一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法技术

一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法，包括如下步骤：将铁加入初始Cu2+浓度为50‑70g/l硫酸铜溶液在50‑70℃进行一次置换，待溶液中铜离子降至3‑5g/l时停止置换；溶液中补充铜作为第二次置换前液；第二次置换后继续在置换后溶液中补充铜作为第三次置换前液；在第三次置换完成，待终点达到3‑5g/l后停止置换将溶液转出；转出溶液在另一系统内延长置换时间进行深度置换，直至溶液铜含量达到排放标准。本发明专利技术整个过程减少了两次废水外排，将废水量降至原来的三分之一，具有一定的环保效益；置换过程铜的置换量与铁的消耗量之比可降至1:0.9；三遍置换整个置换过程无需补充酸，节约了成本也降低了置换最终溶液处理时中和酸带来的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制取海绵铜的工艺方法， 尤其是涉及一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法。
技术介绍
常规置换法制备海绵铜，采用同一硫酸铜溶液一次置换的方式，将硫酸铜溶液中的铜用铁进行置换，待溶液中铜离子浓度小于一定浓度时停止置换取出海绵铜。为保证置换效率及产出粉的质量，通常置换前溶液中Cu2+浓度为50-70g/l，H+浓度40-70g/l，置换温度50-70℃，通过实验发现置换过程待铜离子降至3-5g/l后，铜的置换量明显减少，此时铁与酸反应加强，开始大量的消耗铁，若要将溶液中Cu含量置换到国家废水排放标准2.0mg/l以内，置换过程铜的置换量与铁的消耗量之比将达到1:1.8，整个过程虽然保证了铜的回收率，但成本相对较高，且整个过程会产生大量的硫酸亚铁溶液，铁浓度较高不易处理，重金属含量达不到废水外排标准。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法，以解决现有技术中存在的成本相对较高、废液不易处理等问题。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法，包括如下步骤：步骤一：将铁加入初始Cu2+浓度为50-70g/l硫酸铜溶液在50-70℃进行一次置换，待溶液中铜离子降至3-5g/l时停止置换；步骤二：将步骤一中置换后溶液转出进行溶铜补充铜离子，达到置换要求铜离子浓度后进行第二次置换，待溶液中铜离子降至3-5g/l时停止置换；步骤三：将步骤二中置换后溶液转出进行溶铜补充铜离子，达到置换要求铜离子浓度后进行第三次置换，待溶液铜离子降至3-5g/l时停止置换，并将置换后硫酸铜溶液全部转入单独的置换装置内；步骤四：在单独的置换装置内，利用废铁延长置换时间进行深度置换，直至溶液铜含量达到排放标准。如果需要可配制两套溶液存储设施，交替进行置换，减少补充铜量过程时间损失，提高效率。本专利技术的有益效果是：（1）整个过程减少了两次废水外排，将废水量降至原来的三分之一，具有一定的环保效益。（2）置换过程铜的置换量与铁的消耗量之比可降至1:0.9，（3）三遍置换整个置换过程无需补充酸，一方面节约了成本，另一方面也降低了置换最终溶液处理时中和酸带来的成本。附图说明图1为本专利技术的工艺流程图。具体实施方式参见图1，一次置换完成后，溶液中补充铜量作为第二次置换前液；第二次置换后继续在置换后液中补充铜量作为第三次置换前液；为提高效率，在第三次置换完成，待终点达到3-5g/l后停止置换将溶液转出；转出溶液在另一系统内进行深度置换，直至溶液铜含量达到排放标准；最终的置换废液进行沉降制备铁红等其他产品，上清液达标排放。下面结合具体的实施例对本专利技术的工艺方法作进一步的说明。实施例一 ：溶解粗硫酸铜970kg，配置Cu2+：42.3g/l，H2SO4：64.5g/l硫酸铜置换前液5m³，在70℃温度下加入废铁进行置换，在置换溶液Cu2+降至1.3mg/l停止置换，经测算置换过程铜的置换量与铁的消耗量之比为1:1.71。实施例二 ：溶解粗硫酸铜1010kg，配置Cu2+：44.1g/l，H2SO4：62.8g/l硫酸铜置换前液5m³，在70℃温度下加入废铁进行置换，待置换终点Cu2+降至3.9g/l停止置换。将一次置换后将置换后液滤出，在置换后液中溶解粗硫酸铜960kg，溶解后作为二次置换前液，二次置换前液Cu2+：46.5g/l，H2SO4：60.4g/l，,置换结束后终点Cu2+降至1.7mg/l，经测算整个置换过程铜的置换量与铁的消耗量之比为1:1.12，置换过程蒸汽用量较常规一次置法换降低37%。实施例三 ：溶解粗硫酸铜991kg，配置好的Cu2+：43.6g/l，H2SO4：65.4g/l硫酸铜置换前液5m³，在70℃温度下加入废铁进行置换，待置换溶液Cu2+降至3.9g/l停止置换。将一次置换后将置换后液滤出，在一次置换后液中溶解粗硫酸铜986kg，溶解后作为二次置换前液，二次置换前液Cu2+：47.3g/l，H2SO4：65.1g/l，待置换溶液Cu2+降至4.1g/l停止置换。将二次置换后将置换后液滤出，在二次置换后液中溶解粗硫酸铜934kg，溶解后作为三次置换前液，三次置换前液Cu2+：45.2g/l，H2SO4：63.9g/l,置换终点Cu2+降至1.7mg/l，经测算整个置换过程铜的置换量与铁的消耗量之比为1:1.07，置换过程蒸汽用量较常规一次置换法降低43%。然后在单独的置换装置内，利用废铁延长置换时间进行深度置换，直至溶液铜含量达到国家废水排放标准2.0mg/l以内。本专利技术整个过程减少了两次废水外排，将废水量降至原来的三分之一，具有一定的环保效益；通过实施例发现采用一次置换法溶液体积较大，来回进行溶液加热致使大量的热能损失，增加了置换成本，当然也考虑到提升置换前液铜离子浓度，但浓度提升后置换过程铁表面包覆严重，影响置换效率，同时产出的海绵铜呈片状，影响产品质量。采用两次置换的方式虽然耗铁量，但是蒸汽耗量有所降低，且置换后液中铁含量有所升高对置换速度产生一定影响，但是溶液整体酸浓度仍相对较高，依然影响后续处理成本。采用溶液循环使用三次的置换方式进行，以保证在尽可能不影响置换速度、产品质量的前提下大大降低置换成本。如果需要可配制两套溶液存储设施，交替进行置换，减少补充铜量过程时间损失，提高效率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将铁加入初始Cu2+浓度为50‑70g/l硫酸铜溶液在50‑70℃进行一次置换，待溶液中铜离子降至3‑5g/l时停止置换；步骤二：将步骤一中置换后溶液转出进行溶铜补充铜离子，达到置换要求铜离子浓度后进行第二次置换，待溶液中铜离子降至3‑5g/l时停止置换；步骤三：将步骤二中置换后溶液转出进行溶铜补充铜离子，达到置换要求铜离子浓度后进行第三次置换，待溶液铜离子降至3‑5g/l时停止置换，并将置换后硫酸铜溶液全部转入单独的置换装置内；步骤四：在单独的置换装置内，利用废铁延长置换时间进行深度置换，直至溶液铜含量达到排放标准。

【技术特征摘要】
1.一种铁置换法生产海绵铜中的节能减排方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一：将铁加入初始Cu2+浓度为50-70g/l硫酸铜溶液在50-70℃进行一次置换，待溶液中铜离子降至3-5g/l时停止置换；步骤二：将步骤一中置换后溶液转出进行溶铜补充铜离子，达到置换要求铜离子浓度后进行第二次置换，待溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张连亮，王清宏，陈集云，燕生虎，王德鸿，高泽会，
申请(专利权)人：金川集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃;62