利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法及其裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法及其裝置，該工藝方法包括：將硫酸銅廢液用泵抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下加入還原鐵，充分反應(yīng)后析出海綿銅，并產(chǎn)生硫酸亞鐵液；通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得到海綿銅產(chǎn)品和硫酸亞鐵溶液；然后再將產(chǎn)生的硫酸亞鐵溶液進(jìn)行蒸餾濃縮達(dá)到一定濃度，使其冷卻結(jié)晶，最后進(jìn)行離心得到硫酸亞鐵晶體。本發(fā)明的工藝方法實(shí)現(xiàn)了全部資源化的無害化處理及利用，節(jié)約資源，保護(hù)環(huán)境；且制得硫酸亞鐵晶體的可直接用于水質(zhì)凈化和工業(yè)廢水處理，同時(shí)具有殺菌作用，具有良好的市場效益。
【專利說明】
利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法及其裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電子工業(yè)電鍍廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電子工業(yè)上使用電鍍的情況非常多，其中硫酸銅電鍍?cè)赑CB電鍍中占著極為重要的地位，所以在使用中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的硫酸銅廢液，廢液如果直接排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境，而且浪費(fèi)資源。
[0003]目前，有多種方式回收蝕刻廢液中的銅，有代表性的技術(shù)包括:1.化學(xué)法。在廢液中加入NaOH，與銅離子結(jié)合生成氫氧化銅沉淀，再制成CuO或CuS04結(jié)晶等，這種方法可以回收Cu，但消耗化學(xué)品較高，能耗大，而且產(chǎn)生難處理的廢水，廢水中Cu離子濃度超標(biāo)，廢液中的大量氨也難以降解，需要花大量的成本進(jìn)行在處理;2.直接電解法;3.萃取后電解的銅。
[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種從硫酸銅廢液中提取銅，并用提銅后的廢液生產(chǎn)硫酸亞鐵晶體的方法，以實(shí)現(xiàn)硫酸銅廢液有效成分的全部資源化利用，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)處置危險(xiǎn)廢物的資源化、無害化目標(biāo)，保護(hù)環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，提出一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法及其裝置。
[0006]本發(fā)明提供了一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，通過實(shí)踐，探索出了通過向硫酸銅廢液中加入過量的鐵粉把硫酸銅中的銅提取出來，再把產(chǎn)生的硫酸亞鐵廢液蒸餾濃縮制備硫酸亞鐵晶體的工藝條件以實(shí)現(xiàn)全部資源化利用，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)處置危險(xiǎn)廢物的資源化、無害化目標(biāo)，保護(hù)環(huán)境。
[0007]本發(fā)明還提供了一種提供了一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的裝置，本發(fā)明裝置，操作方便，適宜于規(guī)模化批量處理硫酸銅廢液，同時(shí)該采用PLC控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)能，降低了生產(chǎn)成本。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]本發(fā)明的第一個(gè)方面是提供一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，該工藝方法包括以下步驟:
[0010](I)將硫酸銅廢液用栗抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下，加入還原鐵，控制溫度為40?50°C，反應(yīng)2-5h后，反應(yīng)混合液中析出海綿銅并產(chǎn)生硫酸亞鐵液；
[0011](2)將反應(yīng)混合液通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得硫酸亞鐵溶液和含水量為40-60界1:%的海綿銅；
[0012](3)用栗將分離后的硫酸亞鐵溶液抽至反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為80-120°C進(jìn)行蒸餾濃縮，2-4h后濃縮比為1: 0.4-0.7，得濃縮液；
[0013](4)用栗將濃縮液輸送至結(jié)晶冷卻槽，冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶冷卻槽內(nèi)溫度降至室溫，進(jìn)行固液離心分離，固體為硫酸亞鐵晶體。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中硫酸銅廢液的質(zhì)量濃度為10-20%，Cu2+含量為4-8%。
[0015]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中還原鐵選自比表面積較大的廢鐵皮、鐵肩、鐵刨花中的任意一種或幾種。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中因硫酸銅加鐵是還原反應(yīng)，在反應(yīng)是產(chǎn)生大量熱，如果溫度過高在進(jìn)行壓濾時(shí)對(duì)濾布有傷害，優(yōu)選地，在加還原鐵時(shí)需要緩慢的加入溫度控制在43 ?45°C。
[0017]進(jìn)一步地，還原鐵的加入量是根據(jù)Cu2+含量和硫酸銅廢液中硫酸的含量確定的，每一批次硫酸銅廢液中Cu2+含量和硫酸含量都不固定，所以還原鐵的加入量需要在實(shí)際生產(chǎn)中控制，優(yōu)選地，所述步驟(I)中還原鐵的用量與硫酸銅廢液中銅離子的摩爾比為1:0.6-
0.8。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中含水量為40_60的％的海綿銅經(jīng)真空干燥后，制得純度大于98%的銅粉。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中控制溫度為85_90°C，濃縮前和濃縮后的體積比在1:
0.6;同時(shí)因在濃縮的過程中就有硫酸亞鐵晶體析出，所以濃縮后的溶液中硫酸亞鐵的濃度反應(yīng)不出濃縮液的真實(shí)濃度。
[0020]進(jìn)一步地，所述步驟(3)蒸還包括在餾濃縮過程中根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)溶液的量和濃度進(jìn)行2-3次的補(bǔ)液。
[0021]進(jìn)一步地，所述步驟(4)進(jìn)行固液離心分離后的硫酸亞鐵溶液母液可用于步驟(3)中進(jìn)行循環(huán)濃縮使用。
[0022]本發(fā)明的第二個(gè)方面是提供一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的裝置，包括依次連接的廢液儲(chǔ)存裝置、反應(yīng)釜、板框壓濾機(jī)、蒸餾釜、結(jié)晶冷卻槽、離心機(jī)和硫酸亞鐵回收裝置，所述板框壓濾機(jī)后設(shè)有真空干燥裝置，經(jīng)離心機(jī)分離后的母液進(jìn)入蒸餾釜進(jìn)行循環(huán)濃縮使用，經(jīng)離心機(jī)分離后的固體進(jìn)入硫酸亞鐵回收裝置進(jìn)行回收再利用。
[0023]進(jìn)一步地，所述蒸餾釜上部還設(shè)有蒸汽處理裝置。
[0024]進(jìn)一步地，還包括與廢液儲(chǔ)存裝置、反應(yīng)釜、板框壓濾機(jī)、蒸餾釜、結(jié)晶冷卻槽、離心機(jī)和硫酸亞鐵回收裝置連接的PCL控制系統(tǒng)。
[0025]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下技術(shù)效果:
[0026]采用本發(fā)明的工藝方法，通過向硫酸銅廢液中加入過量的鐵粉把硫酸銅中的銅提取出來，再把產(chǎn)生的硫酸亞鐵廢液蒸餾濃縮制備硫酸亞鐵晶體的工藝條件以實(shí)現(xiàn)全部資源化利用，節(jié)約資源，實(shí)現(xiàn)處置危險(xiǎn)廢物的資源化、無害化目標(biāo)，保護(hù)環(huán)境;制得的硫酸亞鐵晶體滿足《GB10531-2006》水處理硫酸亞鐵Π類標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到市場需求指標(biāo);可直接用于水質(zhì)凈化和工業(yè)廢水處理，同時(shí)具有殺菌作用，具有良好的市場效益;且該生產(chǎn)裝置具有生產(chǎn)流程短、工藝簡單、能耗低、操作方便、適應(yīng)性廣的優(yōu)勢。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1-廢液儲(chǔ)存裝置，2-反應(yīng)釜，3-還原鐵儲(chǔ)存裝置，4-板框壓濾機(jī)，5-真空干燥機(jī)，6-蒸餾釜，7-蒸汽處理裝置，8-結(jié)晶冷卻槽，9-離心機(jī)，10-硫酸亞鐵回收裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實(shí)施例并不限制本發(fā)明范圍。
[0029]本實(shí)施例提供了一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，該工藝方法包括以下步驟:
[0030](I)將硫酸銅廢液用栗抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下，加入還原鐵，控制溫度為40?50°C，反應(yīng)2-5h后，反應(yīng)混合液中析出海綿銅并產(chǎn)生硫酸亞鐵液；
[0031](2)將反應(yīng)混合液通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得硫酸亞鐵溶液和含水量為40-60界1:%的海綿銅；
[0032](3)用耐腐蝕栗將分離后的硫酸亞鐵溶液抽至反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為80_120°C進(jìn)行蒸餾濃縮，2-4h后濃縮比為1: 0.4-0.7，得濃縮液；
[0033](4)用栗將濃縮液輸送至結(jié)晶冷卻槽，冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶冷卻槽內(nèi)溫度降至室溫，進(jìn)行固液離心分離，固體為硫酸亞鐵晶體。
[0034]在該回收再利用工藝方法中，步驟(I)中選用的硫酸銅廢液的質(zhì)量濃度為10-20%，Cu2+含量為4-8% ;步驟(I)中還原鐵選自比表面積較大的廢鐵皮、鐵肩、鐵刨花中的任意一種或幾種，優(yōu)選為鐵肩、鐵刨花的混合物;步驟(I)中還原鐵的用量與硫酸銅廢液中銅離子的摩爾比為1:0.6-0.8，優(yōu)選為1:0.7，在進(jìn)行還原反應(yīng)前需對(duì)硫酸銅廢液中的硫酸銅濃度和銅離子含量進(jìn)行檢測。
[0035]優(yōu)選地，步驟(2)中含水量為40_60wt%的海綿銅經(jīng)真空干燥后，制得純度大于98%的銅粉;所述步驟(3)中控制溫度為85-90°C，濃縮比為1:0.6;所述步驟(3)蒸還包括在餾濃縮過程中根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)溶液的量和濃度進(jìn)行2-3次的補(bǔ)液。同時(shí)所述步驟(4)進(jìn)行固液離心分離后的硫酸亞鐵溶液母液可用于步驟(3)中進(jìn)行循環(huán)濃縮使用，實(shí)現(xiàn)處置危險(xiǎn)廢物的資源化、無害化目標(biāo)，保護(hù)環(huán)境。
[0036]如圖1所不，本實(shí)施例還提供了一種利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的裝置，包括依次連接的廢液儲(chǔ)存裝置1、反應(yīng)釜2、板框壓濾機(jī)4、蒸餾釜6、結(jié)晶冷卻槽8、離心機(jī)9和硫酸亞鐵回收裝置10，所述板框壓濾機(jī)4后設(shè)有真空干燥裝置5，經(jīng)離心機(jī)9分離后的母液進(jìn)入蒸餾釜6進(jìn)行循環(huán)濃縮使用，經(jīng)離心機(jī)9分離后的固體進(jìn)入硫酸亞鐵回收裝置10進(jìn)行回收再利用。
[0037]優(yōu)選地，所述蒸餾釜6上部還設(shè)有蒸汽處理裝置7;反應(yīng)釜2上部還設(shè)有還原鐵儲(chǔ)存裝置3。同時(shí)為實(shí)現(xiàn)整個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)，還包括與廢液儲(chǔ)存裝置、反應(yīng)釜、板框壓濾機(jī)、蒸餾釜、結(jié)晶冷卻槽和離心機(jī)連接的PCL控制系統(tǒng)。
[0038]實(shí)施例1
[0039]將1000L硫酸銅廢液用栗抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下，加入120kg還原鐵，控制溫度為50°C，反應(yīng)3h后，反應(yīng)混合液中析出海綿銅并產(chǎn)生硫酸亞鐵液。將反應(yīng)混合液通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得硫酸亞鐵溶液和含水量為40-60wt%的海綿銅；用耐腐蝕栗將分離后的硫酸亞鐵溶液抽至反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為90°C進(jìn)行蒸餾濃縮，3h后濃縮比為1:0.5，得濃縮液；用栗將濃縮液輸送至結(jié)晶冷卻槽，冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶冷卻槽內(nèi)溫度降至室溫，進(jìn)行固液離心分離，得固體為硫酸亞鐵晶體，含量為98%。
[0040]實(shí)施例2
[0041]將2000L硫酸銅廢液用栗抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下，加入180kg還原鐵，控制溫度為50°C，反應(yīng)3h后，反應(yīng)混合液中析出海綿銅并產(chǎn)生硫酸亞鐵液。將反應(yīng)混合液通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得硫酸亞鐵溶液和含水量為40-60wt%的海綿銅；用耐腐蝕栗將分離后的硫酸亞鐵溶液抽至反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為90°C進(jìn)行蒸餾濃縮，3h后濃縮比為1:0.5，得濃縮液；用栗將濃縮液輸送至結(jié)晶冷卻槽，冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶冷卻槽內(nèi)溫度降至室溫，進(jìn)行固液離心分離，固體為硫酸亞鐵晶體，含量為98%。
[0042]實(shí)施例3
[0043]將2500L硫酸銅廢液用栗抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下，加入200kg還原鐵，控制溫度為50°C，反應(yīng)3h后，反應(yīng)混合液中析出海綿銅并產(chǎn)生硫酸亞鐵液。將反應(yīng)混合液通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得硫酸亞鐵溶液和含水量為40-60wt%的海綿銅；用耐腐蝕栗將分離后的硫酸亞鐵溶液抽至反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為90°C進(jìn)行蒸餾濃縮，3h后濃縮比為1:0.5，得濃縮液；用栗將濃縮液輸送至結(jié)晶冷卻槽，冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶冷卻槽內(nèi)溫度降至室溫，進(jìn)行固液離心分離，固體為硫酸亞鐵晶體，含量為98%。
[0044]本發(fā)明的工藝方法，制備出的硫酸亞鐵晶體滿足《GB10531-2006》水處理硫酸亞鐵Π類標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到市場需求指標(biāo)，可用于水質(zhì)凈化和工業(yè)廢水處理，同時(shí)具有殺菌作用，具有良好的市場效益;而目前電子工業(yè)上使用電鍍的情況非常多，其中硫酸銅電鍍?cè)赑CB電鍍中占著極為重要的地位，在使用中會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)多的硫酸銅廢液，利用硫酸銅廢液加鐵還原產(chǎn)生硫酸亞鐵，再經(jīng)濃縮生產(chǎn)硫酸亞鐵晶體，將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。
[0045]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，該工藝方法包括以下步驟: (1)將硫酸銅廢液用栗抽至反應(yīng)釜內(nèi)，在攪拌條件下，加入還原鐵，控制溫度為40?50°C，反應(yīng)2-5h后，反應(yīng)混合液中析出海綿銅并產(chǎn)生硫酸亞鐵液； (2)將反應(yīng)混合液通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，得硫酸亞鐵溶液和含水量為40-60界1:%的海綿銅； (3)用栗將分離后的硫酸亞鐵溶液抽至反應(yīng)釜內(nèi)，控制溫度為80-120°C進(jìn)行蒸餾濃縮，2-4h后濃縮比為1: 0.4-0.7，得濃縮液； (4)用栗將濃縮液輸送至結(jié)晶冷卻槽，冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶冷卻槽內(nèi)溫度降至室溫，進(jìn)行固液離心分離，固體為硫酸亞鐵晶體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(I)中硫酸銅廢液的質(zhì)量濃度為10-20%，Cu2+含量為4-8%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(I)中還原鐵選自比表面積較大的廢鐵皮、鐵肩、鐵刨花中的任意一種或幾種。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(I)中還原鐵的用量與硫酸銅廢液中銅離子的摩爾比為1:0.6-0.8。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(2)中含水量為40-60wt %的海綿銅經(jīng)真空干燥后，制得純度大于98%的銅粉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(3)中控制溫度為85-90 0C，濃縮比為1: 0.6。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(3)蒸還包括在餾濃縮過程中根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)溶液的量和濃度進(jìn)行2-3次的補(bǔ)液。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述步驟(4)進(jìn)行固液離心分離后的硫酸亞鐵溶液母液可用于步驟(3)中進(jìn)行循環(huán)濃縮使用。9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的裝置，其特征在于，包括依次連接的廢液儲(chǔ)存裝置、反應(yīng)釜、板框壓濾機(jī)、蒸餾釜、結(jié)晶冷卻槽、離心機(jī)和硫酸亞鐵回收裝置，所述板框壓濾機(jī)后設(shè)有真空干燥裝置，經(jīng)離心機(jī)分離后的母液進(jìn)入蒸餾釜進(jìn)行循環(huán)濃縮使用，經(jīng)離心機(jī)分離后的固體進(jìn)入硫酸亞鐵回收裝置進(jìn)行回收再利用。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用硫酸銅廢液制備硫酸亞鐵晶體的工藝方法，其特征在于，所述蒸餾釜上部還設(shè)有蒸汽處理裝置。
【文檔編號(hào)】C01G49/14GK106044868SQ201610364930
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月27日
【發(fā)明人】徐全林, 柏曉雪, 周伯明, 吳偉軍
【申請(qǐng)人】上海綠澄環(huán)保科技有限公司