專利名稱：一種硫酸銅除鐵的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可溶性銅鹽的除雜工藝，特別涉及一種硫酸銅除鐵的工藝，尤其適用于工業(yè)硫酸銅的深度除鐵。
背景技術(shù)：
硫酸銅是一種重要的化工原料，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)上用途廣泛。硫酸銅可以分為工業(yè)硫酸銅、飼料級(jí)硫酸銅、電鍍級(jí)硫酸銅和化學(xué)試劑硫酸銅等。飼料級(jí)硫酸銅、電鍍級(jí)硫酸銅和化學(xué)試劑硫酸銅純度高，雜質(zhì)含量少，但是價(jià)格較貴；工業(yè)級(jí)硫酸銅價(jià)格雖低，但是純度低，雜質(zhì)較多，限制了它的使用。因此，除去工業(yè)硫酸銅中的雜質(zhì)，尤其是鐵雜質(zhì)，來(lái)制備高純度硫酸銅是解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效方法。用工業(yè)硫酸銅制備高純度硫酸銅的過(guò)程中，需要將鐵、鋅、鎳等金屬雜質(zhì)離子去除，其中，鐵離子完全水解的PH為3. 5左右，與硫酸銅溶液(pH=2-3)最為接近，因而通常先將溶液中的鐵除盡。除鐵工藝眾多，方法各異，但目標(biāo)是一致的，一方面要盡可能將鐵含量降低，另一方面是使除鐵過(guò)程中銅的夾帶損失盡可能小，降低除鐵成本。目前以沉淀形式去除的方法有氫氧化鐵法、黃鈉鐵礬法、針鐵礦法和赤鐵礦法。關(guān)于除鐵工藝，目前一些公開(kāi)的發(fā)明專利也有涉及專利CN 1285416A提供了一種硫酸銅溶液凈化除鐵技術(shù)和設(shè)備，該發(fā)明采用空氣催化氧化法將硫酸銅溶液中的二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，然后調(diào)節(jié)pH=3. O使鐵沉淀,從而達(dá)到凈化除鐵要求。CN 101376521公開(kāi)了一種工廠含銅污泥硫酸銅浸出液中高濃度鐵雜質(zhì)的去除方法，該方法是先用雙氧水將硫酸浸出液中Fe2+氧化為Fe3+，再用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為2. 5，然后加熱溶液至75-80°C，最后攪拌I小時(shí)，靜置2小時(shí)，鐵雜質(zhì)則以密實(shí)的沉淀分離出來(lái)。CN 1803658A提供了一種含鐵溶液的除鐵方法，該方法包括將含鐵溶液的氧化預(yù)處理、制備鐵黃晶種和除鐵三大步驟，除鐵步驟是在反應(yīng)器中加入鐵黃晶種溶液，然后同時(shí)滴加經(jīng)氧化的含鐵溶液和弱堿溶液，當(dāng)反應(yīng)液體達(dá)到反應(yīng)器的有效容積后，從反應(yīng)器抽出反應(yīng)液，過(guò)濾即得到含鐵量小于2mg/L的除鐵溶液。以上的方法各具特點(diǎn)，但仍存在如下不足1)需要高溫處理，能耗高，設(shè)備投入成本高；2)工藝復(fù)雜，除鐵效果差，銅損失率較大。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)硫酸銅深度除鐵的工藝，本發(fā)明工藝以工業(yè)硫酸銅為原料，具有生產(chǎn)成本低、工藝簡(jiǎn)單、沉淀可通過(guò)酸浸方式回收利用等特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種硫酸銅除鐵的工藝，其包括以下步驟
(I)將硫酸銅與蒸餾水配成硫酸銅溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，得到溶液I ;(2)向溶液I加入氧化劑，攪拌，待充分氧化后得到溶液2 ；(3)向溶液2滴入沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液pH值至3. 0-4. 0，充分水解，過(guò)濾除去沉淀，得溶液3 ;(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(I)中的溶液I的銅濃度為70_80g/L。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(2)中的氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、過(guò)硫酸鉀和高錳酸鉀中的一種或多種。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(2)中的氧化劑用量為O. 025-2. 5g/L， 氧化時(shí)間為l_12h。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(2)中的氧化劑用量為O. 25-1. 5g/L。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(3)中的沉淀劑為氫氧化鈉、磷酸鈉、碳酸鈉和硬脂酸鈉中的一種或多種。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(3)中的沉淀劑濃度為I. 0-5. 0%，沉淀劑用量為8-80ml/L。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(3)中的水解溫度為25_50°C，水解時(shí)間為 3-24h。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(I)中的硫酸銅為工業(yè)硫酸銅，純度彡 95%。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(4)中的高純度硫酸銅的純度> 99%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果顯著。本發(fā)明的水解溫度為25_50°C，與現(xiàn)有水解溫度70-90°C相比，溫度低，能耗低，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求也低，有利于降低成本；本發(fā)明可以用于任何濃度的硫酸銅溶液除鐵，尤其對(duì)于銅濃度為70-80g/L近飽和溶液的除鐵效果更好；本發(fā)明為深度除鐵工藝，除鐵后得到鐵含量小于lmg/L的高純度硫酸銅；本發(fā)明銅損失率低，小于10%。
具體實(shí)施例方式為了更好的說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。本發(fā)明中硫酸銅中銅、鐵含量分別按GB/T 665-2007和GB/T 9723-2007的規(guī)定測(cè)定；銅損失率(S%)可根據(jù)下式計(jì)算= [( 二[( 〃] X100%
L( "]0其中，[CuL和[Cu]分別表示原液(溶液I)和除鐵后溶液(溶液3)的銅濃度。本發(fā)明中沒(méi)有詳細(xì)記載的測(cè)定方法等內(nèi)容，如pH值的測(cè)定方法，都是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，在此不再贅述。一種硫酸銅除鐵的工藝，其包括以下步驟( I)將硫酸銅與蒸餾水配成硫酸銅溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，如灰塵等，得到溶液I。(2)向溶液I加入氧化劑，攪拌，待充分氧化后得到溶液2 ;優(yōu)選地，所述氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、過(guò)硫酸鉀和高錳酸鉀中的一種或多種；氧化劑用量為O. 025-2. 5g/L，氧化時(shí)間為l_12h，優(yōu)選地，氧化劑用量為O. 25-1. 5g/L。本發(fā)明中使用的氧化劑為強(qiáng)氧化劑，其氧化時(shí)間和用量相關(guān)聯(lián)，用量越多氧化時(shí)間越短，反之亦然。(3)向溶液2緩慢滴入沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液pH值至3. 0-4. 0，在25_50°C條件下水解3_24h，過(guò)濾除去沉淀，得溶液3 ;優(yōu)選地，沉淀劑為氫氧化鈉、磷酸鈉、碳酸鈉和硬脂酸鈉中的一種或多種；沉淀劑濃度為I. 0-5. O%，沉淀劑用量為8-80ml/L。鐵離子完全水解的pH為3. 5左右，將溶液pH值調(diào)整到3. 0-4. 0，最有利于鐵的沉淀。沉淀劑的用量與其濃度有關(guān)，濃度越高用量越少，反之亦然。(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。將溶液3結(jié)晶得到高純度硫酸銅的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，在此不再詳述。本發(fā)明是按照先將Fe2+氧化成Fe3+，然后再加入堿性物質(zhì)，調(diào)整pH值到3. 0-4. O,使Fe3+沉淀，之后過(guò)濾除去的原理進(jìn)行的。以下是鐵與氧化劑和沉淀劑的反應(yīng)通式
FexFe3++3Ax_(沉淀劑陰離子)一FexA3 I作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(I)中的溶液I的銅濃度為70_80g/L。本發(fā)明可以用于任何濃度的硫酸銅溶液除鐵，尤其對(duì)于銅濃度為70-80g/L近飽和溶液的除鐵效果更好。 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，本發(fā)明所述步驟(I)中的硫酸銅可以為工業(yè)級(jí)硫酸銅，其純度> 95%。經(jīng)過(guò)本發(fā)明方法提純后的硫酸銅純度> 99%，純度顯著提高。硫酸銅是一種重要的化工原料，在工業(yè)和農(nóng)業(yè)上用途廣泛，主要有無(wú)機(jī)工業(yè)用于制造其他銅鹽如氯化亞銅、氯化銅、碳酸銅等；電鍍工業(yè)用作全光亮酸性鍍銅主鹽和銅離子添加劑；農(nóng)業(yè)上作為殺菌劑；養(yǎng)殖業(yè)也用作飼料添加劑微量元素銅的主要原料；生物學(xué)中用于配置斐林試劑和雙縮脲試劑的B液。但是，由于工業(yè)級(jí)硫酸銅雜質(zhì)多，不能滿足上述多種用途的要求，因此目前在電鍍工業(yè)等多種產(chǎn)業(yè)上只能應(yīng)用價(jià)格昂貴的電鍍級(jí)硫酸銅等雜質(zhì)含量少的硫酸銅。而采用本發(fā)明所提供的硫酸銅深度除鐵的工藝，可以深度除去工業(yè)級(jí)硫酸銅中的鐵雜質(zhì)，提高硫酸銅的質(zhì)量，得到高純度的硫酸銅，能應(yīng)用于電鍍工業(yè)等多種產(chǎn)業(yè)上，降低生產(chǎn)成本。而且，實(shí)施本發(fā)明方法所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗小，成本低，具有非常明顯的有益效果。實(shí)施例I( I)將工業(yè)硫酸銅與蒸餾水配成近飽和溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，所得溶液銅含量為78g/L，鐵含量為12mg/L，記“溶液I” ；(2)按I. 5g/L的用量加入次氯酸鈉(氧化劑)于溶液1，攪拌，靜置氧化6h后得到溶液2 ;(3 )向溶液2緩慢滴入氫氧化鈉和磷酸鈉的混合溶液(沉淀劑)，其濃度和用量分別為2%和30ml/L，調(diào)節(jié)溶液pH值至3. 7，30°C下水解12h，過(guò)濾，得到溶液3 ；(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。此法制得的濾液鐵含量為O. 8mg/L，銅損失率為5%，硫酸銅的純度> 99%。實(shí)施例2
( I)將工業(yè)硫酸銅與蒸餾水配成近飽和溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，所得溶液銅含量為80g/L，鐵含量為14mg/L，記“溶液I” ；(2)按2. 5g/L的用量加入氯酸鈉(氧化劑)于溶液1，攪拌，靜置氧化12h后得到溶液2 ；( 3 )向溶液2緩慢滴入磷酸鈉和硬脂酸鈉的混合溶液(沉淀劑)，其濃度和用量分別為5%和8ml/L，調(diào)節(jié)溶液pH值至3. 0，25°C下水解24h，過(guò)濾，得到溶液3 ；(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。此法制得的濾液鐵含量為O. 4mg/L，銅損失率為9%，硫酸銅的純度> 99%。
實(shí)施例3( I)將工業(yè)硫酸銅與蒸餾水配成近飽和溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，所得溶液銅含量為70g/L，鐵含量為llmg/L，記“溶液I” ；(2)按O. 025g/L的用量加入過(guò)硫酸鉀(氧化劑)于溶液I，攪拌，靜置氧化8h后得到溶液2 ；(3)向溶液2緩慢滴入磷酸鈉溶液(沉淀劑)，其濃度和用量分別為1%和80ml/L，調(diào)節(jié)溶液PH值至4. 0，50°C下水解3h，過(guò)濾，得到溶液3 ；(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。此法制得的濾液鐵含量為O. 5mg/L，銅損失率為8%，硫酸銅的純度> 99%。實(shí)施例4( I)將工業(yè)硫酸銅與蒸餾水配成近飽和溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，所得溶液銅含量為75g/L，鐵含量為10mg/L，記“溶液I” ；(2)按I. 5g/L的用量加入高錳酸鉀和次氯酸鈉的混合物(氧化劑)于溶液1，攪拌，靜置氧化Ih后得到溶液2 ；( 3 )向溶液2緩慢滴入氫氧化鈉和磷酸鈉的混合溶液(沉淀劑)，其濃度和用量分別為3%和25ml/L，調(diào)節(jié)溶液pH值至3. 6，40°C下水解6h，過(guò)濾，得到溶液3 ;(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。此法制得的濾液鐵含量為O. 9mg/L，銅損失率為6%，硫酸銅的純度> 99%。實(shí)施例5( I)將工業(yè)硫酸銅與蒸餾水配成不飽和溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，所得溶液銅含量為46g/L，鐵含量為9mg/L，記“溶液I ” ；(2)按O. 3g/L的用量加入高錳酸鉀(氧化劑)于溶液1，攪拌，靜置氧化3h后得到溶液2 ;( 3 )向溶液2緩慢滴入磷酸鈉和硬脂酸鈉的混合溶液(沉淀劑)，其濃度和用量分別為4%和12ml/L，調(diào)節(jié)溶液pH值至3. 2，25°C下水解24h，過(guò)濾，得到溶液3 ；(4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。此法制得的濾液鐵含量為O. 5mg/L，銅損失率為9%，硫酸銅的純度> 99%。從上述實(shí)施例可以看出，本發(fā)明所提供的硫酸銅深度除鐵的工藝，通過(guò)簡(jiǎn)單地工藝即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)硫酸銅深度除鐵，得到純度> 99%的硫酸銅，而且可達(dá)到控制鐵含量小于lppm，銅損失率小于10%的深度除鐵效果。需要說(shuō)明的是以上實(shí)施例均是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是用來(lái)限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上作出的簡(jiǎn)單的替換均屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。·
權(quán)利要求
1.一種硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于該工藝包括以下步驟 (1)將硫酸銅與蒸餾水配成硫酸銅溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，得到溶液I; (2)向溶液I加入氧化劑，攪拌，待充分氧化后得到溶液2； (3)向溶液2滴入沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液pH值至3.0-4. 0，在25-50°C條件下水解3_24h，過(guò)濾除去沉淀，得溶液3; (4)將溶液3蒸發(fā)結(jié)晶，得到高純度硫酸銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(I)中的溶液I的銅濃度為 70-80g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(2)中的氧化劑為次氯酸鈉、氯酸鈉、過(guò)硫酸鉀和高錳酸鉀中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(2)中的氧化劑用量為O.025-2. 5g/L，氧化時(shí)間為 l-12h。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(2)中的氧化劑用量為0.25-1. 5g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(3)中的沉淀劑為氫氧化鈉、磷酸鈉、碳酸鈉和硬脂酸鈉中的一種或多種。
7 .根據(jù)權(quán)利要求6所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(3)中的沉淀劑濃度為1.0-5. 0%，沉淀劑用量為8-80ml/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(3)中的水解溫度為25-50°C，水解時(shí)間為3-24h。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(I)中的硫酸銅為工業(yè)硫酸銅，純度> 95%。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硫酸銅除鐵的工藝，其特征在于步驟(4)中的高純度硫酸銅的純度> 99%。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種硫酸銅除鐵的工藝將硫酸銅與蒸餾水配成溶液，過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì)，加入一定量的氧化劑，待充分氧化后再緩慢滴入沉淀劑，調(diào)節(jié)溶液pH值至3.0-4.0，一定溫度下進(jìn)行充分水解，最后過(guò)濾即可。此法可達(dá)到控制鐵含量小于1ppm，銅損失率小于10％的深度除鐵效果。而且本發(fā)明工藝具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、沉淀可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G3/10GK102897824SQ20121042464
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者黃耀林, 葉富華, 陳明漢, 杜昆 申請(qǐng)人:廣州瀚源電子科技有限公司