硫酸铜生产过程的工艺指标怎样控制

无水硫酸铜注意事项

1、双氧水应缓慢分次滴加。

2、趁热过滤时，应先洗净过滤装置并预热；将滤纸准备好，待抽滤时再润湿。

3、水浴加热浓缩至表面有晶膜出现即可，不可将溶液蒸干。

4、浓缩液自然冷却至室温。

5、重结晶时，调pH为1～2，加入水的量不能太多。

6、回收产品和母液。

废铜屑预处理

1、称取2.0 g铜屑放于150 mL锥形瓶中，加入10% Na2CO3溶液10 mL，加热煮沸，除去表面油污，倾析法除去碱液，用水洗净。

2、简单流程 加入6 mol/L H2SO4溶液10 mL→缓慢滴加30% H2O2 3~4 mL→水浴加热（反应温度保持在40~50 ℃）→反应完全后（若有过量铜屑，补加稀H2SO4和H2O2）→加热煮沸2分钟→趁热抽滤。

将溶液转移到蒸发皿中→调pH1~2→水浴加热浓缩至表面有晶膜出现→取下蒸发皿→冷却至室温→抽滤→得到五水硫酸铜粗产品→晾干或吸干→称量→计算产率。

重结晶法提纯无水硫酸铜

粗产品∶水=1∶1.2(质量比)，加少量稀H2SO4，调pH为1~2，加热使其全部溶解，趁热过滤（若无不溶性杂质，可不过滤）。

滤液自然冷却至室温（若无晶体析出，水浴加热浓缩至表面出现晶膜），抽滤，用少量无水乙醇洗涤产品，抽滤。将产品转移至干净的表面皿上，用吸水纸吸干，称量，计算收率。

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。

【用品】烧杯、表面皿、铁架台、酒精灯、石棉网、漏斗、量筒、玻璃棒、镊子、滤纸、细线、硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)。

【操作】

1、制取小晶体 在盛100mL水的烧杯里，加入研细的硫酸铜粉末10g，同时加1mL稀硫酸（防止硫酸铜水解），加热，使晶体完全溶解。继续加热到80—90℃，趁热过滤，滤液流入一洗净并用热水加温过的烧杯里，加盖静置。经几小时或一夜，将会发现杯底有若干颗小晶体生成.

2、小晶体的长大 拣取一颗晶形比较完整的晶体，用细线系住，悬挂在盛饱和硫酸铜溶液的烧杯里，并加盖静置。每天再往烧杯里加入少量微热的饱和硫酸铜溶液，小晶体会逐渐长大，成为一块大晶体。

成败关键

（1）所用试剂必须纯净，如含有杂质就很难获得完整的晶形。

（2）控制溶液的浓度，如果溶液过浓，析晶速率太快，不易形成晶形完整的晶体；如超过饱和溶液浓度不大，结晶速率太慢，小晶体慢慢长大。制备小晶体时，用高于室温20℃—30℃的饱和溶液；以后添加的饱和溶液应是高于室温15℃—20℃的溶液，每次加入量约为原溶液的1／10，添加时要把晶体取出，等溶液温度均匀后再把晶体浸入。

（3）注意环境温度的变化，应使饱和溶液缓慢冷却，可用布或棉花把烧杯包好。白天温度较高时可把晶体取出，到晚上再放回溶液中。

（4）所用容器必须洁净，要加盖以防灰尘落入。

3、小晶体的制取 一次结晶，析出的晶体如果太小，可拣取几颗晶形完整的，用高于室温的饱和溶液再进行培养，使其长大到可以用细线系住。也可以在滤液中挂入细线，当溶液冷却时便在细线上析出小晶体，保留一颗晶形完整的（其余剥掉）做晶种，按步骤2操作使其长大。

4、明矾、重铬酸钾、硫酸镍等物质，都易培养成晶形完整的大晶体，可建议学生在家中采用蒸发溶剂的方法制取明矾大晶体