采用粗結(jié)晶生產(chǎn)新國家標(biāo)準(zhǔn)硫酸銅的工業(yè)實驗

曾曉冬

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

1 引言

硫酸銅是一種重要的無機(jī)化工產(chǎn)品，主要用于有機(jī)工業(yè)合成香料和染料中間體的催化劑和阻聚劑、涂料工業(yè)生產(chǎn)船底防污漆的殺菌劑、農(nóng)業(yè)防治多種作物病害的殺蟲劑、工業(yè)制造其它銅鹽等［1－4］。

圖1 硫酸銅生產(chǎn)工藝流程

貴溪冶煉廠硫酸銅生產(chǎn)線主要以銅電解過程脫雜物料粗結(jié)晶和黑銅泥為原料生產(chǎn)硫酸銅產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝流程見圖1。黑銅泥和粗結(jié)晶化學(xué)成份見表1。

表1 黑銅泥、粗結(jié)晶典型化學(xué)成份表/%

2 新老硫酸銅國家標(biāo)準(zhǔn)對比

2009年國家對硫酸銅產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)重新進(jìn)行修訂，發(fā)布了新國家標(biāo)準(zhǔn)《硫酸銅(農(nóng)用)》GB437－2009替代《硫酸銅》GB437－1993。新國標(biāo)要求中增加了雜質(zhì)砷、鉛和鎘控制指標(biāo)，放寬了酸度指標(biāo)。新老國標(biāo)指標(biāo)對比見表2。

表2 GB437－2009與GB437－1993指標(biāo)對比

2009年1－10月貴溪冶煉廠硫酸銅產(chǎn)品中砷、鉛和鎘成分分析見表3。

表3 硫酸銅產(chǎn)品砷、鉛和鎘成分分析/(mg/kg)

從表2和表3可知，除砷元素外，硫酸銅產(chǎn)品化學(xué)成份均可滿足GB437－2009標(biāo)準(zhǔn)的要求。要達(dá)到硫酸銅產(chǎn)品新國標(biāo)要求，關(guān)鍵是降低硫酸銅產(chǎn)品中雜質(zhì)砷含量。

3 新國家標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)用硫酸銅生產(chǎn)實驗

由于黑銅泥含砷高達(dá)15%以上，暫不考慮黑銅泥作為原料進(jìn)入硫酸銅生產(chǎn)系統(tǒng)，單獨以銅電解粗結(jié)晶生產(chǎn)硫酸銅。在硫酸銅生產(chǎn)工藝過程中，電解粗結(jié)晶帶入的砷最終富集于硫酸銅結(jié)晶母液中［5－7］。通過調(diào)整結(jié)晶母液的開路量來降低系統(tǒng)中的砷，從而降低產(chǎn)品中砷含量，實驗過程檢測結(jié)晶母液和硫酸銅中砷的含量，確定系統(tǒng)中可接受砷的最高水平。

貴溪冶煉廠進(jìn)行了兩個階段的新國標(biāo)硫酸銅生產(chǎn)實驗。第一階段實驗重點研究結(jié)晶母液砷含量對硫酸銅產(chǎn)品砷含量的變化規(guī)律，第二階段是控制結(jié)晶母液砷含量驗證硫酸銅產(chǎn)品砷含量是否可穩(wěn)定達(dá)到國標(biāo)《硫酸銅(農(nóng)用)》GB437－2009的指標(biāo)要求。

3.1 第一階段實驗

結(jié)晶母液砷含量控制50g/L、25g/L和15g/L，生產(chǎn)系統(tǒng)中結(jié)晶母液及硫酸銅產(chǎn)品中砷含量見表4所示。

表4 結(jié)晶母液及產(chǎn)品中砷含量變化情況(1)

從表4可見，隨著生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)晶母液砷含量的降低，硫酸銅產(chǎn)品砷含量也相應(yīng)下降。結(jié)晶母液砷含量控制在50g/L左右，產(chǎn)品砷含量在40～60mg/kg之間;結(jié)晶母液砷含量控制在25g/L左右，產(chǎn)品砷含量降至30mg/kg左右;結(jié)晶母液砷含量控制在15g/L左右，產(chǎn)品砷含量在20～30mg/kg間波動，從27～30批實驗起結(jié)晶母液砷含量低于15g/L，產(chǎn)品砷含量在25mg/kg以下。

表5為實驗期間硫酸銅產(chǎn)品鉛、鎘含量數(shù)據(jù)。從表中數(shù)據(jù)可看出產(chǎn)品中鉛、鎘含量完全可達(dá)到新國標(biāo)硫酸銅鉛、鎘指標(biāo)要求。

表5 實驗期間硫酸銅中鉛、鎘含量分析數(shù)據(jù)/(mg/kg)

3.2 第二階段實驗

結(jié)晶母液砷含量控制在15g/L以下，驗證硫酸銅產(chǎn)品砷含量是否保持在25mg/kg以下，實驗結(jié)果見表6。

表6 結(jié)晶母液及產(chǎn)品中砷含量變化情況(2)

從表6數(shù)據(jù)可見，結(jié)晶母液砷含量小于15g/L，產(chǎn)品砷含量均小于25mg/kg，能夠穩(wěn)定達(dá)到國標(biāo)《硫酸銅(農(nóng)用)》GB437－2009的砷指標(biāo)要求。

4 結(jié)論

(1)在硫酸銅生產(chǎn)系統(tǒng)單獨以電解粗結(jié)晶為原料生產(chǎn)硫酸銅，結(jié)晶母液砷含量控制在15g/L以下，硫酸銅產(chǎn)品能夠穩(wěn)定達(dá)到國標(biāo)《硫酸銅(農(nóng)用)》GB437－2009標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求。

(2)隨著生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)晶母液砷含量的降低，硫酸銅產(chǎn)品砷含量也相應(yīng)下降。結(jié)晶母液砷含量控制在50g/L左右，產(chǎn)品砷含量在40～60mg/kg之間;控制在25g/L左右，產(chǎn)品砷含量降至30mg/kg左右;控制在15g/L以下，產(chǎn)品砷含量在25mg/kg以下。實驗期間硫酸銅產(chǎn)品鉛含量小于40mg/kg、鎘含量小于10mg/kg。

(3)生產(chǎn)符合新國標(biāo)要求的硫酸銅產(chǎn)品，每天需開路大量的結(jié)晶母液以維持系統(tǒng)中砷的平衡，由此帶走大量的銅、硫酸，導(dǎo)致生產(chǎn)線銅直收率下降，硫酸銅加工成本上升。

(4)實驗研究為今后以黑銅泥等其它原料生產(chǎn)高品質(zhì)硫酸銅產(chǎn)品提供了技術(shù)支持。

［1］ 張玲玲.硫酸銅生產(chǎn)工藝分析［J］.工藝·試驗，1998，12(5):34－36.

［2］ 何耀.利用廢銅渣生產(chǎn)硫酸銅及回收有價金屬的研究［J］.有色冶煉，1999，28(4):38 －39.

［3］ 林寶啟，陳玉風(fēng)，肖立.空氣氧化分步浸出海綿銅制備硫酸銅［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，1999，31(3):12 －14.

［4］ 鄭作華.催化氧化法生產(chǎn)硫酸銅［J］.菏澤師專學(xué)報，2001，23(4):29－31.

［5］ 李國斌，楊明平.從含銅蝕刻廢液中回收硫酸銅［J］.無機(jī)鹽工業(yè)，2005，37(2):41－43.

［6］ 宋菊迎，肖菊梅.硫酸銅回收工藝研究［J］.湖南有色金屬，2007，23(3):19－22.

［7］ 劉彬，孫家壽，潘海龍，等.廢電解液除雜制取硫酸銅和粗鎳［J］.濕法冶金，2002，21(4):204－208.