專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備高純堿式碳酸銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于碳酸銅生產(chǎn)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及一種制備高純堿式碳酸銅的方法。
背景技術(shù)：
堿式碳酸銅是化工行業(yè)應(yīng)用極為廣泛的一種原料，在無(wú)機(jī)工業(yè)用于制造各種銅化合物，有機(jī)工業(yè)用作有機(jī)合成催化劑，電鍍工業(yè)電鍍銅錫合金作銅離子的添加劑，農(nóng)業(yè)中用作黑穗病的防止劑，也可作種子的殺蟲(chóng)劑，畜牧業(yè)中作飼料中銅的添加劑，同時(shí)也是一種重要的藥材，此外，還應(yīng)用于煙火、顏料生產(chǎn)等方面，是極毒化學(xué)品三氧化二砷的替代品。目前，常用的生產(chǎn)堿式碳酸銅的方法有用硫酸銅、氯化銅或硝酸銅在溶解狀態(tài)下與碳酸鈉或碳酸氫鈉合成生成堿式碳酸銅，其缺點(diǎn)是周期長(zhǎng)，能耗大，生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水量大，產(chǎn)品的細(xì)度和精度無(wú)法達(dá)到市場(chǎng)要求，質(zhì)量得不到保證；也有采用氨法生產(chǎn)堿式碳酸銅的方法，早期采用氨法生產(chǎn)堿式碳酸銅的方法主要是在室溫下嚴(yán)格遵循Cu+(NH4)2C03+2NH3[o] — Cu(NH3)4CO3這一合成原理進(jìn)行，由于氨的揮發(fā)性、溫度低等原因，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，難以得到堿式碳酸銅單體，后來(lái)雖然對(duì)這一方法進(jìn)行了改進(jìn)，如專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2109468. X《生產(chǎn)堿式碳酸銅或氧化銅的一種高效工藝》，工藝是采用加熱銅料與碳酸氫氨溶液的混合物，全過(guò)程采用加變壓反應(yīng)，后在80°C 100°C的溫度下熱分解，再通過(guò)洗滌、烘干得到堿式碳酸銅，但該方法對(duì)反應(yīng)的壓力調(diào)整要求高，同時(shí)熱分解裝置多采用反應(yīng)釜，通過(guò)盤(pán)管收集堿式碳酸銅，一是壓力變化增加了生產(chǎn)難度，二是盤(pán)管內(nèi)容易結(jié)集、結(jié)垢，影響堿式碳酸銅收得率的同時(shí)還容易使所得的堿式碳酸銅中的雜質(zhì)尤其是鐵增加，從而影響了堿式碳酸銅的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有工藝的缺陷，提供一種運(yùn)行穩(wěn)定、產(chǎn)品純度高、直收率高，成本低、能耗低的 制備高純堿式碳酸銅的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種制備高純堿式碳酸銅的方法，包括以下步驟
(O在制備容器內(nèi)預(yù)先裝入水，向制備容器內(nèi)通入液氨，使制備容器內(nèi)氨水濃度達(dá)85 135g/L，然后通入高純二氧化碳制備碳化氨水，同時(shí)開(kāi)啟冷卻水管閥門(mén)通水冷卻，將得到的碳化氨水打入貯存容器；
(2)將銅料裝入化銅池中，由貯存容器向化銅池注入步驟(I)所得的碳化氨水；
(3)封死化銅池蓋，鼓入空氣反應(yīng)，反應(yīng)按如下反應(yīng)式進(jìn)行
2Cu+2 (NH4) 2 C03+02=2Cu (NH3) 2C03 +2H20
當(dāng)檢測(cè)到銅氨液中銅離子濃度達(dá)85 120g/L時(shí)，停止鼓空氣，向銅氨液中加入雙氧水充分反應(yīng)后出銅氨料液；
(4)將步驟(3)所得的銅氨料液打入過(guò)濾器過(guò)濾，將濾液注入貯液容器；
(5)將步驟(4)所得的貯液容器中的濾液打入反應(yīng)容器，調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，在反應(yīng)容器中發(fā)生如下蒸氨反應(yīng)3Cu (NH3) 2C03 +H20=2CuC03 Cu (OH) 2+6NH3 丨 + CO2 t 得到含有堿式碳酸銅的混合料液并打入儲(chǔ)料容器；
(6)啟動(dòng)離心機(jī)將步驟(5)得到的含有堿式碳酸銅的混合料液放入離心機(jī)，甩盡原有的液體后再用去離子水洗滌后出料；
(7)將步驟(6)中離心機(jī)所出料裝入烘箱，當(dāng)物料含水<2%時(shí)出料；
(8)將步驟(7)所得烘干后的物料粉碎，100目過(guò)篩，分析，稱(chēng)重，包裝，得到高純堿式碳酸銅。所述步驟(I)中水的裝入量為制備容器的1/2 3/4液位，向制備容器內(nèi)通入液氨的壓力為O. 05 O. 2MPa ;所述裝入制備容器的水為去離子水；通入二氧化碳時(shí)壓力控制在O. 05 O. 2MPa，碳化度控制在80 140% ;所述冷卻水管中通入的冷卻水的溫度小于15。。。所述步驟(2)中銅料的銅含量> 99. 5% ;所述化銅池中的銅的物質(zhì)的量大于注入化銅池中的碳化氨水所含的碳酸銨的物質(zhì)的量。所述步驟(3)中鼓入空氣反應(yīng)的時(shí)間為5 12小時(shí)，銅氨液中加入的雙氧水的質(zhì)量與銅氨液的體積比為I 10 kg /立方米，加入雙氧水后的反應(yīng)時(shí)間為2 6小時(shí)。所述過(guò)濾器為精密袋式過(guò)濾器。所述步驟(5)中反應(yīng)容器為離心式薄膜蒸發(fā)器或反應(yīng)釜，所述離心式薄膜蒸發(fā)器的工藝參數(shù)為通入離心式薄膜蒸發(fā)器的蒸汽壓力為O. 05 O. 5MPa，濾液進(jìn)入蒸發(fā)器的流量為O. 05 2m3/h ;所 述反應(yīng)釜的工藝參數(shù)為通入反應(yīng)釜的蒸汽壓力為O. 05 O. 3MPa，反應(yīng)釜攪拌器攪拌速度為O.1 80r/min，通入的壓縮空氣從頂部進(jìn)入進(jìn)行蒸氨；所述反應(yīng)容器中反應(yīng)的終點(diǎn)為反應(yīng)后得到的混合料液中銅離子濃度小于15 g/L。。所述步驟(6)中用離心機(jī)甩盡步驟(5)得到的含有堿式碳酸銅的混合料液中的原有液體后再用去離子水洗滌至少三次，直至洗滌液中的氯離子濃度小于或等于60ppm，甩出的原有液體和前三次洗滌液合并加入化銅池，三次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備容器制備成濃度為85 135g/L的濃氨水。所述烘箱溫度為6(Tl00°C。本發(fā)明與原有的工藝相比，其有益效果如下
(1)采用離心式薄膜蒸發(fā)器或刮板式反應(yīng)釜代替原有的反應(yīng)釜或盤(pán)管進(jìn)行熱解反應(yīng)、堿式碳酸銅的收集，提高了反應(yīng)速度，縮短了生產(chǎn)周期，使固液分離更徹底，產(chǎn)品純度更高，較盤(pán)管法不容易產(chǎn)生在內(nèi)壁結(jié)集、結(jié)垢，避免了人工清理難度和龐大的工作量，提高了產(chǎn)品的收得率，所得的產(chǎn)品雜質(zhì)含量尤其是鐵含量更低，生產(chǎn)效率也大大提高，降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本；
(2)本發(fā)明同時(shí)增加了雙氧水除鐵，產(chǎn)品中鐵含量降到IOppm以下，較傳統(tǒng)工藝鐵含量在50ppm以上質(zhì)量有了顯著提高，產(chǎn)品應(yīng)用更加廣泛；
(3)本發(fā)明采用離心式薄膜蒸發(fā)器或刮板式反應(yīng)釜使生產(chǎn)條件較傳統(tǒng)方法更加可控，產(chǎn)品質(zhì)量更為穩(wěn)定，生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)化，在穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本；
(4)本發(fā)明采用離心式薄膜蒸發(fā)器或刮板式反應(yīng)釜，避免了含銅氨化合物的蒸汽直接排放，降低了產(chǎn)品的不合格率，避免了不合格品再處置的程序，提高了堿式碳酸銅的收得率，提高了堿式碳酸銅的品質(zhì)，同時(shí)也降低了堿式碳酸銅的成本；
(5)本發(fā)明生產(chǎn)過(guò)程復(fù)式離心薄膜蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)密閉蒸氨，氨蒸汽回收繼續(xù)制備氨水，有利于提高生產(chǎn)氨吸收效率，最高可達(dá)到98%，無(wú)污染氣體排放，現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境大為改善；同時(shí)加熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)比夾套加熱高20%，蒸氨充分，提高了銅的利用率，節(jié)省煤炭資源，在更加符合環(huán)保要求的同時(shí)也降低了生產(chǎn)成本。綜上，本發(fā)明工藝流程短，反應(yīng)時(shí)間短，雜質(zhì)含量低，損耗少，污染小，成本低。


圖1是本發(fā)明的工藝流程 圖2是本發(fā)明所采用的一種復(fù)式離心薄膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意 圖3是本發(fā)明所采用的一種外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為圖3的A-A視 圖5為圖3的B-B視圖。圖2中，伺服電機(jī)2-1，減速機(jī)2-2，機(jī)封2-3，蒸汽處置室2-4，尾汽收集口 2_5，二次蒸汽回收口 2-6，冷凝器2-7，送料泵2-8，送料閥2-9，物料進(jìn)口 2_10，真空泵2_11，蒸汽出口 2-12，冷凝水出口 2-13，螺桿送料器2-14，汽液過(guò)濾器2_15，汽液分離器2_16，布料器2-17，蒸發(fā)室2-18，夾套2-19，滑動(dòng)刮板2_20，轉(zhuǎn)軸2_21，轉(zhuǎn)架2_22，錐形出料室2_23，支撐架2-24，底封頭2-25，試樣采集器2-26，試樣采集閥2_27，出料閥2-28 ；
圖3-5中，電機(jī)3-1 ，減速機(jī)3-2，物料進(jìn)口 3-3，蒸汽進(jìn)口 3_4，驅(qū)動(dòng)軸3_5，轉(zhuǎn)架3_6，盤(pán)管3-7，刮板3-8，支座3-9，出料口 3-10，壓縮空氣進(jìn)口 3_11，釜蓋3_12，圓形封頭3_13，釜體3-14，蒸汽冷凝水出口 3-15。
具體實(shí)施例方式圖2所示為本發(fā)明采用的一種復(fù)式離心薄膜蒸發(fā)器，包括伺服電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、蒸汽處置室2-4、蒸發(fā)室2-18、錐形出料室2-23，伺服電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)位于蒸發(fā)器的上端，包括伺服電機(jī)2-1、減速機(jī)2-2和轉(zhuǎn)軸2-21，減速機(jī)2-2的輸出軸與轉(zhuǎn)軸2_21連接，轉(zhuǎn)軸2-21貫穿蒸汽處置室2-4、蒸發(fā)室2-18、錐形出料室2_23，減速機(jī)下端與蒸汽處置室
2-4相連，減速機(jī)與蒸汽處置室2-4之間設(shè)置機(jī)封2-3 ;蒸汽處置室2-4內(nèi)設(shè)有安裝于轉(zhuǎn)軸上的汽液過(guò)濾器2-15和汽液分離器2-16，汽液過(guò)濾器2-15位于汽液分離器2_16上方，汽液分離器2-16和汽液過(guò)濾器2-15將蒸汽處置室2-4由下而上分成三個(gè)區(qū)，形成由下而上的一區(qū)、二區(qū)、三區(qū)，在蒸汽處置室2-4的二區(qū)室壁上設(shè)有二次蒸汽回收口 2-6，在蒸汽處置室2-4的三區(qū)室壁上設(shè)有尾汽收集口 2-5 ;蒸汽處置室2-4的下端與蒸發(fā)室2-18相連，蒸發(fā)室2-18頂端設(shè)有布料器2-17，布料器2-17安裝于轉(zhuǎn)軸2_21上，布料器2_17外壁設(shè)有物料進(jìn)口 2-10，蒸汽處置室2-4的二次蒸汽回收口 2-6依次經(jīng)冷凝器2-7、送料泵2_8與物料進(jìn)口 2-10連通；蒸發(fā)室2-18內(nèi)設(shè)有夾套2-19，夾套2_19外壁設(shè)置有蒸汽出口 2_12和冷凝水出口 2-13，蒸汽出口 2-12位于夾套2-19上側(cè)，冷凝水出口 2_13位于夾套2_19下側(cè)，蒸汽出口 2-12和冷凝水出口 2-13連通并依次經(jīng)真空泵2-11、冷凝器2_7、送料泵2_8與物料進(jìn)口 2-10連通，夾套2-19內(nèi)側(cè)為滑動(dòng)刮板2-20，滑動(dòng)刮板2_20安裝在轉(zhuǎn)架2_22上，轉(zhuǎn)架2-22安裝轉(zhuǎn)軸2-21上；蒸發(fā)室2-18下端與錐形出料室2_23連接，錐形出料室2_23內(nèi)設(shè)有支撐架2-24，支撐架2-24與轉(zhuǎn)軸2-21的底端通過(guò)軸承連接，錐形出料室2_23的錐形出料口依次設(shè)置有底封頭2-25和出料閥2-28，出料閥2-28 —側(cè)連接試樣采集器2_26，試樣采集器2-26上設(shè)置試樣采集閥2-27，出料閥2-28的另一側(cè)連有螺桿送料器2_14，螺桿送料器2-14依次經(jīng)冷凝器2-7、送料泵2-8與物料進(jìn)口 2-10連通；汽液分離器2_16、汽液過(guò)濾器2-15、布料器2-17、滑動(dòng)刮板2-20和轉(zhuǎn)架2_22隨轉(zhuǎn)軸2_21作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；
工作時(shí)，向蒸發(fā)器的蒸發(fā)室?jiàn)A套2-19內(nèi)通入蒸汽，將含有銅氨化合物的濾液由物料進(jìn)口 2-10進(jìn)入布料器2-17，布料器2-17在伺服電機(jī)減速機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)下隨轉(zhuǎn)軸2_21旋轉(zhuǎn)，將含有銅氨化合物的濾液連續(xù)均勻地呈膜狀分布在蒸發(fā)室2-18內(nèi)壁蒸發(fā)面上，從蒸發(fā)室2-18蒸發(fā)出的二次蒸汽上升至蒸汽處置室2-4 —區(qū)，先經(jīng)安裝在內(nèi)的汽液分離器2-16將二次蒸汽挾帶的液滴或泡沫分離，并使之回落到蒸發(fā)室2-18的蒸發(fā)面上，二次蒸汽進(jìn)入蒸汽處置室2-4 二區(qū)后經(jīng)二次蒸汽回收口 2-6進(jìn)入冷凝器2-7，經(jīng)冷凝器2-7冷凝后打開(kāi)送料閥2-9由送料泵2-8打入物料進(jìn)口 2-10后送入布料器2-17再次參與反應(yīng)，蒸汽處置室2-4中沒(méi)有從二次蒸汽回收口 2-6回收的蒸汽經(jīng)汽液過(guò)濾器2-15后，根據(jù)比重差異將含有銅氨化合物的汽液混合體過(guò)濾并將較重的銅氨化合物的蒸汽和液體返回到汽液分離器
2-16中，再回落到蒸發(fā)室2-18的蒸發(fā)面上，余下的二次蒸汽由尾汽收集口2-5引出蒸發(fā)處置室并用冷凝罐收集，而呈膜狀分布到蒸發(fā)室2-18內(nèi)壁蒸發(fā)面上的含有銅氨化合物的液體在夾套2-19內(nèi)熱蒸汽作用下發(fā)生分解反應(yīng)生成含堿式碳酸銅的混合料液，該混合料液同時(shí)被由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)的滑動(dòng)刮板2-20連續(xù)均勻地在蒸發(fā)面上刮成厚薄均勻的液膜，并以螺旋狀向下推進(jìn)，經(jīng)蒸發(fā)器底部的錐形出料室2-23排出，在通過(guò)出料閥2-28時(shí)，先打開(kāi)在線(xiàn)試樣采集器2-26的試樣采集閥2-27取樣檢測(cè)，達(dá)到要求后開(kāi)啟出料閥2-28收集蒸發(fā)所得的混合料液，當(dāng)檢測(cè)不符合要求時(shí)關(guān)閉出料閥2-28，啟動(dòng)螺桿送料器2-14，將蒸發(fā)得到的混合料液送入冷凝器2-7，經(jīng)冷凝后打開(kāi)送料閥2-9由送料泵2-8打入物料進(jìn)口 2-10，送入布料器2-17再次參與反應(yīng)，直到符合要求；蒸發(fā)過(guò)程中蒸發(fā)室內(nèi)的蒸汽及冷凝水分別從蒸發(fā)器的蒸汽出口 2-12和冷凝水出口 2-13經(jīng)真空泵2-11打入冷凝器2_7，經(jīng)冷凝后打開(kāi)送料閥2-9由送料泵2-8打入物料進(jìn)口 2-10，送入布料器2-17再次參與反應(yīng)；生產(chǎn)結(jié)束后，開(kāi)啟與尾汽收集口 2-5相連的真空泵，將蒸發(fā)器內(nèi)全部氣體回收；
圖3-5所示為本發(fā)明所采用的一種外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜，包括電機(jī)3-1、減速機(jī)3-2、驅(qū)動(dòng)軸3-5、釜體3-14、釜蓋3-12，電機(jī)3_1與減速機(jī)3_2連接，驅(qū)動(dòng)軸3_5上端與減速機(jī)
3-2的輸出軸連接，電機(jī)3-1、減速機(jī)3-2和輸出軸3-5組成傳動(dòng)系統(tǒng)并通過(guò)軸封固定于釜蓋3-12上；驅(qū)動(dòng)軸3-5上間隔設(shè)置有轉(zhuǎn)架3-6，轉(zhuǎn)架3-6末端安裝有刮板3_8 ;釜蓋3_12上設(shè)有物料進(jìn)口 3-3和壓縮空氣進(jìn)口 3-11 ;釜蓋3-12安裝在釜體3-14上，釜蓋3-12與釜體3-13之間設(shè)有圓形封頭3-13，釜體3-14外壁纏繞有不銹鋼盤(pán)管3_7，不銹鋼盤(pán)管3_7上端設(shè)有蒸氣入口 3-4，下端設(shè)有蒸氣冷凝水出口 3-15，釜體3-14底部?jī)?nèi)壁設(shè)置支座3_9，釜體3-14底部設(shè)有出料口 3-10 ;固定于釜蓋3-12上的驅(qū)動(dòng)軸3_5下端通過(guò)軸承固定于釜體
3-14底部的支座3-9上。工作時(shí)，開(kāi)啟設(shè)于反應(yīng)釜銅質(zhì)盤(pán)管3-7上的蒸汽入口 3-4，同時(shí)開(kāi)啟電機(jī)3-1，使驅(qū)動(dòng)軸3-5帶動(dòng)轉(zhuǎn)架3-6和刮板3-8旋轉(zhuǎn)，然后將含有銅氨化合物的濾液從物料進(jìn)口 3-3打入釜體3-14，并打開(kāi)位于釜蓋3-12上的壓縮空氣進(jìn)口 3-11，通入壓縮空氣，含有銅氨化合物的濾液在釜體3-14內(nèi)邊加熱邊攪拌，發(fā)生蒸氨反應(yīng)，生成含有堿式碳酸銅的混合料液，并從釜體底部的出料口 3-10出料，加熱過(guò)后的低溫蒸汽及冷凝水由銅質(zhì)盤(pán)管下端的蒸氣冷凝水出口 3-15排出。下面參照附圖1對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1 :
以標(biāo)準(zhǔn)陰極銅、液氨、純度> 99. 9%的二氧化碳為原料，以離心式薄膜蒸發(fā)器為反應(yīng)容器制備高純堿式碳酸銅，生產(chǎn)工藝如下
在20m3的帶有冷卻盤(pán)管的濃氨水制備槽中泵入15米3去離子水，開(kāi)啟液氨鋼瓶閥門(mén)，使通入制備槽的液氨壓力為O. 2MPa，通氨氣6小時(shí)，制備得到濃度為135g/L的濃氨水，關(guān)閉液氨鋼瓶閥門(mén)；開(kāi)啟位于制備槽中但不與濃氨水相連通的冷卻水管的閥門(mén)通入溫度小于15°C的冷卻水，然后打開(kāi)二氧化碳鋼瓶閥門(mén)，使通入的二氧化碳?jí)毫刂圃贠. 2MPa，控制碳化度在80%，制得碳酸銨物質(zhì)的量濃度為3. 18mol/L的碳化氨水裝入貯存容器；在直徑1. 5米、高度5米的化銅池中裝入62. 5X 103moI標(biāo)準(zhǔn)陰極銅板，從碳化氨水貯存容器中泵入3m3含有9. 54X 103 mol碳酸銨的碳化氨水入化銅池，封閉化銅池蓋，打開(kāi)化銅池出氣閥門(mén)，打開(kāi)壓縮空氣進(jìn)口閥，鼓入空氣反應(yīng)，鼓入的空氣壓力控制在1. 01 X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空氣12小時(shí)后，取樣分析銅氨液中銅含量，此時(shí)銅液中銅離子濃度達(dá)120g/L時(shí)，關(guān)閉壓縮空氣進(jìn)口閥,得到3 m3的銅氨液,然后向此銅氨液加入雙氧水15 kg，反應(yīng)6小時(shí)；開(kāi)啟化銅池出料泵，將銅氨料液泵入精密袋式過(guò)濾器，過(guò)濾掉化銅時(shí)產(chǎn)生的銅屑和含鐵化合物雜質(zhì)，濾液打入15m3貯液槽中，向化銅池內(nèi)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，確保銅的物質(zhì)的量為62. 5X 103mol ；開(kāi)啟復(fù)式離心薄膜蒸發(fā)器，通入蒸汽，使蒸汽的壓力達(dá)到O. 3MPa，將打入貯液槽的濾液打入蒸發(fā)器，流量計(jì)流量設(shè)置為O. 4m3/h,開(kāi)始進(jìn)液、蒸氨，當(dāng)檢測(cè)到所得的料液中銅離子濃度小于15g/L時(shí)從蒸發(fā)器底部放出含有堿式碳酸銅的混合料液；
在直徑為I米的離心機(jī)墊入濾布后，啟動(dòng)離心機(jī)將蒸發(fā)產(chǎn)生的混合料液緩慢放入離心機(jī)，每次放入量200 kg， 待混合料液中的母液甩盡后，用去離子水進(jìn)行五次洗滌后洗滌液氯離子質(zhì)量濃度為40ppm，關(guān)閉離心機(jī)出料，母液和前三次洗滌液合并注入化銅池，最后兩次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備槽制備成濃度為85 135g/L的濃氨水；將經(jīng)離心機(jī)甩盡液體后得到的濕物料裝入不銹鋼盤(pán)，送入烘箱，烘箱溫度為在6(T10(TC，烘到物料含水(2%時(shí)出料；烘干后的物料粉碎、100目過(guò)篩、分析、稱(chēng)重、包裝，即得到高純堿式碳酸銅，經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)出堿式碳酸銅重量為572. 7 kg，所得產(chǎn)品的堿式碳酸銅含量為55%，直收率為87. 5%，鐵的質(zhì)量濃度為8ppm，鉛未檢出。實(shí)施例2
以標(biāo)準(zhǔn)陰極銅、液氨、純度> 99. 9%的二氧化碳為原料，以外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜為反應(yīng)容器，生產(chǎn)工藝如下
在20m3的帶有冷卻盤(pán)管的濃氨水制備槽，泵入15米3去離子水，開(kāi)啟液氨鋼瓶閥門(mén)，使通入制備槽的液氨壓力為O. 15MPa，通氨氣7小時(shí)，制備得到濃度為120g/L的濃氨水，關(guān)閉液氨鋼瓶閥門(mén)；開(kāi)啟位于制備槽中但不與濃氨水相連通的冷卻水管的閥門(mén)通入溫度小于15°C的冷卻水，然后打開(kāi)二氧化碳鋼瓶閥門(mén)，控制通入二氧化碳的壓力在O. 15MPa，碳化度在100%，制得碳酸銨物質(zhì)的量濃度為3. 53mol/L的碳化氨水裝入貯存容器；在直徑1. 5米、高度5米的化銅池中裝入62. 5X 103moI標(biāo)準(zhǔn)陰極銅板，從碳化氨水貯存容器中泵入3. 5m3含有12. 36X IO3 mol碳酸銨的碳化氨水入化銅池，封閉化銅池蓋，打開(kāi)化銅池出氣閥門(mén)，打開(kāi)壓縮空氣進(jìn)口閥，鼓入空氣反應(yīng)，鼓入的空氣壓力控制在1. Ol X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空氣8小時(shí)后，此時(shí)檢測(cè)到銅液中銅離子濃度達(dá)95g/L時(shí)，關(guān)閉壓縮空氣進(jìn)口閥，得到3. 5 m3的銅氨液，加入雙氧水25 kg，反應(yīng)4小時(shí)；開(kāi)啟化銅池出料泵，將銅氨料液泵入精密袋式過(guò)濾器,過(guò)濾掉化銅時(shí)產(chǎn)生的銅屑和含鐵化合物雜質(zhì),濾液打入15m3貯液槽中，向化銅池內(nèi)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，確保銅的物質(zhì)的量為62. 5X 103moI ；
將貯液槽的濾液打入外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜中，開(kāi)啟反應(yīng)釜外加熱蒸汽閥門(mén)，蒸汽的壓力為O.1MPa,同時(shí)開(kāi)啟反應(yīng)釜攪拌器，使攪拌的速度為lOr/min，打開(kāi)外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜壓縮空氣進(jìn)口閥門(mén)，使壓縮空氣進(jìn)入反應(yīng)釜，攪拌的同時(shí)進(jìn)行蒸氨，得到含有堿式碳酸銅的混合料液，當(dāng)混合料液中銅離子濃度小于15g/L時(shí)，反應(yīng)完成，制得含的堿式碳酸銅的混合料液，出料；
在直徑為I米的離心機(jī)墊入濾布后，啟動(dòng)離心機(jī)將反應(yīng)釜制得的混合料液緩慢放入離心機(jī)，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩盡后，用去離子水進(jìn)行五次洗滌后洗滌液氯離子質(zhì)量濃度為50ppm，關(guān)閉離心機(jī)出料，母液和前三次洗滌液合并注入化銅池，最后兩次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備槽制備成濃度為85 135g/L的濃氨水；將經(jīng)離心機(jī)甩盡液體后得到的濕物料裝入不銹鋼盤(pán)，送入烘箱，烘箱溫度控制在6(T10(TC，烘到物料含水(2%時(shí)出料；烘干后的物料粉碎、100目過(guò)篩、分析、稱(chēng)重、包裝，即得到高純堿式碳酸銅，經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)出堿式碳酸銅重量為511 kg，所得產(chǎn)品的堿式碳酸銅銅含量為55. 3%，直收率為85. 4%，鐵的質(zhì)量濃度為7ppm，鉛未檢出。實(shí)施例3
以標(biāo)準(zhǔn)陰極銅、液氨、純度> 99. 9%的二氧化碳為原料，以離心式薄膜蒸發(fā)器為反應(yīng)容器制備高純堿式碳酸銅，生產(chǎn)工藝如下
在20m3的帶有冷卻盤(pán)管的濃氨水制備槽，泵入15米3去離子水，開(kāi)啟液氨鋼瓶閥門(mén)，使通入制備槽的液氨壓力為O.1MPa，通氨氣7小時(shí)，制備得到濃度為85g/L的濃氨水，關(guān)閉液氨鋼瓶閥門(mén)；開(kāi)啟位于 制備槽中但不與濃氨水相連通的冷卻水管的閥門(mén)通入溫度小于15°C的冷卻水，然后打開(kāi)二氧化碳鋼瓶閥門(mén)，使通入的二氧化碳?jí)毫刂圃贠.1MPaj^化度控制在140%，制得碳酸銨物質(zhì)的量濃度為3. 5mol/L的碳化氨水裝入貯存容器；在直徑1. 5米、高度5米的化銅池中裝入62. 5X 103moI標(biāo)準(zhǔn)陰極銅板，從碳化氨水貯存容器中泵入3. 5m3含有12.25X 103 mol碳酸銨的碳化氨水入化銅池，封閉化銅池蓋，打開(kāi)化銅池出氣閥門(mén)，打開(kāi)壓縮空氣進(jìn)口閥，鼓入空氣反應(yīng)，鼓入的空氣壓力控制在1. 01 X IO5Pa IOXlO5Pa,鼓空氣10小時(shí)后，此時(shí)檢測(cè)到銅液中銅離子濃度達(dá)85g/L時(shí)，關(guān)閉壓縮空氣進(jìn)口閥，得到3. 5 m3的銅氨液，加入雙氧水28 kg，反應(yīng)2小時(shí)；開(kāi)啟化銅池出料泵，將銅氨料液泵入精密袋式過(guò)濾器，過(guò)濾掉化銅時(shí)產(chǎn)生的銅屑和含鐵化合物雜質(zhì),濾液打入15m3貯液槽中，向化銅池內(nèi)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，確保銅的物質(zhì)的量為62. 5X 103moI ；
開(kāi)啟復(fù)式離心薄膜蒸發(fā)器，使蒸汽的壓力達(dá)到O.1MPa,將打入貯液槽的濾液打入蒸發(fā)器，流量計(jì)流量設(shè)置為lm3/h，開(kāi)始進(jìn)液、蒸氨，當(dāng)檢測(cè)到所得的料液中銅離子濃度小于15g/L時(shí)從蒸發(fā)器底部放出含有堿式碳酸銅的混合料液；
在直徑為I米的離心機(jī)墊入濾布后，啟動(dòng)離心機(jī)將蒸發(fā)產(chǎn)生的混合料液緩慢放入離心機(jī)，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩盡后，用去離子水進(jìn)行五次洗滌后洗滌液氯離子質(zhì)量濃度檢測(cè)為60ppm，關(guān)閉離心機(jī)出料，母液和前三次洗滌液合并去化銅池，最后兩次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備槽制備成濃度為85 135g/L的濃氨水；將經(jīng)離心機(jī)甩盡液體后得到的濕物料裝入不銹鋼盤(pán)，送入烘箱，烘箱溫度控制在6(T10(TC，烘到物料含水(2%時(shí)出料；烘干后的物料粉碎、100目過(guò)篩、分析、稱(chēng)重、包裝，即得到高純堿式碳酸銅，經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)出堿式碳酸銅重量為445. 5 kg，所得產(chǎn)品的堿式碳酸銅銅含量為55. 1%，直收率為82. 35%，鐵的質(zhì)量濃度為9ppm，鉛未檢出。實(shí)施例4
以標(biāo)準(zhǔn)陰極銅、液氨、純度> 99. 9%的二氧化碳為原料，以外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜為反應(yīng)容器，生產(chǎn)工藝如下
在20m3的帶有冷卻盤(pán)管的濃氨水制備槽，泵入10米3去離子水，開(kāi)啟液氨鋼瓶閥門(mén)，使通入制備槽的液氨壓力為O. 05MPa，通氨氣7小時(shí)，制備得到濃度為85g/L的濃氨水，關(guān)閉液氨鋼瓶閥門(mén)；開(kāi)啟位于制備槽中但不與濃氨水相連通的冷卻水管的閥門(mén)通入溫度小于15°C的冷卻水，然后打開(kāi)二氧化碳鋼瓶閥門(mén)，使通入的二氧化碳?jí)毫刂圃贠. 05MPa，碳化度控制在80%，制得碳酸銨物質(zhì)的量濃度為2mol/L的碳化氨水裝入貯存容器；在直徑1. 5米、高度5米的化銅池中裝入62. 5X 103moI標(biāo)準(zhǔn)陰極銅板，從碳化氨水貯存容器中泵入3.5m3含有7X103 mol碳酸銨的碳化氨水入化銅池，封閉化銅池蓋，打開(kāi)化銅池出氣閥門(mén)，打開(kāi)壓縮空氣進(jìn)口閥，鼓入空氣反應(yīng)，鼓入的空氣壓力控制在1. 01 X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空氣5小時(shí)后，此時(shí)檢測(cè)到銅液中銅離子濃度達(dá)85g/L時(shí)，關(guān)閉壓縮空氣進(jìn)口閥，得到3. 5m3的銅氨液，加入雙氧水3. 5 kg,反應(yīng)2小時(shí)；開(kāi)啟化銅池出料泵，將銅氨料液泵入精密袋式過(guò)濾器,過(guò)濾掉化銅時(shí)產(chǎn)生的銅屑和含鐵化合物雜質(zhì),濾液打入15m3貯液槽中，向化銅池內(nèi)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，確保銅的物質(zhì)的量為62. 5X 103moI ；
將貯液槽的濾液打入外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜中，開(kāi)啟反應(yīng)釜外加熱蒸汽閥門(mén)，蒸汽的壓力為O. 3MPa,同時(shí)開(kāi)啟反應(yīng)釜攪拌器，使攪拌的速度為80r/min，打開(kāi)外盤(pán)管內(nèi)攪拌式反應(yīng)釜壓縮空氣進(jìn)口閥門(mén)，使壓縮空氣進(jìn)入反應(yīng)釜，攪拌的同時(shí)進(jìn)行蒸氨，得到含堿式碳酸銅的混合料液，當(dāng)混合料液中銅離子濃度小于15g/L時(shí)，反應(yīng)完成，制得含的堿式碳酸銅的混合料液，出料；
在直徑為I米的離心機(jī)墊入濾布后，啟動(dòng)離心機(jī)將反應(yīng)釜制得的混合料液緩慢放入離心機(jī)，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩盡后，用去離子水進(jìn)行五次洗滌后洗滌液氯離子質(zhì)量濃度檢測(cè)為40ppm，關(guān)閉離心機(jī)出料，母液和前三次洗滌液合并注入化銅池，最后兩次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備槽制備成濃度為85 135g/L的濃氨水；將經(jīng)離心機(jī)甩盡液體后得到的濕物料裝入不銹鋼盤(pán)，送入烘箱，烘箱溫度控制在6(T10(TC，烘到物料含水(2%時(shí)出料；烘干后的物料粉碎、100目過(guò)篩、分析、稱(chēng)重、包裝，即得到高純堿式碳酸銅，經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)出堿式碳酸銅重量為440. 5 kg，所得產(chǎn)品的堿式碳酸銅銅含量為55. 0%，直收率為
82.15%，鐵的質(zhì)量濃度為9ppm，鉛未檢出。實(shí)施例5
以標(biāo)準(zhǔn)陰極銅、液氨、純度> 99. 9%的二氧化碳為原料，以離心式薄膜蒸發(fā)器為反應(yīng)容器制備高純堿式碳酸銅，生產(chǎn)工藝如下
在20m3的帶有冷卻盤(pán)管的濃氨水制備槽，泵入14米3去離子水，開(kāi)啟液氨鋼瓶閥門(mén)，使通入制備槽的液氨壓力為O.1MPa，通氨氣7小時(shí)，制備得到濃度為102g/L的濃氨水，關(guān)閉液氨鋼瓶閥門(mén)；開(kāi)啟位于制備槽中但不與濃氨水相連通的冷卻水管的閥門(mén)通入溫度小于15°C的冷卻水，然后打開(kāi)二氧化碳鋼瓶閥門(mén)，使通入的二氧化碳?jí)毫刂圃贠. 2MPa，碳化度控制在120%，制得碳酸銨物質(zhì)的量濃度為3. 6mol/L的碳化氨水裝入貯存容器；在直徑1. 5米、高度5米的化銅池中裝入62. 5 X 103mol標(biāo)準(zhǔn)陰極銅板，從碳化氨水貯存容器中泵入3. 2m3含有11. 52 X IO3 mol碳酸銨的碳化氨水入化銅池，封閉化銅池蓋，打開(kāi)化銅池出氣閥門(mén)，打開(kāi)壓縮空氣進(jìn)口閥，鼓入空氣反應(yīng)，鼓入的空氣壓力控制在1. 01 X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空氣10小時(shí)后，此時(shí)檢測(cè)到銅液中銅離子濃度達(dá)95g/L時(shí)，關(guān)閉壓縮空氣進(jìn)口閥，得到3. 2m3的銅氨液，加入雙氧水32 kg，反應(yīng)3小時(shí)；開(kāi)啟化銅池出料泵，將銅氨料液泵入精密袋式過(guò)濾器,過(guò)濾掉化銅時(shí)產(chǎn)生的銅屑和含鐵化合物雜質(zhì),濾液打入15m3貯液槽中，向化銅池內(nèi)補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，確保銅的物質(zhì)的量為62. 5X 103moI ；
開(kāi)啟復(fù)式離心薄膜蒸發(fā)器，使蒸汽的壓力達(dá)到O. 5MPa，將打入貯液槽的濾液打入蒸發(fā)器，流量計(jì)流量設(shè)置為2m3/h，開(kāi)始進(jìn)液、蒸氨，當(dāng)檢測(cè)到所得的料液中銅離子濃度小于15g/L時(shí)從蒸發(fā)器底部放出含有堿式碳酸銅的混合料液；
在直徑為I米的離心機(jī)墊入濾布后，啟動(dòng)離心機(jī)將蒸發(fā)產(chǎn)生的混合料液緩慢放入離心機(jī)，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩盡后，用去離子水進(jìn)行五次洗滌后洗滌液氯離子質(zhì)量濃度檢測(cè)為30ppm，關(guān)閉離心機(jī)出料，母液和前三次洗滌液合并去化銅池，最后兩次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備槽制備成濃度為85 135g/L的濃氨水；將經(jīng)離心機(jī)甩盡液體后得到的濕物料裝入不銹鋼盤(pán)，送入烘箱，烘箱溫度控制在6(T10(TC，烘到物料含水彡2%時(shí)出料；烘干后的物料粉碎、100目過(guò)篩、分析、稱(chēng)重、包裝，即得到高純堿式碳酸銅，經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)出堿式碳酸銅重量為450. 5 kg，所得產(chǎn)品的堿式碳酸銅銅含量為55. 3%，直收率為
83.35%，鐵的質(zhì)量濃度為8ppm，鉛未檢出。以上實(shí)施例均是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上作出簡(jiǎn)單的替 換均屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)在制備容器內(nèi)預(yù)先裝入水，向制備容器內(nèi)通入液氨，使制備容器內(nèi)氨水濃度達(dá)85 135g/L，然后通入高純ニ氧化碳制備碳化氨水，同時(shí)開(kāi)啟冷卻水管閥門(mén)通水冷卻，將得到的碳化氨水打入貯存容器； (2)將銅料裝入化銅池中，由貯存容器向化銅池注入步驟(I)所得的碳化氨水； (3)封死化銅池蓋，鼓入空氣反應(yīng)，當(dāng)檢測(cè)到銅氨液中銅離子濃度達(dá)85 120g/L時(shí)，停止鼓空氣，向銅氨液中加入雙氧水充分反應(yīng)后出銅氨料液； (4)將步驟(3)所得的銅氨料液打入過(guò)濾器過(guò)濾，將濾液注入貯液容器； (5)將步驟(4)所得的貯液容器中的濾液打入反應(yīng)容器，調(diào)節(jié)エ藝參數(shù)，制取含有堿式碳酸銅的固液混合料并打入儲(chǔ)料容器； (6)啟動(dòng)離心機(jī)將步驟(5)得到的含有堿式碳酸銅的混合料液放入離心機(jī)，甩盡原有的液體后再用去離子水洗滌后出料； (7)將步驟(6)中離心機(jī)所出料裝入烘箱，當(dāng)物料含水<2%時(shí)出料； (8)將步驟(7)所得烘干后的物料粉碎，100目過(guò)篩，分析，稱(chēng)重，包裝，得到高純堿式碳酸銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述步驟(I)中水的裝入量為制備容器的1/2 3/4液位，向制備容器內(nèi)通入液氨的壓カ為0. 05 0.2MPa ;所述裝入制備容器的水為去離子水；所述通入ニ氧化碳的壓カ為0. 05 0. 2MPa，碳化度控制在80 140% ;所述冷卻水管中通入的冷卻水的溫度小于15°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述步驟(2)中銅料的銅含量> 99. 5% ;所述化銅池中的銅的物質(zhì)的量大于注入化銅池中的碳化氨水所含的碳酸銨的物質(zhì)的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述步驟(3)中鼓入空氣反應(yīng)的時(shí)間為5 12小時(shí)，銅氨液中加入的雙氧水的質(zhì)量與銅氨液的體積比為I 10 kg /立方米，加入雙氧水后的反應(yīng)時(shí)間為2 6小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述過(guò)濾器為精密袋式過(guò)濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述步驟(5)中反應(yīng)容器為離心式薄膜蒸發(fā)器或反應(yīng)釜，所述離心式薄膜蒸發(fā)器的エ藝參數(shù)為通入離心式薄膜蒸發(fā)器的蒸汽壓カ為0. 05 0. 5MPa，濾液進(jìn)入蒸發(fā)器的流量為0. 05 2m3/h ;所述反應(yīng)釜的エ藝參數(shù)為通入反應(yīng)釜的蒸汽壓カ為0. 05 0. 3MPa，反應(yīng)釜攪拌器攪拌速度為0.1 80r/min，通入的壓縮空氣從頂部進(jìn)入進(jìn)行蒸氨；所述反應(yīng)容器中反應(yīng)的終點(diǎn)為反應(yīng)后得到的混合料液中銅離子濃度小于15 g/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述步驟(6)中用離心機(jī)甩盡步驟(5)得到的含有堿式碳酸銅的混合料液中的原有液體后再用去離子水洗滌至少三次，直至洗滌液中的氯離子質(zhì)量濃度小于或等于60ppm，甩出的原有液體和前三次洗滌液合并加入化銅池，三次洗滌后的洗滌液加入濃氨水制備容器制備成濃度為85 135g/L的濃氨水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種制備高純堿式碳酸銅的方法，其特征在于所述烘箱溫度為60~100℃。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備高純堿式碳酸銅的方法，該方法以純銅、液氨、高純二氧化碳為原料，先制備濃氨水，然后向濃氨水中通入高純二氧化碳制備得到碳化氨水，碳化氨水一定空氣壓力下與純銅反應(yīng)得到銅氨絡(luò)合溶液，再通過(guò)在反應(yīng)容器中反應(yīng)制得高純堿式碳酸銅，本發(fā)明提高了反應(yīng)速度，縮短了生產(chǎn)周期，產(chǎn)品純度更高，生產(chǎn)效率也大大提高，生產(chǎn)成本更低，質(zhì)量顯著提高，產(chǎn)品應(yīng)用更加廣泛，同時(shí)收得率高，熱量散發(fā)少，反應(yīng)時(shí)間短，節(jié)省煤炭了資源，在更加符合環(huán)保要求的同時(shí)大大降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01G3/00GK103043701SQ20121055910
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者徐金章, 劉后傳, 許明才 申請(qǐng)人:泰興冶煉廠有限公司