專利名稱：一種低溫溶銅的方法及溶銅裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電解技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種溶銅的方法及溶銅裝置。
背景技術(shù)：
硫酸銅是電解銅箔生產(chǎn)常用到的原料。目前，大多數(shù)采用的制備硫酸銅的技術(shù)原理(1)單質(zhì)銅與氧氣反應(yīng)生成氧化銅201+ == 2Cu0, (2)氧化銅與硫酸反應(yīng)生成硫酸銅CuCHH2SO4 == CuS04+H20。這就是溶銅技術(shù)。溶銅最基本的幾個要素為溫度、銅料與酸的接觸面積、供氧及攪拌擴散等，因此溶銅設(shè)備是影響硫酸銅制備的關(guān)鍵因素。常用的溶銅設(shè)備有溶銅罐。溶銅罐是電解銅箔生產(chǎn)工藝中是關(guān)鍵的溶銅設(shè)備，直接關(guān)系到銅箔生產(chǎn)的產(chǎn)能、工藝連續(xù)穩(wěn)定性、能源消耗及環(huán)境污染等。傳統(tǒng)的溶銅罐一種是采用高溫(70°C左右)溶銅來獲得快速溶銅，但由于工藝所需溫度大多在左右，從70°C降到55°C，熱能消耗極大，設(shè)備及管路的腐損也大，導(dǎo)致銅箔產(chǎn)品成本過高，企業(yè)市場競爭能力下降；另一種常用的為低溫左右溶銅，除容易造成風(fēng)道堵塞外也產(chǎn)生大量的水份及酸氣外排，不但影響溶銅能力，也造成環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為提供了一種低溫、污染低、容易操作的溶銅方法及溶銅裝置。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種低溫溶銅的方法，其包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括循環(huán)氣體管道、換熱器、耐酸水泵、高壓耐酸風(fēng)泵、空氣濾清器、液位傳感器和溶銅罐，所述溶銅罐內(nèi)由上到下依次設(shè)置有投料口、帶有多個噴頭的噴酸管、過濾板，所述噴酸管與所述耐酸水泵相連通，所述溶銅罐的上端和下端依次設(shè)置有排氣口和進氣口，其具體包括以下步驟1)制備反應(yīng)原料配制稀硫酸溶液和預(yù)備銅料；2)將銅料由溶銅罐灌頂?shù)耐读峡诩尤肴茔~罐；3)大氣中的空氣經(jīng)過空氣濾清器過濾后，由高壓耐酸風(fēng)泵鼓吹過濾后的空氣經(jīng)空氣管道、進氣管道由進氣口進入溶銅罐內(nèi)，空氣由溶銅罐的下層向上層流動，充滿溶銅罐內(nèi)，上升的空氣氣流遇到下掉的銅料，與銅料充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制得氧化銅；4)耐酸水泵將稀硫酸溶液送進噴酸管，噴酸管將稀硫酸溶液均勻灑向到溶銅罐中，與步驟幻所述的氧化銅充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制得硫酸銅溶液；5)下沉的硫酸銅溶液流經(jīng)過濾層過濾后，不斷匯聚于溶銅罐底層的低位溶液槽中，液位上升，液位傳感器發(fā)出信號，硫酸銅溶液由出液口排出，出產(chǎn)品。6)硫酸銅溶液經(jīng)過耐酸水泵反復(fù)循環(huán)，以調(diào)節(jié)低位溶液槽中溶液的銅離子的含量；調(diào)節(jié)供風(fēng)流量與噴酸流量使銅離子含量達到動態(tài)平衡。連續(xù)穩(wěn)定的供給生產(chǎn)。本發(fā)明的溶銅溫度控制在55°C-60°C;溶銅反應(yīng)開始時先通過換熱器加熱溶銅罐， 在制備過程中通過化學(xué)反應(yīng)放熱以維持工藝溫度，不需要通過換熱器加熱。
上述溶銅罐的上方還設(shè)置有酸性氣體出氣口，所述上升到溶銅罐上層的空氣與硫酸接觸形成了酸性氣體，所述的酸性氣體通過所述的酸性氣體出氣口排入循環(huán)氣體管道。上述的循環(huán)氣體管道與空氣管道相通，所述的酸性氣體由進氣口排進溶銅罐內(nèi)， 多次循環(huán)與所述的銅料反應(yīng)。上述的高壓耐酸風(fēng)泵與進氣管道之間設(shè)置一調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)進氣量與投入銅料的比例，所述的循環(huán)氣體管道、空氣管道和進氣管道之間分別設(shè)置一酸性氣體調(diào)節(jié)閥、空氣調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)酸性氣體和空氣的混合比例。一種上述的低溫溶銅所用的溶銅裝置，其包括溶銅罐、循環(huán)氣體管道、空氣濾清器、空氣管道、進氣管道、高壓耐酸風(fēng)泵、液位傳感器，所述的空氣濾清器與所述的空氣管道相連通；該空氣管道與所述的循環(huán)氣體管道相連通；該循環(huán)氣體管道與所述的溶銅罐相連通；所述的高壓耐酸風(fēng)泵將該空氣管道和所述的進氣管道連通；該進氣管道與所述的溶銅罐相連通；所述的溶銅罐內(nèi)部從上到下依次設(shè)置有水密封環(huán)形槽、噴酸管、過濾層、低位溶液槽；所述的噴酸管與所述的耐酸水泵相連通；所述的液位傳感器設(shè)置在溶銅罐底端；所述的低位槽中上方位設(shè)置一出液口 ；在所述溶銅罐的頂端、噴酸管的上方位置分別設(shè)置一排氣口和一酸性氣體出氣口 ；在所溶銅罐的底端、進氣口下方位設(shè)置一排污口。上述溶銅罐內(nèi)部的過濾層由多孔支撐濾板和多個濾板支撐構(gòu)成，所述的濾板支撐下端與所述的溶銅罐罐底相接，上端與多孔支撐濾板相接。上述溶銅罐內(nèi)部、多孔支撐濾板下方還設(shè)置有米字型供風(fēng)管，所述的米字型供風(fēng)管與所述的進氣管相通。米字型供風(fēng)管及供風(fēng)內(nèi)密封腔以保證送風(fēng)的均勻性。本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明提供的低溫溶銅的方法，其步驟簡單，操作容易，溶銅效率高。由于采用了上蓋水密封及循環(huán)供風(fēng)，使得水蒸氣、酸氣的外排損耗大大的減小，環(huán)境污染小。2、本發(fā)明的溶銅方式可靈活選擇(噴淋、半浸泡、全浸泡式)，可有效的增加銅料與酸的接觸面積。本發(fā)明還采用罐底強制供風(fēng)，克服由于風(fēng)道堵塞而影響溶銅速度，同時也加強了溶液的攪拌與擴散，同時又米字型供風(fēng)系統(tǒng)均勻供風(fēng)，提高氧的利用率。本發(fā)明的反應(yīng)物接觸充分，反應(yīng)充分，提高原料的利用率。3、本發(fā)明的溶銅罐設(shè)備投入成本低，運行能耗低，溶銅能力是傳統(tǒng)低溫噴淋溶銅的1.5倍以上。4、本發(fā)明的溶銅方法所用的溶銅裝置，結(jié)構(gòu)簡單，溶銅效率高，容易工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實施例所述溶銅裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參照圖1，一種低溫溶銅的方法，其包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括溶銅罐1、循環(huán)管道5、空氣濾清器4、空氣管道6、進氣管道7、高壓耐酸風(fēng)泵3、液位傳感器14、耐酸泵2， 所述溶銅罐內(nèi)由上到下依次設(shè)置有投料口 18、帶有多個噴頭的噴酸管10、過濾板11，所述噴酸管11通過與所述耐酸水泵2相連通，所述溶銅罐1的上端和下端依次設(shè)置有排氣口 9 和進氣口 16，其具體包括以下步驟
1)制備反應(yīng)原料配制稀硫酸溶液和預(yù)備銅料；2)用預(yù)熱器給溶銅罐預(yù)熱到55°C左右；2)將大氣中的空氣經(jīng)過空氣濾清器4過濾后，由高壓耐酸風(fēng)泵3鼓吹經(jīng)空氣管道 6，再經(jīng)進氣管道7由進氣口 16進入溶銅罐內(nèi)，由米字型供風(fēng)管從溶銅罐的下層向上層流動，充滿溶銅罐內(nèi)，上升的空氣氣流遇到下降的銅料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氧化銅，化學(xué)反應(yīng)式為2Cu+02 == 2Cu0 ；3)將銅料由溶銅罐1的灌頂投料口 18加入溶銅罐1 ；4)用耐酸水泵將硫酸溶液抽取，經(jīng)過噴酸管10均勻灑向到溶銅罐1中，與步驟 3)所述的氧化銅充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸銅溶液，化學(xué)反應(yīng)式為Cu0+H2S04 == CuS04+H20 ；5)下沉的硫酸銅溶液流經(jīng)過濾板11的硫酸銅溶液不斷滴入溶銅罐底層的低位濾液層，液位不斷上升，當液位上升到一定位置時，液位傳感器發(fā)出信號，硫酸銅溶液由出液口排出，得產(chǎn)品。本實施的低溫溶銅方法還包括6)空氣進入溶銅罐內(nèi)，未參與反應(yīng)的空氣上升的過程由于與硫酸溶液接觸，變成酸性氣體，酸性氣體由酸性氣體出氣口進入循環(huán)氣體管道5 ；循環(huán)氣體管道5與進氣管道7 相連通，在循環(huán)氣體管道與進氣管道7之間設(shè)置一調(diào)節(jié)閥20，可以調(diào)節(jié)酸氣體的流量；在空氣管道6與進氣管道7相連通，并在它們之間設(shè)置一調(diào)節(jié)閥21，可以調(diào)節(jié)空氣流量；通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥20與調(diào)節(jié)閥21調(diào)節(jié)酸性氣體與空氣的混合比例；在進氣管道上設(shè)置一調(diào)節(jié)閥 22，用來調(diào)節(jié)進入溶銅罐的氣體流量。酸性氣體在經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)，充分反應(yīng)，再由排氣口 9 排出。7)溶銅罐的底端設(shè)置一排污口 15，過濾的廢渣等由此排出。上述步驟6)中的作用如下1、空氣由溶銅罐底部上升過程中與噴酸管噴灑下來硫酸溶液接觸，變成酸性氣體，含有大量硫酸，該酸性氣體排到空氣中，會造成環(huán)境污染；2、經(jīng)過循環(huán)系統(tǒng)，酸性氣體被循環(huán)利用，氣體中的硫酸與銅料反應(yīng)，變廢為原料， 不僅節(jié)省原料，還可以降低廢氣對環(huán)境的污染。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)供風(fēng)流量及噴酸流量可以控制低位槽中銅離子的含量，實現(xiàn)生產(chǎn)電解銅箔中硫酸銅的連續(xù)供給。上述酸性氣體一般可循環(huán)多次即達到無酸的狀態(tài)，再排出。用于上述低溫溶銅的裝置，其包括其包括溶銅罐1、循環(huán)氣體管道5、空氣濾清器 4、空氣管道6、進氣管道7、高壓耐酸風(fēng)泵2、液位傳感器14。循環(huán)管空氣管道5設(shè)置在溶銅罐1頂端與空氣管道6相通，空氣管道6與進氣管道7相通，該進氣管道7與溶銅罐1相通。 空氣濾清器4與空氣管道6相連通，空氣經(jīng)過過濾，去雜塵后，再進入反應(yīng)體系；分別在空氣管道6與進氣管道7、循環(huán)氣體管道5與進氣管道7之間設(shè)置調(diào)節(jié)閥20、21，通過調(diào)節(jié)兩調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)酸性氣體與空氣的混合比例；在進氣管道上設(shè)置一調(diào)節(jié)閥22，以調(diào)節(jié)進氣量；高壓耐酸風(fēng)泵3設(shè)置在進氣管道上；上述的溶銅罐內(nèi)部從上到下依次設(shè)置有水密封環(huán)形槽8、 噴酸管10、過濾層11、低位溶液槽19、米字型供風(fēng)管23 ；噴酸管10與耐酸水泵2相連通；上述液位傳感器14設(shè)置在溶銅罐1底端；在低位溶液槽19中上方位設(shè)置一出液口 13 ；在溶銅罐1的頂端、噴酸管10的上放位置分別設(shè)置一排氣口 9和一酸性氣體出氣口 17 ；在溶銅罐1的底端、進氣口 16下方位設(shè)置一排污口 15;上述米字出風(fēng)管與進氣管7相連通，該米字型供風(fēng)管23及供風(fēng)內(nèi)密封腔M以保證送風(fēng)的均勻性，使氧氣與銅充分接觸。上述的過濾層由多孔支撐濾板11和多個濾板支撐12構(gòu)成，濾板支撐12下端與溶銅罐罐1底部相接，上端與多孔支撐濾板11相接，過濾層的作用是過濾硫酸銅溶液。本發(fā)明并不限于上述實施方式，凡是采用和本發(fā)明相似結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)本發(fā)明目的的所有方式，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種低溫溶銅的方法，其特征在于，其包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括循環(huán)氣體管道、換熱器、耐酸水泵、高壓耐酸風(fēng)泵、空氣濾清器、液位傳感器和溶銅罐，所述溶銅罐內(nèi)由上到下依次設(shè)置有投料口、帶有多個噴頭的噴酸管、過濾板，所述噴酸管與所述耐酸水泵相連通，所述溶銅罐的上端和下端依次設(shè)置有排氣口和進氣口，其具體包括以下步驟1)制備反應(yīng)原料配制稀硫酸溶液和預(yù)備銅料；2)將銅料由溶銅罐灌頂?shù)耐读峡诩尤肴茔~罐；3)大氣中的空氣經(jīng)過空氣濾清器過濾后，由高壓耐酸風(fēng)泵鼓吹過濾后的空氣經(jīng)空氣管道、進氣管道由進氣口進入溶銅罐內(nèi)，空氣由溶銅罐的下層向上層流動，充滿溶銅罐內(nèi)，上升的空氣氣流遇到下掉的銅料，與銅料充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制得氧化銅；4)耐酸水泵將稀硫酸溶液送進噴酸管，噴酸管將稀硫酸溶液均勻灑向到溶銅罐中，與步驟幻所述的氧化銅充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，制得硫酸銅溶液；5)下沉的硫酸銅溶液流經(jīng)過濾層過濾后，不斷匯聚于溶銅罐底層的低位溶液槽中，液位上升，液位傳感器發(fā)出信號，硫酸銅溶液由出液口排出，出產(chǎn)品；6)硫酸銅溶液經(jīng)過耐酸水泵反復(fù)循環(huán)，以調(diào)節(jié)低位溶液槽中溶液的銅離子的含量；調(diào)節(jié)供風(fēng)流量與噴酸流量使銅離子含量達到動態(tài)平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，工藝溫度控制在55°C-60°C ； 溶銅反應(yīng)開始時先通過換熱器加熱溶銅罐，在制備過程中通過化學(xué)反應(yīng)放熱以維持工藝溫度，不需要通過換熱器加熱；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，所述溶銅罐的上方還設(shè)置有酸性氣體出氣口，所述上升到溶銅罐上層的空氣與硫酸接觸形成了酸性氣體，所述的酸性氣體通過所述的酸性氣體出氣口排入循環(huán)氣體管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，所述的循環(huán)氣體管道與空氣管道相通，所述的酸性氣體由進氣口排進溶銅罐內(nèi)，多次循環(huán)與所述的銅料反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫溶銅的方法，其特征在于，所述的高壓耐酸風(fēng)泵與進氣管道之間設(shè)置一調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)進氣量與投入銅料的比例，所述的循環(huán)氣體管道、空氣管道和進氣管道之間分別設(shè)置一酸性氣體調(diào)節(jié)閥、空氣調(diào)節(jié)閥，以調(diào)節(jié)酸性氣體和空氣的混合比例。
6.一種權(quán)利要求1所述的低溫溶銅所用的溶銅裝置，其特征在于，其包括溶銅罐、循環(huán)氣體管道、空氣濾清器、空氣管道、進氣管道、高壓耐酸風(fēng)泵、液位傳感器，所述的空氣濾清器與所述的空氣管道相連通；該空氣管道與所述的循環(huán)氣體管道相連通；該循環(huán)氣體管道與所述的溶銅罐相連通；所述的高壓耐酸風(fēng)泵將該空氣管道和所述的進氣管道連通；該進氣管道與所述的溶銅罐相連通；所述的溶銅罐內(nèi)部從上到下依次設(shè)置有水密封環(huán)形槽、噴酸管、過濾層、低位溶液槽；所述的噴酸管與所述的耐酸水泵相連通；所述的液位傳感器設(shè)置在溶銅罐底端；所述的低位槽中上方位設(shè)置一出液口 ；在所述溶銅罐的頂端、噴酸管的上方位置分別設(shè)置一排氣口和一酸性氣體出氣口 ；在所溶銅罐的底端、進氣口下方位設(shè)置一排污口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溶銅裝置，其特征在于，所述溶銅罐內(nèi)部的過濾層由多孔支撐濾板和多個濾板支撐構(gòu)成，所述的濾板支撐下端與所述的溶銅罐罐底相接，上端與多孔支撐濾板相接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凈化裝置，其特征在于，所述溶銅罐內(nèi)部、多孔支撐濾板下方還設(shè)置有米字型供風(fēng)管，所述的米字型供風(fēng)管與所述的進氣管相通。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低溫溶銅的方法，包括一溶銅裝置，該溶銅裝置包括循環(huán)氣體管道、換熱器、耐酸水泵、高壓耐酸風(fēng)泵、空氣濾清器、液位傳感器和溶銅罐，所述溶銅罐內(nèi)由上到下依次設(shè)有投料口、噴酸管、過濾板，其具體包括以下步驟1)預(yù)備原料；2)加入銅料；3)空氣過濾后進入溶銅罐，上升，與銅料反應(yīng)，制得氧化銅；4)稀硫酸溶液由噴酸管噴出與氧化銅發(fā)生反應(yīng)，制得硫酸銅溶液；5)硫酸銅溶液經(jīng)過濾板，排出。上述低溫溶銅的方法，步驟簡單，操作容易，溶銅效率高，外排損耗小，污染??；上述方法所用的溶銅裝置，結(jié)構(gòu)簡單，工業(yè)化生產(chǎn)容易。
文檔編號C01G3/10GK102531029SQ20101062435
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者陳韶明 申請人:東莞華威銅箔科技有限公司