上述兩次濾渣合并經過四次洗滌，濃縮后再以3g亞硝酸鈉在70℃條件下反應20分鐘，過濾，濾液并入浸出液中，冷卻結晶，得含結晶硫酸銅(CuSO4.5H2O)300g，純度97%，以及含硫酸銅(CuSO4)為266g/L的母液500ml。
權利要求
1.一種硫酸銅的生產工藝，以硫化銅或含硫化銅的銅精礦粉為原料，經干燥、篩分后在沸騰爐中焙燒，經過煙氣除塵、吸收和焙砂浸取、凈化除雜、冷卻結晶、離心分離而制得結晶硫酸銅，其特征在于a、在原料中添加占原料重量0.1～5%的無機鹽混勻；b、沸騰焙燒的溫度為540～600℃，沸騰焙燒的平均時間為14～24小時；c、浸取時液固比為0.8∶1～2.7∶5；d、采用硝酸或亞硝酸、氧氣或空氣中的一種或兩到三種混合物為氧化劑除雜凈化。e、當溶液中含鐵量為15g/L以上時，不進行凈化除雜而采用葡萄糖還原溶液中Cu2+。
2.根據權利要求1所述的一種硫酸銅的生產工藝，其特征在于在原料中添加的無機鹽可以為硫酸鉀或硫酸鈉或芒硝或硝酸鈉或硝酸鉀或碳酸氫鈉或碳酸鈉或碳酸鉀或碳酸氫鉀。
3.根據權利要求1所述的一種硫酸銅的生產工藝，其特征在于凈化除鐵采用硝酸或亞硝酸鈉和空氣或氧氣為氧化劑時，加入溶液總量萬分之一至百分之一的硝酸或亞硝酸鈉，溶液加熱至40～90℃，然后通入空氣或氧氣，其流量為1～100m3/h(m3溶液)，以40～100轉/分速度攪拌，反應0.5～4小時，至溶液中含鐵量為0.1～5g/L為反應終點。
4.根據權利要求1或3所述的一種硫酸銅的生產工藝，其特征在于凈化除鐵時按Fe2+(溶液中)∶NaNO2(或HNO3)為1∶0.1～1∶1.2(摩爾比)加入溶液中，反應溫度為40～90℃，攪拌速度40～90轉/分，反應時間為0.3～2小時，溶液中亞鐵降至0.1～7g/L為終點。
5.一種硫酸銅生產所用的焙燒沸騰爐，其具有加料口、排煙口、溢流排料口，其結構由鋼板層、蛭石粉層、保溫層、耐火層和冷卻水套構成，其特征在于a、溢流排料口高度為1.45～2.00m;b、保溫層和耐火層含有微量元素，這些微量元素對硫化銅氧化成硫酸銅有催化作用。c、冷卻水套為爐壁內環形冷卻水套。
6.根據權利要求5所述的沸騰爐，其特征在于保溫層和耐火層的材料為含有萬分之一至千萬分之一的元素鎘或萬分之一至千萬分之一的元素釩或萬分之一至億萬分之一的元素鉬。
全文摘要
本發明涉及一種由硫化銅或含硫化銅的銅精礦粉直接生產硫酸銅的工藝及其焙燒沸騰爐。本發明對再有焙燒沸騰爐的改進主要有三點①提高溢流排料口高度；②保溫層和耐火層材料改換為含有具有催化作用的微量元素；③改箱式冷卻水套為爐壁內環形冷卻水套。經改進后的沸騰爐具有反應徹底，停留時間長的優點。本發明的工藝主要包括①添加無機鹽混勻；②在較低溫度下焙燒；③浸取；④凈化除雜；⑤冷卻結晶；⑥離心分離。本發明的硫酸銅生產工藝具有原料易得、成本低，而且原料成分穩定，因而能獲得優質產品，適合于大工業化生產。
文檔編號C01G3/10GK1079207SQ92104010
公開日1993年12月8日 申請日期1992年5月27日 優先權日1992年5月27日
發明者何柱生 申請人:何柱生