低温空气氧化溶解法制备硫酸铜新工艺

摘要

本发明是一种制备硫酸铜的新工艺。该工艺是使用一种新型铜蚀助剂，使紫铜或铜精矿中的铜在稀硫酸溶液中迅速被空气氧化而制备工业硫酸铜。该工艺具有反应温度低，速度快；母液全部循环利用，原料利用率高；工艺流程短，设备投资少；操作简单，能耗低，无环境污染等特点。

说明书

本发明属于无机化工领域，具体涉及一种新的硫酸铜制备工艺。

硫酸铜是一种重要的无机化工产品，在石油、化工、印染、电镀、制革，尤其是农药等行业中有着广泛的应用。

目前，国内外以紫铜为主要原料制备硫酸铜的工艺基本上有三类：

1、高温焙烧氧化溶解工艺。该工艺是将紫铜经高温焙烧氧化生成氧化铜，然后与稀硫酸反应生成硫酸铜。该工艺缺点是能耗高，劳动强度大，设备投资和运转费用多;

2、氧化剂氧化溶解工艺。该工艺是将紫铜经氧化剂如浓硝酸、双氧水等氧化生成氧化铜，然后与稀硫酸反应生成硫酸铜。该工艺缺点是制备硫酸铜过程中，常伴有大量有害气体逸出如SO₂、NO_x等，造成严重的环境污染，增加原料消耗，提高了生产成本;

3、催化氧化法生产硫酸铜工艺：中国发明专利公开号CN1046145A提出一种以铁离子为催化剂，加热并鼓入空气进行催化反应制得硫酸铜。该工艺原理是利用三价铁离子的氧化性，将铜氧化生成硫酸铜。该工艺的缺点：一是反应速度慢，这是因为Fe²⁺在酸性条件下靠空气氧化成Fe³⁺速度很慢，是反应过程的控制步骤，故生成硫酸铜速度慢;二是滤液循环次数少，原材料消耗高，其原因是由于原料和设备被腐蚀，不断将铁杂质带入反应溶液中，当FeSO₄含量达到40g/l时，铁铜硫酸盐形成混晶一并析出，严重影响产品质量，因此滤液不能再继续循环，中国发明专利公开号CN1048688A提出以盐酸做催化剂，在常温下将铜氧化生产硫酸铜。该工艺原理是在有硫酸铜存在下，用盐酸做催化剂，反应液中引入1-6%的氯离子，在常温下即可用空气将铜氧化，生成羟基氯化铜，然后用浓硫酸中和至终点，以其浓硫酸中和热溶解羟基氯化铜沉淀，以制备硫酸铜，其缺点是氯离子引入反应系统造成：一是对设备腐蚀严重;二是产品夹带氯离子量增加，影响产品质量;三是工艺流程长，不易操作，原料成本高。

为了克服上述技术中不足，进一步节能降耗，充分利用废旧紫铜及铜精矿，特设计本发明。

本发明是在铜蚀助剂的作用下，向反应液中鼓入空气，将紫铜或铜精矿在稀硫酸中直接氧化溶解生成硫酸铜。最佳工艺条件范围是：反应温度40-100℃;反应溶液中硫酸含量2-30%;铜蚀助剂含量0.001-5%;空气流速0.005-0.05m/s。随着反应的进行，溶液中硫酸铜含量不断增加，当在反应温度下，硫酸铜达到饱和时，将反应溶液冷却降温，即可析出硫酸铜结晶，通过离心分离、洗涤制备出符合GB437-80标准的工业硫酸铜产品。母液及洗液循环利用，该工艺过程无三废排放。化学反应式如下：

（固）（2－30％溶液）（空气）

铜蚀助剂是由一种或几种对苯二酚及铜、钒化合物制造而成，铜化合物包括铜盐及铜的氧化物;钒化合物包括钒盐及钒的氧化物。

本发明具有反应温度低、反应速度快：母液全部循环利用，原料利用率高;工艺流程短，设备投资少，操作简单，能耗低，无环境污染等特点。生产成本明显低于其它工艺，具有很好的经济效益和社会效益。

实施例：

将经过予处理的干净废紫铜放入反应塔中，然后加入含10%的硫酸，0.01%的铜蚀助剂的溶液，加热升温，使反应液达70°±2℃，以0.02m/s流速通入空气进行反应，当反应液比重达34-35°Be″时，即将此液放入结晶槽中降温结晶，待结晶完毕，用离心机分离出硫酸铜晶体，滤液返回反应塔，继续反应生成硫酸铜产品。