硫酸铜的生产工艺及发展现状的可行性研究报告

第一节 硫酸铜的定义

硫酸铜，无机化合物，化学式CuSO4。为白色或灰白色粉末。水溶液呈弱酸性，显蓝色。但从水溶液中结晶时，生成蓝色的五水硫酸铜（CuSO4·5H2O，又称胆矾），此原理可用于检验水的存在。受热失去结晶水后分解，在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥空气中会逐渐风化。（可行性研究报告）

第二节 硫酸铜的生产工艺

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、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。

2、废铜焙烧稀硫酸浸出生产硫酸铜2Cu + O2 =△= 2CuOCuO+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。

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+2H2O2H2SO4+2CuSO4=4CuSO4+2H2O。

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。

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。

6、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。

7、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。

8、以硫化铜为原料生产硫酸铜专家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。专家们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。

第三节 硫酸铜的发展现状

随着电化学技术发展的日趋成熟,以及对镀件产品需求量的日益增大,对其作为主要原料的电镀硫酸铜的需求量也迅速增加。而国内电镀级一等品、优等品硫酸铜的生产厂家少,且其生产规模小,技术比较落后根本不能满足国内对电镀级一等品、优等品硫酸铜的需求。电镀级硫酸铜的来源大部分靠进口,而电镀级优等品硫酸铜几乎完全依赖进口。最近几十年随着人们生活水平的不断提高,对畜禽产品的需求量也不断增大。为了增加其产量和保护生态环境,饲养业正朝着规模化、集约化的方向发展。这就加速了饲料业的发展,而饲料工业中的核心产品是配合饲料。硫酸铜作为配合饲料中的添加剂,其用量也是非常可观的。

我国饲料硫酸铜的生产量也相对较少,且相当部分的质量不能达到饲料级硫酸铜的要求,主要是砷含量严重超标且直接影响着畜禽养殖业的正常发展,也影响人体健康。因此,饲料级硫酸铜、电镀级一等品、优等品硫酸铜具有非常广阔的市场应用前景。使得研究开发能用于规模化生产饲料硫酸铜、电镀级一等品、优等品硫酸铜的生产工艺成了当务之急。

在我国,硫酸铜的生产方法很多,来源也比较广泛,但大多数生产仍以副产物回收,或利用废铜酸化处理而得。因此,就目前而言,硫酸铜产品的生产仍以粗加工方式为主,主要生产农用级和工业级硫酸铜,产品比较单一但生产量较大,造成产品过剩、价格较低的局面,目前的市场售价约为7000元/吨。随着我国养殖业集约化经营的快速发展,配合饲料的用量也越来越大,而硫酸铜则是主要的饲料添加剂之一,其用量也随之越来越大。当大量的硫酸铜被用于饲料之后,并随着动物的排异物进入土壤中时,仍然能对农作物起到作用。但作为饲料添加剂的硫酸铜,其产品质量要求非常严格,特别是对砷的含量要求达到以下,但产品的市场用量较大,且价格也较高。

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