硫酸铜的生产方法
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。
先你所需的设备:100ml的玻璃容器
200ml烧杯
搅拌棒
能提供热水的装置
一个密封塑料瓶
漏斗
滤纸等
STEP1
你需要购买
硫酸铜(分析纯)试剂
STEP2
查阅五水合硫酸铜的溶解度(这里给出部分)
20℃
32g
30℃
37.8g
40℃
44.6g
60℃
61.8g
80℃83.8g
STEP3
称取室温下溶解度多3g左右的硫酸铜,溶于100ml热水中(实验中所用的水不能是自来水,可以是饮用水,推荐屈臣氏蒸馏水),搅拌使其完全溶解。倒入干净的玻璃容器中,盖上盖子,静置一天
STEP4
如果你发现完全冷却后,容器底部有大量碎晶,没有完整的小晶体,那就重复STEP3,原因可能是冷却过快、水中有杂质或者在冷却过程中频繁扰动溶液。如果你得到了几个完整的小晶体(称为晶核)那请进行下一步
STEP5
得到了晶核,你就可以真正开始你的晶体培养了!首先你要配置较大量的饱和溶液(也就是溶解固体达到最大无法继续再溶的溶液)(200ml),当然你上一步剩余的溶液应该并入此步骤的溶液中。具体的配置常温饱和溶液的方法是:称取室温下溶解度多2g左右的硫酸铜,溶解在200ml热水中,完全冷却后过滤(这一步你也可能得到好的晶核),保留滤液,剩余的固体放入一个密封塑料瓶中,放入水。这个塑料瓶的目的是保存你以后分离得到的硫酸铜固体,并且可以同时得到室温下的饱和硫酸铜溶液。
STEP6
晶体培养一般有两种方法:杯底或者悬挂。如果你不想用细线挂住晶体,那么可以采用直接把晶核放在杯底的方法,但这种方法对硫酸铜来说会影响晶体的形状,所以建议采用悬挂的方法。(当然你也可以两种方法都试一试)将一个稍大一点的晶核(1-2cm)用细线栓紧,系死扣,并且将线的另一端系在一个细竹签上。系晶体的标准是:不能让晶体在自然状况下掉落,线长应该满足晶体全部浸入烧杯液面以下。
STEP7
系好了晶体,不要忙着放入溶液。因为这时你的溶液可能混入了大量的杂质,空气中的毛发、灰尘等,需要先进行过滤。(如果你的设备有限,可以不进行这一步,但一定要减少灰尘进入)
STEP8
将拴好的晶核放入溶液,静置。盖上透气防尘的盖子(或者蒙上一层卫生纸)
STEP9
如果发现杯底有小晶体出现,在不触碰到晶核的情况下可以先忽视,但如果碎晶很多,就需要及时清理。如果发现杯壁有攀援的晶体层,一定要及时小心清除。为了减少这种现象的发生,你在每次配置好饱和溶液准备静置的时候应该把烧杯壁上的硫酸铜液滴擦掉。如果在蒸发一段时间后溶液过少,应该添加常温下饱和溶液。
STEP10
这样放置一段之间,晶体长到足够大时,就可以取出晶体了。
有可能是外界带进设备的
也有可能是设备损坏产生的
需要检查设备有没有铜质原件
还有看看萃取原料里面有没有铜离子
找到问题,才能找办法解决
培养硫酸铜晶体
仪器和药品:
烧杯100mL、1000mL,玻璃棒,电炉或其它加热设备,小刀,硫酸铜(纯度不低于化学纯)固体。
时间:
每天30分钟,持续7-35天
操作:
1、在100mL的烧杯中配置硫酸铜饱和溶液,用培养皿盖住烧杯口,静置一夜。
2、从结晶出来的晶体中选择一块晶形比较好的硫酸铜晶体,作为晶种。注意晶种的每一个面都必须光滑,整齐。
3、用一根长约10-15cm的头发或细铜丝将晶种捆好,固定在玻璃棒上。
4、用1000mL烧杯配置3/4烧杯高于室温不超过5℃的饱和硫酸铜溶液,注意硫酸铜溶液中不能有硫酸铜固体
5、将捆有晶种的玻璃棒横放在烧杯口,晶种放入溶液中。注意晶种不能与烧杯接触。烧杯口用白纸盖住,静置、观察。
6、如果晶种上长出多个硫酸铜晶体或硫酸铜则应将晶体取出用小刀切去小的晶体。然后将烧杯内的硫酸铜重新配成高于室温不超过5℃的饱和硫酸铜溶液,注意硫酸铜溶液中不能有硫酸铜固体。
7、重复5、6步骤直到得到满意的晶体为止
硫酸铜
如何给青铜器上色:
化学处理前的准备
铜的
表面
色泽
,可以用电解着色和
化学着色
等力法获得。电解着色需要使用专门的设备,而且多数大中型
雕塑
也不具备电解着色的条件,这里就不专门介绍了。
一般雕塑作品的
表面化学
处理实即使用着色液进行表面涂擦与
基体
反应生成
氧化膜
的化学着色。
一件
铜雕塑
作品着色前应表面
光亮
、平滑、洁净、才能获得优质
着色层
。这就需要根据
工件
的不同隋况进行磨光、抛光、
刷光
、除油和去锈等处理。
磨光和抛光并不是必不可少的,这是根据作品的
艺术效果
来决定,有些作品或有的
局部
,需要保留
粗糙面
或雕塑
手法
,为了取得优质着色的洁净表面,可以使用不改变表面效果的刷光或喷砂。使用
尼龙
或
金属丝
刷子
手工刷光,或以
软硬
适中的金属丝轮
机械
刷光,
有条件的使用
压缩空气
喷砂都可以去除
氧化皮
及
油污
,还可以使用
化学抛光
,既可以去除氧化皮及油污又兼有整平光亮的作用,而所有加工完成后,着色前应进行一次整体喷砂然后以稀酸清洗。
①溶液浓度的影响
硫酸铜溶液的浓度越大,硫酸铜的含量越高,则冷却到同一温度的结晶出来的硫酸铜产品越多。
②溶液酸度的影响
溶液中含酸量越多,晶体颗粒越细小,颜色就越浅。当溶液中酸量过高时,则生成疏松细小的鳞片状结晶,蓝色很浅,且含有大量母液。
③溶液中含杂质含量的影响
溶液中杂质含量越多,则硫酸铜的结晶速度减缓的越厉害,并且产品不纯,晶体细小,颜色不正,多呈绿色,不符合产品标准。
④结晶状态的影响因素
从高温成长的结晶多为浑浊状态,而且发生龟裂,相反,较低的温度下成长的结晶一般为透明状且晶形完整。
⑤结晶时间对结晶量的影响
结晶所需的时间基本上就是溶液温度降到室温时所需要的时间。当溶液温度降至室温(或室外常温)后,再稍延长适当时间即可进行固液分离。但由于生产中各种因素,温度下降至常温所需的时间也不一样,所以结晶时间也不相同。但结晶过程最好经过最低室温(常温),以提高结晶量。夏季因自然蒸发量大,延长结晶时间也会增加一些结晶量。