CN109097816B - 一种溶铜装置及其溶铜方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种溶铜装置及其溶铜方法，该溶铜装置包括溶铜罐、空气过滤装置和耐酸循环泵；溶铜罐顶端设有投料口，内侧设有进液分布器和内套筒；投料口处密封罩设有溶铜罐盖；内套筒下端内侧设有溶铜罐下封头，溶铜罐下封头顶端设有溶铜罐隔板；溶铜罐侧壁开设有溶铜罐溢流孔；溶铜罐内部设有溶铜罐中心管；溶铜罐中心管下端端部安装有遮流板；溶铜罐的相对两侧罐壁自下而上均依次设有溶铜罐溢流管、溶铜罐补液管和溶铜罐抽风管；空气过滤装置装在溶铜罐中心管上端内部；耐酸循环泵的输入端连接进液分布器，输出端连接有溶铜罐进液管；溶铜罐进液管伸入溶铜罐中心管的内部并安装有液喷头。本发明结构简单，操作使用方便且节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种电解铜箔生产工艺，具体是指一种溶铜装置及其溶铜方法。
背景技术
硫酸铜是电解铜箔生产中的主要原料，而溶铜是电解铜箔生产中的第一道工序，是十分关键、重要的一个环节，溶铜是否正常直接关系到电解铜箔的生产是否能稳定运行。
溶铜是把原料铜板或铜线均布于溶铜容器内，与加入的硫酸溶液中的硫酸和空气中的氧进行化学反应，使原料铜板或铜线溶解为硫酸铜溶液。当前溶铜工艺主要使用的有高温浸泡式溶铜和低温喷淋式溶铜，高温浸泡式溶铜需要使用大量蒸汽为溶铜罐内溶液加热，温度需保持到70度以上，同时需使用大功率空压机为溶铜罐内鼓入空气，这就造成溶铜成本居高不下；低温喷淋式溶铜则需要大量鼓入空气来提高溶铜速度，酸雾处理能力要求高，同时进风口位置由于温度低，容易结晶导致进风口堵塞。
发明内容
针对上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种节能、低污染、易操作的溶铜装置及其溶铜方法。
本发明的技术方案如下：
上述的溶铜装置，包括溶铜罐、空气过滤装置和耐酸循环泵；
所述溶铜罐的顶端设有投料口，底端内侧设置有进液分布器；所述溶铜罐在所述投料口处匹配密封罩设有溶铜罐盖；
所述溶铜罐的内侧还匹配设置有内套筒，所述内套筒的上下两端与所述溶铜罐的内腔连通；所述内套筒的下端内侧匹配设有溶铜罐下封头，所述溶铜罐下封头的顶端设置有溶铜罐隔板且顶端外沿与所述内套筒的内壁密封连接；所述内套筒的底端外壁与所述溶铜罐的内壁分开，所述内套筒的顶端沿周向外翻延伸后与所述溶铜罐的上端内壁连接，以使所述溶铜罐的内壁与所述内套筒的外壁之间形成溢流腔；所述溶铜罐在所述溢流腔最上端对应的侧壁上开设有溶铜罐溢流孔；
所述溶铜罐的内部中心竖直设置有溶铜罐中心管；所述溶铜罐中心管的上端伸出所述投料口外侧且设有进风口，下端穿过所述溶铜罐隔板伸入所述溶铜罐下封头的内腔且端部还匹配安装有遮流板；
所述溶铜罐在位于所述内套筒上方的相对两侧罐壁上分别设有溶铜罐溢流管和溶铜罐补液管；所述所述溶铜罐在位于所述溶铜罐溢流管上方的相对两侧罐壁上均设有溶铜罐抽风管；所述溶铜罐溢流管、溶铜罐补液管和溶铜罐抽风管均一端伸入所述溶铜罐内侧，另一端向所述溶铜罐外侧伸出；所述溶铜罐抽风管连接至外部的酸雾洗涤塔；
所述空气过滤装置安装在所述溶铜罐中心管的上端管体内部；
所述耐酸循环泵位于所述溶铜罐外侧，其输入端管道伸入所述溶铜罐内侧与所述进液分布器匹配连接；所述耐酸循环泵的输出端连接有溶铜罐进液管；所述溶铜罐进液管伸入所述溶铜罐中心管的内部且端部安装有液喷头。
所述溶铜装置，其中：所述溶铜罐在所述投料口处设置有环形水密封装置；所述溶铜罐盖通过所述环形水密封装置密封住所述投料口。
所述溶铜装置，其中：所述溶铜罐的内底部中央区域竖直固设有四根支撑柱；四根所述支撑柱的上端伸入所述内套筒的下端内侧；所述溶铜罐下封头呈球面状且固定在四根所述支撑柱的上端端部。
所述溶铜装置，其中：所述进液分布器设置在所述溶铜罐的底端由四根所述支撑柱围成的空间内。
一种所述的溶铜装置的溶铜方法，具体流程如下：
（1）将铜原料通过投料口均匀分布加入到溶铜罐隔板上；
（2）在溶铜罐内注入硫酸铜溶液，直至硫酸铜溶液浸没铜原料；
（3）启动耐酸循环泵，将溶铜罐隔板下方的溶液抽出，送至溶铜罐中心管的中心处通过液喷头喷至溶铜罐下封头处，通过溶铜罐下封头遮流回溶铜罐中与铜料接触；
（4）通过空气过滤装置对由溶铜罐中心管上端的进风口进入的空气进行过滤，再通过液喷头喷液造成溶铜罐中心管内负压，将空气带入到溶铜罐中与液喷头喷出的溶液混合，形成气液混合的泡沫装液体进入到溶铜罐中，形成的泡沫状溶液中的氧气与铜料充分接触，发生化学反应生成氧化铜，同时泡沫状溶液中所含的硫酸与氧化铜发生化学反应生成硫酸铜；
（5）将生成的硫酸铜溶液通过溶铜罐溢流孔再次溢流回溶铜罐隔板下方，在溶铜罐内形成一个完整的溶液循环***，并通过实时调节耐酸循环泵的流量来控制溶铜罐内空气的进入量、溶液循环速度和溶液温度；
（6）将反应后生成的酸雾通过溶铜罐抽风管进入到外部的酸雾洗涤塔进行处理，处理合格后外排；
（7）最后通过溶铜罐补液管将***低浓度贫液补入溶铜罐中，溶铜罐液位达到一定高度时，通过溶铜罐溢流管溢流回***，将高浓度富液补入***，达到***铜浓度的平衡，连续稳定的保证生产。
有益效果：
本发明溶铜装置结构设计简单、合理，操作使用方便，在运行时，能将空气的利用效率最大化，使用最小量的空气与铜料充分反应，由于空气消耗量小，造成的溶液热量损失也降至最低，仅依靠溶铜罐中化学反应产生的热量就可将溶铜罐温度保持在70-90度，即可达到高温溶铜所需的温度要求，不需要蒸汽进行加热，节能、环保，适于推广应用。
本发明溶铜方法与现使用的溶铜工艺相比较的优点在于：
（1）操作简便，可通过实时调节耐酸循环泵的流量来控制溶铜罐内空气的进入量、溶液循环速度和溶液温度；溶铜效率高，比传统高温溶铜及喷淋溶铜效率都有明显提升，溶铜能力达到1.5-2倍；
（2）节能环保，不需要蒸汽加热即可将溶铜罐温度保持在70-90度，极大的节省了蒸汽成本；溶铜罐反应产生的酸雾很少仅为浸泡式溶铜的25%，喷淋式溶铜的1%；同时，溶铜罐的投料口处设置有环形水密封装置，溶铜罐盖通过环形水密封装置将投料口密封住，可有效的防止酸雾通过投料口处排至空气中，且溶铜罐的上方还设有等同于酸雾收集口的溶铜罐抽风管，可有效的将酸雾回收处理，减轻环境污染；
（3）对铜原料要求降低，相较于喷淋溶铜需全部加入铜线，本发明对铜原料的要求大大降低，铜板及生产尾料都可以进入溶铜罐中溶解，节省成本明显；
（4）溶铜罐的空气通过中心管负压，自吸到中心管内，不需要空压机或其他设备鼓入空气，极大的节省了这部分设备及运行的成本。
附图说明
图1为本发明溶铜装置的结构示意图。
图中：1溶铜罐、2空气过滤装置、3耐酸循环泵、101内套筒、102溢流腔、103溶铜罐溢流孔、104投料口、105支撑柱、106进液分布器、107溶铜罐下封头、108溶铜罐隔板、109溶铜罐中心管、110遮流板、111溶铜罐补液管、112溶铜罐抽风管、113环形水密封装置、114溶铜罐盖、115溶铜罐进液管、116液喷头。
具体实施方式
如图1所示，本发明溶铜装置，包括溶铜罐1、空气过滤装置2和耐酸循环泵3。
该溶铜罐1的内侧设有内套筒101，该内套筒101的上下两端与溶铜罐1的内腔连通；该内套筒101的顶端沿周向外翻后与该溶铜罐1的上端内壁连接，该内套筒101的底端外壁与该溶铜罐1的下端内壁分开，以使溶铜罐1的内侧壁与内套筒101的外侧壁之间形成溢流腔102；该溶铜罐1在溢流腔102最上端对应的侧壁上开设有溶铜罐溢流孔103。
该溶铜罐1的顶端设有投料口104，底端内侧设置有进液分布器106；其中，该溶铜罐1的内底部中央区域竖直固设有四根支撑柱105，该四根支撑柱105的上端伸入内套筒101内且端部匹配设置有呈球面状的溶铜罐下封头107，该溶铜罐下封头107的顶端水平设置有溶铜罐隔板108且顶端外沿与内套筒101的内壁密封连接；该进液分布器106设置于由四根支撑柱105围成的空间内。
该溶铜罐1的内部中心还竖直设置有溶铜罐中心管109；该溶铜罐中心管109的上端伸出该溶铜罐1顶部的投料口104外侧，下端穿过溶铜罐隔板108伸入溶铜罐下封头107内腔且端部匹配安装有遮流板110；该溶铜罐隔板108与溶铜罐下封头107通过该溶铜罐中心管109支撑；其中，该溶铜罐隔板108与该溶铜罐中心管109的外管壁焊接，可有效的保证溶铜罐隔板108的承重能力，保证该溶铜罐1内铜料充足且不影响使用。
该溶铜罐1在位于内套筒101上方的相对两侧罐壁上分别设有溶铜罐溢流管110和溶铜罐补液管111；该溶铜罐溢流管110和溶铜罐补液管111均一端伸入该溶铜罐1内侧，另一端伸出该溶铜罐1外侧；该溶铜罐1在位于溶铜罐溢流管110上方的相对两侧罐壁上均设有溶铜罐抽风管112并通过溶铜罐抽风管112与外部酸雾洗涤塔（该酸雾洗涤塔是酸雾处理通用设备）匹配连接；该溶铜罐抽分管112一端伸入该溶铜罐1内侧，另一端伸出该溶铜罐1外侧。
该溶铜罐1顶部在投料口104处还匹配设置有环形水密封装置113，该投料口104处还设置有溶铜罐盖114，该溶铜罐盖114通过环形水密封装置113将投料口104封住，可有效的防止酸雾通过投料口104处排至空气中。
该空气过滤装置2安装在溶铜罐中心管109的上端管体内部。
该耐酸循环泵3位于溶铜罐1外侧，其输入端管道伸入溶铜罐1内侧与进液分布器106匹配连接；该耐酸循环泵3的输出端与溶铜罐1的溶铜罐进液管115一端连接，该溶铜罐进液管115另一端伸入溶铜罐中心管105上端内部且端部还安装有液喷头116。
其中，该溶铜罐1的上方还设有等同于酸雾收集口的溶铜罐抽风管112，由于溶铜罐1内化学反应使用的空气量小，产生的酸雾量也相应很少，通过溶铜罐抽风管112全部收集到的酸雾排入到外部的酸雾洗涤塔进行处理。
本发明溶铜方法，基于上述的溶铜装置，其具体包括以下步骤：
（1）将清洗好的铜原料由投料口104进入到溶铜罐1中，均匀平铺在溶铜罐隔板108上方；
（2）在溶铜罐1内注入适当量的稀硫酸溶液，使其从溶铜罐1的溶铜罐溢流孔103溢流至溶铜罐1的溶铜罐隔板108下方；
（3）启动耐酸循环泵3，将溶铜罐隔板108下方的稀硫酸溶液经过进液分布器106（进液分布器106可以有效去除溶液中的杂质并且能够阻止空气进入耐酸循环泵3，保证进液畅通，提高工作效率，延长设备使用寿命）由耐酸循环泵3输送到溶铜罐进液管115；
（4）安装在溶铜罐进液管115末端的液喷头116将稀硫酸溶液喷出到溶铜罐下封头107，并且在溶铜罐中心管109内造成负压；
溶铜罐中心管109内的负压将外界空气从进风口自然引射进入溶铜罐1（无需借助大功率鼓风机），经过空气过滤装置2的处理去除杂质后进入到溶铜罐中心管109中与液喷头116喷出的稀硫酸溶液形成气液混合的泡沫状溶液，将空气的利用效率最大化，使用最小量的空气与铜料充分反应；
安装在溶铜罐中心管109底端的遮流板110与溶铜罐下封头107的共同作用又将混合泡沫溶液遮流回溶铜罐1中，造成溶液翻腾，使其与放置在溶铜罐隔板108上方的铜原料充分接触（形成的泡沫状溶液中的氧气与铜料充分接触，发生化学反应生成氧化铜，同时泡沫状溶液中所含的硫酸与氧化铜发生化学反应生成硫酸铜），实现了硫酸、空气与铜料表面的充分接触，溶铜过程的反应速度提高了1.5-2倍，高效反应产生的热量使溶铜罐温度保持在70-90℃，达到了高温溶铜所需的温度要求，可完全替代蒸汽加热；
（5）将反应后的硫酸铜溶液通过溶铜罐溢流孔103再次溢流回溶铜罐隔板108下方，在溶铜罐1内形成一个完整的溶液循环***；其中，通过耐酸循环泵3的流量调节可控制溶铜罐1内空气的进入量，溶液的循环速度，溶液温度等；
（6）将反应后生成的酸雾（由于溶铜罐1内化学反应使用的空气量小，产生的酸雾量也相应很少）全部通过溶铜罐抽风管112进入外部的酸雾洗涤塔进行处理，处理合格后外排；
（7）最后通过溶铜罐补液管111低浓度贫液补入溶铜罐1，溶铜罐1位达到一定高度时，通过溶铜罐溢流管110溢流回***，将高浓度富液补入***，达到***铜浓度的平衡，连续稳定的保证生产。
本发明操作简单且节能、环保，在运行时将空气的利用效率最大化，使用最小量的空气与铜料充分反应，由于空气消耗量小，造成的溶液热量损失也降至最低，仅依靠溶铜罐中化学反应产生的热量就可将溶铜罐温度保持在70-90度，即可达到高温溶铜所需的温度要求，还不需要蒸汽进行加热。
Claims (5)
1.一种溶铜装置，其特征在于：所述溶铜装置包括溶铜罐、空气过滤装置和耐酸循环泵；
所述溶铜罐的顶端设有投料口，底端内侧设置有进液分布器；所述溶铜罐在所述投料口处匹配密封罩设有溶铜罐盖；
所述溶铜罐的内侧还匹配设置有内套筒，所述内套筒的上下两端与所述溶铜罐的内腔连通；所述内套筒的下端内侧匹配设有溶铜罐下封头，所述溶铜罐下封头的顶端设置有溶铜罐隔板且顶端外沿与所述内套筒的内壁密封连接；所述内套筒的底端外壁与所述溶铜罐的内壁分开，所述内套筒的顶端沿周向外翻延伸后与所述溶铜罐的上端内壁连接，以使所述溶铜罐的内壁与所述内套筒的外壁之间形成溢流腔；所述溶铜罐在所述溢流腔最上端对应的侧壁上开设有溶铜罐溢流孔；
所述溶铜罐的内部中心竖直设置有溶铜罐中心管；所述溶铜罐中心管的上端伸出所述投料口外侧且设有进风口，下端穿过所述溶铜罐隔板伸入所述溶铜罐下封头的内腔且端部还匹配安装有遮流板；
所述溶铜罐在位于所述内套筒上方的相对两侧罐壁上分别设有溶铜罐溢流管和溶铜罐补液管；所述溶铜罐在位于所述溶铜罐溢流管上方的相对两侧罐壁上均设有溶铜罐抽风管；所述溶铜罐溢流管、溶铜罐补液管和溶铜罐抽风管均一端伸入所述溶铜罐内侧，另一端向所述溶铜罐外侧伸出；所述溶铜罐抽风管连接至外部的酸雾洗涤塔；
所述空气过滤装置安装在所述溶铜罐中心管的上端管体内部；
所述耐酸循环泵位于所述溶铜罐外侧，其输入端管道伸入所述溶铜罐内侧与所述进液分布器匹配连接；所述耐酸循环泵的输出端连接有溶铜罐进液管；所述溶铜罐进液管伸入所述溶铜罐中心管的内部且端部安装有液喷头。
2.如权利要求1所述的溶铜装置，其特征在于：所述溶铜罐在所述投料口处设置有环形水密封装置；所述溶铜罐盖通过所述环形水密封装置密封住所述投料口。
3.如权利要求1所述的溶铜装置，其特征在于：所述溶铜罐的内底部中央区域竖直固设有四根支撑柱；四根所述支撑柱的上端伸入所述内套筒的下端内侧；所述溶铜罐下封头呈球面状且固定在四根所述支撑柱的上端端部。
4.如权利要求3所述的溶铜装置，其特征在于：所述进液分布器设置在所述溶铜罐的底端由四根所述支撑柱围成的空间内。
5.一种基于权利要求1至4任意一项所述的溶铜装置的溶铜方法，其特征在于，所述溶铜方法具体流程如下：
（1）将铜原料通过投料口均匀分布加入到溶铜罐隔板上；
（2）在溶铜罐内注入硫酸铜溶液，直至硫酸铜溶液浸没铜原料；
（3）启动耐酸循环泵，将溶铜罐隔板下方的溶液抽出，送至溶铜罐中心管的中心处通过液喷头喷至溶铜罐下封头处，通过溶铜罐下封头遮流回溶铜罐中与铜料接触；
（4）通过空气过滤装置对由溶铜罐中心管上端的进风口进入的空气进行过滤，再通过液喷头喷液造成溶铜罐中心管内负压，将空气带入到溶铜罐中与液喷头喷出的溶液混合，形成气液混合的泡沫装液体进入到溶铜罐中，形成的泡沫状溶液中的氧气与铜料充分接触，发生化学反应生成氧化铜，同时泡沫状溶液中所含的硫酸与氧化铜发生化学反应生成硫酸铜；
（5）将生成的硫酸铜溶液通过溶铜罐溢流孔再次溢流回溶铜罐隔板下方，在溶铜罐内形成一个完整的溶液循环***，并通过实时调节耐酸循环泵的流量来控制溶铜罐内空气的进入量、溶液循环速度和溶液温度；
（6）将反应后生成的酸雾通过溶铜罐抽风管进入到外部的酸雾洗涤塔进行处理，处理合格后外排；
（7）最后通过溶铜罐补液管将***低浓度贫液补入溶铜罐中，溶铜罐液位达到一定高度时，通过溶铜罐溢流管溢流回***，将高浓度富液补入***，达到***铜浓度的平衡，连续稳定的保证生产。
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