專利名稱：一種含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，屬于冶金和化工技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
含銅物料主要包括金屬銅物料和氧化銅物料兩大類(lèi)，其中金屬銅物料主要有海綿 銅及各種銅渣等含金屬或金屬化合物態(tài)銅的物料，氧化銅物料主要是含有氧化銅、碳酸銅、 硫酸銅等氧化態(tài)銅的物料。這些物料除了含有銅以外，通常還會(huì)含有鉛、鋅、鎘、錫、砷、鐵等 金屬。如果用冶煉的方法回收其中某種金屬，其他雜質(zhì)金屬都會(huì)對(duì)冶煉過(guò)程產(chǎn)生不利影響， 金屬回收率低，處理成本高，還容易造成雜質(zhì)金屬在冶煉流程里惡性循環(huán)。若直接出售又面 臨價(jià)格低廉等問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)損失大。如果露天堆放，則容易造成重金屬污染，如果建造三防渣 庫(kù)，則需要投入大量資金。而利用此類(lèi)物料生產(chǎn)硫酸銅產(chǎn)品，同時(shí)回收其他有價(jià)金屬則不失 為一種有意義的處理方案。傳統(tǒng)金屬銅生產(chǎn)硫酸銅的方法，需要先將銅完全氧化，常常采用焙燒或加入氧化 劑的方法將金屬銅氧化為氧化態(tài)。焙燒法成本較高，需建設(shè)廢氣治理設(shè)施。加氧化劑法如錳 氧化物、氯離子、釩化合物等則易引入新的雜質(zhì)離子，不易獲得高品質(zhì)的硫酸銅產(chǎn)品，同時(shí) 也會(huì)消耗氧化劑增加生產(chǎn)成本；浸出時(shí)鼓入空氣的方法氧化速度慢、能耗高。氧化后的銅再 用硫酸浸出得硫酸銅溶液，最后把硫酸銅溶液加熱至沸騰，蒸發(fā)濃縮，使硫酸銅達(dá)到高溫飽 和狀態(tài)，再通過(guò)冷卻使過(guò)飽和的硫酸銅結(jié)晶析出。為了獲得合格產(chǎn)品，硫酸銅溶液在蒸發(fā)濃 縮前往往進(jìn)行凈化脫雜處理，如中國(guó)專利ZL200710303807. 2和ZL02110138. 8采用萃取技 術(shù)凈化,ZL99114627. 1和ZL95106987. X采用加氫氧化鈉的方式分離銅，ZL200710164398. 2 加入黃鈉鐵礬渣用于除砷。這些方法雖然對(duì)除雜有一定作用，但同時(shí)也使操作復(fù)雜，生產(chǎn)成 本增加,還會(huì)引入新的雜質(zhì),凈化渣的生成也會(huì)降低銅回收率。以上方法浸出液基本都需要進(jìn)行凈化脫雜處理，以避免溶液中雜質(zhì)含量高影響析 出的硫酸銅質(zhì)量，流程復(fù)雜，操作繁瑣。另外常規(guī)方法中浸出時(shí)為了避免硫酸銅飽和析出結(jié) 晶堵塞管道，?？刂平鲆汉~濃度在較低范圍內(nèi)，使其溶液在室溫下不易結(jié)晶。為此要獲 得硫酸銅產(chǎn)品，必須對(duì)浸出液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，蒸發(fā)濃縮后為高溫下的飽和硫酸銅溶液，由于 濃度較高，過(guò)濾無(wú)法正常進(jìn)行；蒸發(fā)濃縮工序能耗較大且速度慢，設(shè)備較多，致使硫酸銅生 產(chǎn)成本高。工業(yè)上蒸發(fā)濃縮常采用蒸汽進(jìn)行間接加熱，其實(shí)質(zhì)從原理分析是高溫高壓蒸汽 通過(guò)換熱器將溶液中的水加熱蒸發(fā)為常壓水蒸氣。從溶液蒸發(fā)的角度看，由于水的相變熱 較大，此過(guò)程需要吸收的能耗較大；由蒸汽利用的角度看，為保證溶液的蒸發(fā)速度，需將溶 液保持在沸騰狀態(tài)，這就必然導(dǎo)致高溫高壓蒸汽需保持一定的殘壓，產(chǎn)生大量乏氣，最終使 得蒸汽消耗量大，無(wú)論是采用減壓蒸發(fā)或多效蒸發(fā)這些傳統(tǒng)降低蒸汽消耗的方法及設(shè)備， 均無(wú)法避免這一核心問(wèn)題，這也是蒸發(fā)濃縮過(guò)程能耗高的根本原因。同時(shí)蒸發(fā)濃縮過(guò)程中 一些雜質(zhì)在濃縮母液中會(huì)達(dá)到過(guò)飽和而析出，影響硫酸銅產(chǎn)品質(zhì)量，為保證硫酸銅產(chǎn)品質(zhì) 量，常需采用含雜質(zhì)較少的銅原料，導(dǎo)致原料成本上升，經(jīng)濟(jì)效益下降；采用溶液凈化除去砷、鐵等雜質(zhì)的方法雖然有一定作用，但同時(shí)也使操作復(fù)雜，生產(chǎn)成本增加，還會(huì)引入新的 雜質(zhì)，產(chǎn)生的凈化渣也會(huì)降低銅回收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在克服上述傳統(tǒng)工藝的缺陷，提供一種含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸 銅的方法。本發(fā)明通過(guò)下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，經(jīng)過(guò)下 列各步驟
(1)將濃度為50 350g/L的硫酸溶液作為浸出劑，在70 100°C下按固液比為1:
3 8對(duì)含銅物料進(jìn)行浸出0. 5 3小時(shí)，得到料漿；
(2)將步驟(1)所得浸出后的料漿在70 100°C下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出
渣；
(3)將步驟(2)所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，再經(jīng)離心分離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液。所述步驟(1)中的含銅物料為含銅(總銅)大于5wt%的金屬銅物料和氧化銅物料， 其中金屬銅物料為海綿銅及各種銅渣等所含銅的物相為單質(zhì)金屬銅或銅的金屬化合物的 物料；氧化銅物料為含有氧化銅、碳酸銅、氫氧化銅、硫酸銅等氧化態(tài)銅的物料。所述含銅物料為金屬銅物料時(shí)，先經(jīng)焙燒或堆存使其自然氧化。所述步驟(2)所得浸出渣返回其他冶煉流程，用于回收其他有價(jià)金屬。所述步驟(2)所得浸出渣返回步驟(2)進(jìn)行反復(fù)浸出，直至浸出渣中銅(總銅)小 于 lwt%。所述浸出渣返回步驟(2)進(jìn)行反復(fù)浸出前先經(jīng)堆存至自然氧化。所述步驟(3)的冷卻結(jié)晶終點(diǎn)溫度為2 40°C。所述步驟(3)所得結(jié)晶母液經(jīng)補(bǔ)加硫酸和水后，使其硫酸濃度為50 350g/L，且 補(bǔ)加水的水量為結(jié)晶失水、自然蒸發(fā)失水以及浸出渣夾帶失水的總合，以維持溶液體積平 衡，再將結(jié)晶母液返回步驟(1)作為浸出劑循環(huán)使用，直至其中雜質(zhì)對(duì)析出的硫酸銅晶體質(zhì) 量造成影響，則將該液部分或全部進(jìn)行無(wú)害化處理。本發(fā)明用硫酸溶液在高溫下浸出含銅物料，得到高溫硫酸銅溶液，然后利用硫酸 銅在高溫和低溫時(shí)溶解度的明顯差異，使溶液冷卻析出硫酸銅晶體。在整個(gè)浸出和結(jié)晶過(guò) 程中，不用蒸發(fā)濃縮(結(jié)晶前無(wú)需將溶液蒸發(fā)濃縮)即可獲得過(guò)飽和的硫酸銅溶液，最終析 出硫酸銅晶體。本發(fā)明整個(gè)過(guò)程在水的沸點(diǎn)以下溫度進(jìn)行，無(wú)需提供水蒸發(fā)汽化所需的大量熱 量，因此無(wú)需使用高溫高壓蒸汽，可以采用低溫低壓的二次蒸汽作為熱源，同時(shí)由于溶液溫 度低于水的沸點(diǎn)，這樣蒸汽熱量的利用率更高，此外，本方法結(jié)晶母液可以循環(huán)多次使用， 不用蒸發(fā)大量水，取消了耗時(shí)較長(zhǎng)的蒸發(fā)濃縮過(guò)程，用水量節(jié)省，生產(chǎn)速度快。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果
(1)無(wú)需焙燒或添加氧化劑、凈化試劑或者設(shè)置獨(dú)立的凈化脫雜工序；
(2)所有操作在溶液沸點(diǎn)溫度以下進(jìn)行，蒸汽熱利用率高，沒(méi)有蒸發(fā)濃縮過(guò)程，生產(chǎn)速 度快，節(jié)水效果明顯，能耗僅為傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮工藝的10%左右，能耗顯著降低；(3)整個(gè)過(guò)程只產(chǎn)出硫酸銅產(chǎn)品和浸出渣，浸出渣可反復(fù)利用或者送至其他冶煉系統(tǒng) 回收有價(jià)金屬，資源綜合利用率高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1
(1)將2.75t含銅(總銅)大于5wt%的鋅冶煉產(chǎn)酸洗銅渣(含Cu 35. 28%,Zn 5. 47%,Cd 1. 58%、Pb 10. 69%)先經(jīng)堆存3天使其自然氧化自然氧化后，將濃度為200g/L的硫酸溶液 作為浸出劑，在95°C下按固液比為1 : 4對(duì)含銅物料進(jìn)行浸出2小時(shí)，得到料漿；
(2)將步驟(1)所得浸出后的料漿在95°C下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出渣；所得 浸出渣經(jīng)堆存至自然氧化后返回步驟(2)進(jìn)行反復(fù)浸出，直至反復(fù)3次浸出渣中銅(總銅) 為 0. 88wt% ；
(3)將步驟(2)所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，冷卻結(jié)晶終點(diǎn)溫度為22°C，再經(jīng)離心分 離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液；所得結(jié)晶母液經(jīng)補(bǔ)加硫酸和水后，使其硫酸濃度為180g/L， 且補(bǔ)加水的水量為結(jié)晶失水、自然蒸發(fā)失水以及浸出渣夾帶失水的總合，以維持溶液體積 平衡，再將結(jié)晶母液返回步驟(1)作為浸出劑循環(huán)使用，直至其中雜質(zhì)對(duì)析出的硫酸銅晶體 質(zhì)量造成影響，則將該液部分或全部進(jìn)行無(wú)害化處理。所得硫酸銅的純度為96. 14%。實(shí)施例2
(1)將100kg含銅87.4%的海綿銅經(jīng)焙燒使其氧化，將濃度為350g/L的硫酸溶液作為 浸出劑，在100°C下按固液比為1 : 8對(duì)含銅物料進(jìn)行浸出3小時(shí)，得到料漿；
(2)將步驟(1)所得浸出后的料漿在100°C下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出渣；所 得浸出渣經(jīng)堆存至自然氧化后返回步驟(2)進(jìn)行反復(fù)浸出，直至浸出渣中銅(總銅)小于 lwt% ；
(3)將步驟(2)所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，冷卻結(jié)晶終點(diǎn)溫度為40°C，再經(jīng)離心分 離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液；所得結(jié)晶母液經(jīng)補(bǔ)加硫酸和水后，使其硫酸濃度為200g/L， 且補(bǔ)加水的水量為結(jié)晶失水、自然蒸發(fā)失水以及浸出渣夾帶失水的總合，以維持溶液體積 平衡，再將結(jié)晶母液返回步驟(1)作為浸出劑循環(huán)使用，直至其中雜質(zhì)對(duì)析出的硫酸銅晶體 質(zhì)量造成影響，則將該液部分或全部進(jìn)行無(wú)害化處理。所得硫酸銅的純度為95. 27%。實(shí)施例3
(1)將濃度為98g/L的硫酸溶液作為浸出劑，在70°C下按固液比為1: 3對(duì)500kg錫 銅渣焙燒后所得含Cu 12. 46%的氧化銅渣(大部分為氧化銅，其余為硫酸銅和砷酸銅，Sn 57. 23%, Pb 2. 35%, As 2. 19%, Fe 1. 67%)進(jìn)行浸出 0. 5 小時(shí)，得到料漿；
(2)將步驟(1)所得浸出后的料漿在70°C下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出渣；所得 浸出渣返回其他冶煉流程，用于回收其他有價(jià)金屬；
(3)將步驟(2)所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，冷卻結(jié)晶終點(diǎn)溫度為2°C，再經(jīng)離心分 離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液。所得結(jié)晶母液經(jīng)補(bǔ)加硫酸和水后，使其硫酸濃度為50g/L，且 補(bǔ)加水的水量為結(jié)晶失水、自然蒸發(fā)失水以及浸出渣夾帶失水的總合，以維持溶液體積平 衡，再將結(jié)晶母液返回步驟(1)作為浸出劑循環(huán)使用，直至其中雜質(zhì)對(duì)析出的硫酸銅晶體質(zhì) 量造成影響，則將該液部分或全部進(jìn)行無(wú)害化處理。所得硫酸銅的純度為96. 13%。
實(shí)施例4
(1)將濃度為50g/L的硫酸溶液作為浸出劑，在70°C下按固液比為1: 3對(duì)100kg含 Cu 16. 59% (碳酸銅占87%，硅酸銅占13%)的氧化銅礦進(jìn)行浸出1小時(shí)，得到料漿；
(2)將步驟(1)所得浸出后的料漿在70°C下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出渣；
(3)將步驟(2)所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，冷卻結(jié)晶終點(diǎn)溫度為14°C，再經(jīng)離心分 離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液；所得結(jié)晶母液經(jīng)補(bǔ)加硫酸和水后，使其硫酸濃度為350g/L， 且補(bǔ)加水的水量為結(jié)晶失水、自然蒸發(fā)失水以及浸出渣夾帶失水的總合，以維持溶液體積 平衡，再將結(jié)晶母液返回步驟(1)作為浸出劑循環(huán)使用，直至其中雜質(zhì)對(duì)析出的硫酸銅晶體 質(zhì)量造成影響，則將該液部分或全部進(jìn)行無(wú)害化處理。所得硫酸銅的純度為95. 62%。
權(quán)利要求
1.一種含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于經(jīng)過(guò)下列各步驟(1)將濃度為50 350g/L的硫酸溶液作為浸出劑，在70 100°C下按固液比為I:3 8對(duì)含銅物料進(jìn)行浸出O. 5 3小時(shí)，得到料漿； (2)將步驟(I)所得浸出后的料漿在70 100°C下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出渣； (3)將步驟(2)所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，再經(jīng)離心分離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述步驟(O中的含銅物料為含銅大于5wt%的金屬銅物料和氧化銅物料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于金屬銅物料為所含銅的物相為單質(zhì)金屬銅或銅的金屬化合物的物料。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述含銅物料為金屬銅物料時(shí)，先經(jīng)焙燒或堆存使其自然氧化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述步驟(2)所得浸出渣返回其他冶煉流程，用于回收其他有價(jià)金屬。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述步驟(2)所得浸出渣返回步驟(2)進(jìn)行反復(fù)浸出，直至浸出渣中銅小于lwt%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述浸出渣返回步驟(2)進(jìn)行反復(fù)浸出前先經(jīng)堆存至自然氧化。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述步驟(3)的冷卻結(jié)晶終點(diǎn)溫度為2 40°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，其特征在于所述步驟(3)所得結(jié)晶母液經(jīng)補(bǔ)加硫酸和水后，使其硫酸濃度為50 350g/L，且補(bǔ)加水的水量為結(jié)晶失水、自然蒸發(fā)失水以及浸出渣夾帶失水的總合，再將結(jié)晶母液返回步驟(I)作為浸出劑循環(huán)使用，直至其中雜質(zhì)對(duì)析出的硫酸銅晶體質(zhì)量造成影響，則將該液部分或全部進(jìn)行無(wú)害化處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含銅物料免蒸發(fā)制備硫酸銅的方法，將濃度為50～350g/L的硫酸溶液作為浸出劑，在70～100℃下按固液比為1︰3～8對(duì)含銅物料進(jìn)行浸出0.5～3小時(shí)，得到料漿；再將所得浸出后的料漿在70～100℃下進(jìn)行過(guò)濾，分別得到浸出液和浸出渣；然后將所得浸出液采用常規(guī)冷卻結(jié)晶，再經(jīng)離心分離，即得到硫酸銅和結(jié)晶母液。本發(fā)明無(wú)需焙燒或添加氧化劑、凈化試劑或者設(shè)置獨(dú)立的凈化脫雜工序；沒(méi)有蒸發(fā)濃縮過(guò)程，生產(chǎn)速度快，節(jié)水效果明顯，能耗僅為傳統(tǒng)蒸發(fā)濃縮工藝的10%左右，能耗顯著降低；整個(gè)過(guò)程只產(chǎn)出硫酸銅產(chǎn)品和浸出渣，浸出渣可反復(fù)利用或者送至其他冶煉系統(tǒng)回收有價(jià)金屬，資源綜合利用率高。
文檔編號(hào)C01G3/10GK102659167SQ20121013612
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者張旭, 施哲, 沈慶峰 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)