CN110745858A - 一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，本发明通过氧化浸出—中和沉淀—蒸发—冷却结晶联合法，可以在短时间内浸出铜渣中铜离子，而不带入新的杂质粒子，利用重金属离子沉淀pH值的差异性将其与溶液中的铜离子成功分离，再利用蒸发设备控制蒸发后液比重及冷却温度，对净化后液进行蒸发冷却结晶，得到高品质五水硫酸铜。本发明利用简便、高效、低成本的方式将原本弃置于渣堆场的铜渣成功的转化为附加值更高的高品质五水硫酸铜。本发明方法制备的五水硫酸铜产品达到行业标准YS/t94‑2007一级品以上，为企业带来了很好的经济及环境效益。

Description

一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，具体的说是一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法。
背景技术
对于锌冶炼后剩余铜渣的常规处理方法有：高温焙烧-常规浸出法、催化剂溶解法、液相空气法、氧压浸出法等，浸出液通常进行浓缩结晶处理。其中高温焙烧-常规浸出法能耗高，需要废气处理设施，催化剂溶解法一般会引入新的药剂或者杂质离子，液相空气法反应速率太慢，氧压浸出法需要的压力高，对反应设备要求高。
以上所述的几种铜渣的处理方法工艺繁琐，能耗高，使用范围有限，操作复杂，处理成本高，附加值低。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，通过氧化浸出—中和沉淀—蒸发—冷却结晶联合法，利用重金属离子沉淀pH值的差异性将其与溶液中的铜离子成功分离。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，它包括以下步骤：
步骤一、酸浸：称取一定量的铜渣，将铜渣粉碎后加入硫酸溶液中溶解，硫酸溶液与铜渣的质量比为2～3:1；控制溶液温度为60～90℃，酸浸反应0.5～2h，使金属Cu2+、Zn2+、部分Cd2+、Fe3+、Fe2+、Co2+、Sb3+、部分Bi3+、Ca2+离子进入硫酸溶液；
步骤二、氧化及中和反应：步骤一所述的酸浸反应后的溶液在恒速搅拌下加入氧化剂氧化反应1.5～3h，用质量百分比浓度为10～20％的碱液调节溶液pH至3～4，中和沉淀反应0.5～2h，再用真空泵真空抽滤，得净化后滤液；
步骤三、蒸发分离：将步骤二所得的滤液加入分离罐，经板式换热器预热后泵送至蒸发高位槽，进行蒸发；蒸发后溶液比重控制在1.01g/m3～1.60g/m3；
步骤四、冷却结晶：将步骤三制备的蒸发后液泵送至水冷结晶槽冷却结晶，水冷结晶槽采用循环水降温冷却，冷却终点温度为5～30℃；冷却后浆液用离心机分离，再抽真空过滤0.5～1h，得到五水硫酸铜晶体。
优选的，所述铜渣中含Cu的质量百分比含量为29.22％，对其中所含铜作物相分析，氧化态铜的质量百分比含量为20.82％，硫化态铜的质量百分比含量为8.4％。
优选的，所述步骤一中硫酸溶液的质量百分比浓度为15～30％。
优选的，所述步骤二中氧化反应所用氧化剂为双氧水或过硫酸铵溶液或硫代硫酸钠溶液。
优选的，所述步骤二中碱液为乙酸钠溶液或碳酸钠溶液或草酸钠溶液。
优选的，所述步骤四所制备的五水硫酸铜晶体的品质达到行业标准YS/t94-2007一级品。
根据原料铜渣的物相分析结果可知，铜渣中硫化态铜比重较大，直接用硫酸溶液不能完全浸出硫酸铜，因此需要预先将硫化态的铜氧化为氧化态铜，然后对氧化铜进行酸浸使其中的金属铜离子进入溶液，经过碱液调节pH值后，中和沉淀其余重金属离子，然后抽滤，得到进化后滤液。
本发明通过氧化浸出—中和沉淀—蒸发—冷却结晶联合法，可以在短时间内浸出铜渣中铜离子，而不带入新的杂质粒子，利用重金属离子沉淀pH值的差异性将其与溶液中的铜离子成功分离，再利用蒸发设备控制蒸发后液比重及冷却温度，对净化后液进行蒸发冷却结晶，得到高品质五水硫酸铜。
本发明的优异效果在于，能够利用简便、高效、低成本的方式将原本弃置于渣堆场的铜渣成功的转化为附加值更高的高品质五水硫酸铜。本发明方法制备的五水硫酸铜产品达到行业标准YS/t94-2007一级品以上，为企业带来了很好的经济及环境效益。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，它包括以下步骤：
步骤一、酸浸：称取一定量的铜渣，将铜渣粉碎后加入质量百分比浓度为15％的硫酸溶液中溶解，硫酸溶液与铜渣的质量比为2:1；控制溶液温度为60℃，酸浸反应0.5h，使金属Cu2+、Zn2+、部分Cd2+、Fe3+、Fe2+、Co2+、Sb3+、部分Bi3+、Ca2+离子进入硫酸溶液；
步骤二、氧化及中和反应：步骤一所述的酸浸反应后的溶液在恒速搅拌下加入双氧水进行氧化反应1.5h，用质量百分比浓度为10％的碳酸钠溶液调节溶液pH至3，中和沉淀反应0.5h，再用真空泵真空抽滤，得净化后滤液；
步骤三、蒸发分离：将步骤二所得的滤液加入分离罐，经板式换热器预热后泵送至蒸发高位槽，进行蒸发；蒸发后溶液比重控制在1.08g/m3；
步骤四、冷却结晶：将步骤三制备的蒸发后液泵送至水冷结晶槽冷却结晶，水冷结晶槽采用循环水降温冷却，冷却终点温度为10℃；冷却后浆液用离心机分离，再抽真空过滤0.5h，得到五水硫酸铜晶体。步骤四所制备的五水硫酸铜晶体的品质达到行业标准YS/t94-2007一级品。
所述铜渣中含Cu的质量百分比含量为29.22％，对其中所含铜作物相分析，氧化态铜的质量百分比含量为20.82％，硫化态铜的质量百分比含量为8.4％。
所制备的五水硫酸铜及杂质各项指标见表1
表1
实施例2
一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，它包括以下步骤：
步骤一、酸浸：称取一定量的铜渣，将铜渣粉碎后加入质量百分比浓度为20％的硫酸溶液中溶解，硫酸溶液与铜渣的质量比为2.3:1；控制溶液温度为70℃，酸浸反应1h，使金属Cu2+、Zn2+、部分Cd2+、Fe3+、Fe2+、Co2+、Sb3+、部分Bi3+、Ca2+离子进入硫酸溶液；
步骤二、氧化及中和反应：步骤一所述的酸浸反应后的溶液在恒速搅拌下加入硫代硫酸钠溶液进行氧化反应2h，用质量百分比浓度为13％的草酸钠溶液调节溶液pH至3.3，中和沉淀反应1h，再用真空泵真空抽滤，得净化后滤液；
步骤三、蒸发分离：将步骤二所得的滤液加入分离罐，经板式换热器预热后泵送至蒸发高位槽，进行蒸发；蒸发后溶液比重控制在1.2g/m3；
步骤四、冷却结晶：将步骤三制备的蒸发后液泵送至水冷结晶槽冷却结晶，水冷结晶槽采用循环水降温冷却，冷却终点温度为15℃；冷却后浆液用离心机分离，再抽真空过滤1h，得到五水硫酸铜晶体。步骤四所制备的五水硫酸铜晶体的品质达到行业标准YS/t94-2007一级品。
所述铜渣中含Cu的质量百分比含量为29.22％，对其中所含铜作物相分析，氧化态铜的质量百分比含量为20.82％，硫化态铜的质量百分比含量为8.4％。
所制备的五水硫酸铜及杂质各项指标见表2
表2
Figure BDA0002171723610000061
实施例3
一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，它包括以下步骤：
步骤一、酸浸：称取一定量的铜渣，将铜渣粉碎后加入质量百分比浓度为25％的硫酸溶液中溶解，硫酸溶液与铜渣的质量比为2.5:1；控制溶液温度为80℃，酸浸反应1.5h，使金属Cu2+、Zn2+、部分Cd2+、Fe3+、Fe2+、Co2+、Sb3+、部分Bi3+、Ca2+离子进入硫酸溶液；
步骤二、氧化及中和反应：步骤一所述的酸浸反应后的溶液在恒速搅拌下加入双氧水进行氧化反应2.5h，用质量百分比浓度为16％的碳酸钠溶液调节溶液pH至3.5，中和沉淀反应1.5h，再用真空泵真空抽滤，得净化后滤液；
步骤三、蒸发分离：将步骤二所得的滤液加入分离罐，经板式换热器预热后泵送至蒸发高位槽，进行蒸发；蒸发后溶液比重控制在1.4g/m3；
步骤四、冷却结晶：将步骤三制备的蒸发后液泵送至水冷结晶槽冷却结晶，水冷结晶槽采用循环水降温冷却，冷却终点温度为20℃；冷却后浆液用离心机分离，再抽真空过滤0.8h，得到五水硫酸铜晶体。步骤四所制备的五水硫酸铜晶体的品质达到行业标准YS/t94-2007一级品。
所述铜渣中含Cu的质量百分比含量为29.22％，对其中所含铜作物相分析，氧化态铜的质量百分比含量为20.82％，硫化态铜的质量百分比含量为8.4％。
所制备的五水硫酸铜及杂质各项指标见表3
表3
Figure BDA0002171723610000071
实施例4
一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，它包括以下步骤：
步骤一、酸浸：称取一定量的铜渣，将铜渣粉碎后加入质量百分比浓度为30％的硫酸溶液中溶解，硫酸溶液与铜渣的质量比为3:1；控制溶液温度为85℃，酸浸反应2h，使金属Cu2+、Zn2+、部分Cd2+、Fe3+、Fe2+、Co2+、Sb3+、部分Bi3+、Ca2+离子进入硫酸溶液；
步骤二、氧化及中和反应：步骤一所述的酸浸反应后的溶液在恒速搅拌下加入双氧水进行氧化反应3h，用质量百分比浓度为20％的乙酸钠溶液调节溶液pH至4，中和沉淀反应2h，再用真空泵真空抽滤，得净化后滤液；
步骤三、蒸发分离：将步骤二所得的滤液加入分离罐，经板式换热器预热后泵送至蒸发高位槽，进行蒸发；蒸发后溶液比重控制在1.6g/m3；
步骤四、冷却结晶：将步骤三制备的蒸发后液泵送至水冷结晶槽冷却结晶，水冷结晶槽采用循环水降温冷却，冷却终点温度为30℃；冷却后浆液用离心机分离，再抽真空过滤1h，得到五水硫酸铜晶体。步骤四所制备的五水硫酸铜晶体的品质达到行业标准YS/t94-2007一级品。
所述铜渣中含Cu的质量百分比含量为29.22％，对其中所含铜作物相分析，氧化态铜的质量百分比含量为20.82％，硫化态铜的质量百分比含量为8.4％。
所制备的五水硫酸铜及杂质各项指标见表4
表4
Figure BDA0002171723610000091

Claims (6)

1.一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，其特征在于：它包括以下步骤：
步骤一、酸浸：称取一定量的铜渣，将铜渣粉碎后加入硫酸溶液中溶解，硫酸溶液与铜渣的质量比为2～3:1；控制溶液温度为60～90℃，酸浸反应0.5～2h，使金属Cu2+、Zn2+、部分Cd2+、Fe3+、Fe2+、Co2+、Sb3+、部分Bi3+、Ca2+离子进入硫酸溶液；
步骤二、氧化及中和反应：步骤一所述的酸浸反应后的硫酸溶液在恒速搅拌下加入氧化剂氧化反应1.5～3h，用质量百分比浓度为10～20％的碱液调节溶液pH至3～4，中和沉淀反应0.5～2h，再用真空泵真空抽滤，得净化后滤液；
步骤三、蒸发分离：将步骤二所得的滤液加入分离罐，经板式换热器预热后泵送至蒸发高位槽，进行蒸发；蒸发后溶液比重控制在1.01g/m3～1.60g/m3；
步骤四、冷却结晶：将步骤三制备的蒸发后液泵送至水冷结晶槽冷却结晶，水冷结晶槽采用循环水降温冷却，冷却终点温度为5～30℃；冷却后浆液用离心机分离，再抽真空过滤0.5～1h，得到五水硫酸铜晶体。
2.根据权利要求1所述的一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，其特征在于：所述铜渣中含Cu的质量百分比含量为29.22％，对其中所含铜作物相分析，氧化态铜的质量百分比含量为20.82％，硫化态铜的质量百分比含量为8.4％。
3.根据权利要求1所述的一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，其特征在于：所述步骤一中硫酸溶液的质量百分比浓度为15～30％。
4.根据权利要求1所述的一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，其特征在于：所述步骤二中氧化反应所用氧化剂为双氧水或过硫酸铵溶液或硫代硫酸钠溶液。
5.根据权利要求1所述的一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，其特征在于：所述步骤二中碱液为乙酸钠溶液或碳酸钠溶液或草酸钠溶液。
6.根据权利要求1所述的一种利用锌冶炼铜渣制备高品质五水硫酸铜的方法，其特征在于：所述步骤四所制备的五水硫酸铜晶体的品质达到行业标准YS/t94-2007一级品。
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