硫酸铜的工艺流程是怎么样的?
操作过程及工艺控制
把紫杂铜加入反应槽中,再加入结晶母液和洗涤水,开空气压缩机,在空气搅拌下慢慢加入浓
硫酸,加完后槽内硫酸浓度应约为15-18%。用煤或其它燃料加热,保持反应温度为70-80℃。随着硫酸铜的生成和水的蒸发,硫酸铜浓度渐渐提高。如有必要,反应过程中可补加铜和少量母液。待反应完毕(硫酸浓度小于
5%即可视为反应完毕),把溶液放入结晶池。再按上述过程重新生产。
结晶槽内的溶液任其自然冷却,随着温度降低,即有晶体析出。待冷却至室温,用虹吸管把母液排入母液池。将晶体铲入箩筐,用少量水喷洒淋洗,将晶体表面的母
液冲洗干净,然后晾干。洗涤水放入母液池。
将晾干的晶体取样化验,合格后装入包装袋即为产品。
废铜包括金属铜废屑及杂铜废屑,杂铜则是铜含量不到90%的铜合金。
1.1废铜原料与浓硫酸作用生产硫酸铜
Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2↑+2H2O
但此反应很少应用,因为伴有有害气体二氧化硫产生,污染环境,且母液不能循环使用,原料消耗高。
1.2废铜焙烧稀硫酸浸出生产硫酸铜
2Cu + O2 =△= 2CuO
CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
如以纯铜废屑为原料,那么生成的硫酸铜溶液可直接浓缩,结晶产出硫酸铜产品;如以废铜为原料,那么浸出液需经一定的净化工序后才可结晶产出硫酸铜产品,但此工艺能耗高,设备投资大,劳动成本也高。
1.3在催化剂作用下直接与浓硫酸反应。
将废铜投入20%左右近沸的硫酸中,并加入有强氧化作用的催化剂,使铜先生成氧化亚铜,再溶于稀硫酸,并氧化成硫酸铜:
Cu2O+H2SO4=CuSO4+2H2O
2H2SO4+2CuSO4=4CuSO4+2H2O
1.4低温空气氧化溶解法生产硫酸铜
湖庆福等采用的方法可以作为这方面的代表,他们将含铜98%以上的废铜放入由水,硫酸和载氧剂三者配成的溶解液中。以3.0L/min的速度通入空气,在85℃和载氧剂量为0.54%,酸过量10%的条件下反应,便可生成硫酸铜,当其生成量在溶液中达到饱和时,冷却结晶产出硫酸铜。
1.5焙烧——酸溶——置换——焙烧——酸溶法
具体方法为:将杂质废铜焙烧,用硫酸浸取。使铜及合金元素进入溶液,然后置换沉淀出铜分离杂质,焙烧成氧化铜后用硫酸溶解生产硫酸铜。 相当长时间内,由废铜及废杂铜生产硫酸铜一直是工业上的重要方法。以铜矿石生产硫酸铜已在工业上得到广泛应用。
可用于生产硫酸铜的铜矿石有氧化铜矿,硫化铜矿以及它们的混合矿。由于这些铜矿的性质有较大的差别,因此生产硫酸铜的工艺有各自的适应性和特点。
氧化铜有赤铜矿,孔雀石,黑铜矿,蓝铜矿,硅孔雀石等;硫化铜有黄铜矿,方黄铜矿,砷黝铜矿,砷硫铜矿等;次生硫化铜矿有辉铜矿,斑铜矿,铜蓝等。
2.1.1酸浸
一般而言,生产硫酸铜时,氧化铜矿要细磨至通过150μm筛,然后用含100~120g/L H2SO4的溶液在搅拌下反应。最为常见的孔雀石为代表,其反应如下:
CuCO3.Cu(OH)2+2H2SO4=2CuSO4+CO2↑+3H2O
浸出液过滤除去未反应物,根据杂质情况以不同方法除杂后,浓缩,结晶,得到硫酸铜。
用硫酸铜浸出氧化铜矿时,许多杂质也与铜一起进入浸出液 ,要生产符合质量要求的硫酸铜产品,除杂工序很重要。除杂又可分置换出铜分离除杂,或将铁杂质氧化后沉淀除去,铜与铁,铝分离后,再将其水解成碱式硫酸铜而与镁等杂质分离,碱式硫酸铜再溶于硫酸,浓缩,结晶产出硫酸铜。例如对酸浸液用H2O2氧Fe2+为Fe3+,,用新配制的 碱式碳酸铜调节PH至3.5便可将Fe3+沉淀除去,避免了使用含锰氧化剂导致的硫酸铜溶液玷污。在生产饲料级硫酸铜时,必须除去铅和砷。可将已结晶的硫酸铜溶于水过滤除去硫酸铅而As3+可通过加入氧化剂氧化成As5+并中和至PH<4利用溶液中的Fe3+将AsO43-沉淀为FeAsO4除去砷。
2.1.2氨浸
氧化铜矿中Cu2+与氨可形成稳定的络离子溶解从而与Fe,Al及其他金属氧化物或碱土金属碳酸盐等杂质分离,选择性较好。分离未反应物后,蒸氨将铜络离子转化为CuO,再经硫酸溶解制取硫酸铜。高新勤等以安徽产含Cu 20.5%~37.5%,Fe2O31.43%~3.7%,Al2O3 0.41%~0.68%,酸不溶物45.58%的孔雀石为原料,矿石细度0.25mm,在温度60℃,Cu:NH3=1:6,助浸剂:NH3=1:4,固:液=1:5的条件下氨浸150min,可使90%以上的Cu进入氨浸液,其反应为:
CuCO3+Cu(OH)2+8NH3==2[Cu(NH3)]2++CO32-+2OH-
将他们所得的浸出液蒸氨,焙烧,酸溶,即可生产硫酸铜。
2.2以硫化铜为原料生产硫酸铜
孙家寿等在这方面做了广泛深入的研究,并研制了关键的溶铜沉铁试剂,较好地解决了这类矿石生产硫酸铜的难题。他们在处理含Cu 3.85%~6.25%,TFe 39.09%,S 3.08%,SiO232.86%的低品味铜铁矿时,磨矿至74μm83.5%,用硫酸二段浸出,加入溶铜沉铁剂,室温浸出60min,一段铜浸出率62%~66%,二段20%~22%,一段浸出液含铜高。直接浓缩结晶硫酸铜;二段浸出液含铜低,可置换海绵铜做副产品,或焙烧酸溶液后生成硫酸铜。 含铜废弃物是指含较低的废弃物。章伟光等从铜矿选矿和雨水浸泡铜矿石排出
的含铜废水中生产硫酸铜,其工艺为:在含铜废水中加入泡花铁,置换出Cu 20%~50%,Fe10%~30%的粗海绵铜,此种海绵铜因活性大,烘干时极易生成CuO。将氧化铜用氨浸出液浸出3h,铜氨浸液在400~600℃焙烧,S随后用硫酸溶解生产硫酸铜。
一般为1~1.5小时一槽。
镀铜时间应根据所要求的铜层硬度而定,一般为1~1.5小时一槽。电镀工艺时间与需要的镀铜层厚度和选用电镀工艺(主要是指添加剂)中铜的沉积速度有关。硫酸铜溶液镀铜也称酸性镀铜,是一种能快速出光,快速上镀的工艺。
化学镀铜的简介
电路板制造中的工艺之一化学镀铜是电路板制造中的一种工艺,通常也叫沉铜或孔化(PTH)是一种自身催化性氧化还原反应。
首先用活化剂处理,使绝缘基材表面吸附上一层活性的粒子通常用的是金属钯粒子钯是一种十分昂贵的金属,价格高且一直在上升,为降低成本现在国外有实用胶体铜工艺在运行。
铜离子首先在这些活性的金属钯粒子上被还原,而这些被还原的金属铜晶核本身又成为铜离子的催化层,使铜的还原反应继续在这些新的铜晶核表面上进行。
硫酸铜
由铜
氧化焙烧
成
氧化铜
,再与硫酸作用,经澄清,结晶,过滤而得,凡特施特对硫酸铜生产工艺比较了解。