硫酸铜生产工艺改进

论文摘要

金川公司铜盐厂硫酸铜生产中存在的主要问题有:1、由于对搅拌转速、搅拌浆形式、降温梯度等因素对结晶过程的影响缺乏深入的研究和有效的控制,目前产出的产品存在以下三点不足:a、晶体粒度不均匀,外观不规则;b、晶体不致密,易破碎;c、干燥时易脱水,色泽不鲜亮。2、由于原料中砷（As）、钙（Ca）含量高,在萃取工序易形成钙盐结晶沉淀,影响萃取工序正常稳定运行。特别是影响硫酸铜产品质量,使得产品中砷（As）、钙（Ca）含量严重超标,无法达到饲料级硫酸铜、电镀级（一等品、优等品）硫酸铜的要求。根据金川公司铜盐厂目前的生产工艺和设备现状,本文以研究和开发一种生产过程中易于控制且能够达到的工艺技术条件指标的方法,具体研究内容为:（一）结晶操作研究的主要内容是:对溶液的过饱和度、溶液浓度、溶液冷却速度和温度、晶种的数量和状态、溶液的pH值、结晶时间、搅拌转速、搅拌浆形式及其它相关条件等工艺技术条件进行实验研究,确定最佳结晶工艺条件。所建立的新操作条件具有以下优点:操作简便,不需要特殊设备,只要在原有设备上稍作改进即可;而生产成本不会因此而提高,生产时耗也不会因此而增加,对硫酸铜的产率不会造成任何影响。每次实验所能获得晶体致密、晶莹剔透、润泽饱满的硫酸铜晶体。粒度在0.7～1.5mm之间的产品一次成品率80%以上;粒度小于0.7mm的硫酸铜晶体约为8%,粒度大于1.5mm硫酸铜晶体约为2%。（二）除砷操作:采用加入除杂剂为主的方法,对除杂剂品种和用量、起始溶液浓度、溶液浓度、pH值、过滤方式和速度等工艺技术条件进行实验研究,确定最佳除杂工艺条件和最适宜的除杂剂。找到了除砷的高效药品和最佳操作工艺条件。这些药品常见易得,价格低廉,用量甚微;不会引入新的杂质离子到成品硫酸铜中。除砷（As）操作的工艺条件具有简便易行,步骤较少,节约能源等优点。用该方法可将硫酸铜产品中砷含量降到各级别产品所要求的标准以下,完全达到了项目所提出的要求。（三）除钙操作:硫酸铜原液是一种非常复杂的混合体系。由于高浓度的铜离子和钙离子的同时存在,要想即把化学性质稳定的钙离子完全除去（使其最终含量:≤0.0005%）,又要减少硫酸铜产品的损失是很困难的。通过一系列化学与物理相结合的方法,最终将硫酸铜产品中钙含量降低到各级别产品所要求的标准以下,完全达到了项目所提出的要求。通过上述两步操作,获得两个品级硫酸铜产品。第一种品级:饲料级硫酸铜、电镀一级硫酸铜产品,砷（As）:0.00002%。符合HG2932-1999标准,即:砷（As）≤0.0004%;第二种品级:电镀优级硫酸铜产品,砷（As）:＜0.00001%、钙（Ca）:0.00020%。符合HG/T3592-1999优等品标准,即:钙（Ca）:≤0.0005%,砷（As）:≤0.0005%。每处理一立方米硫酸铜蒸发前液消耗除砷、钙试剂所需费用为42.94元,且在产品中未引入新的杂质成分。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 国内硫酸铜产品级别及其标准简介
• 1.1.1 电镀用硫酸铜
• 1.1.2 饲料级硫酸铜
• 1.1.3 普通硫酸铜HG/T 2989-1993（97）
• 1.1.4 GB/T665-1988化学试剂硫酸铜
• 1.2 国内部分硫酸铜生产厂家简介
• 1.3 国内硫酸铜价格及生产状况
• 1.4 研究背景
• 1.5 研究目的及方法
• 1.6 研究意义
• 第二章 硫酸铜生产工艺简介
• 2.1 硫酸铜杂质脱除工艺
• 2.2 硫酸铜结晶工艺
• 第三章 硫酸铜工艺相关物质的物化性质
• 3.1 铜盐物质
• 3.1.1 硫酸铜
• 3.1.2 碳酸铜
• 3.1.3 其它铜盐的溶解度
• 3.2 钙盐物质
• 3.2.1 硫酸钙
• 3.2.2 碳酸钙
• 3.2.3 氢氧化钙
• 3.2.4 有关钙盐溶度积
• 3.3 砷类化合物的物化性质
• 3.3.1 砷酸
• 3.3.2 砷酸铜
• 3.3.3 砷酸铁
• 3.3.4 砷酸钙
• 3.3.5 砷酸钡与砷酸氢钡
• 3.4 生产硫酸铜用水水质情况
• 第四章 硫酸铜相关离子的检测
• 4.1 硫酸铜含量的测定
• 4.1.1 方法提要
• 4.1.2 试剂和材料
• 4.1.3 仪器、设备
• 4.1.4 分析步骤
• 4.1.4.1 试验溶液的制备
• 4.1.4.2 测定
• 4.1.5 允许差
• 4.2 砷含量的测定
• 4.2.1 方法提要
• 4.2.2 试剂和材料
• 4.2.3 仪器、设备
• 4.2.4 分析步骤
• 4.3 钙含量的测定
• 4.3.1 方法提要
• 4.3.2 试剂和材料
• 4.3.3 仪器设备
• 4.3.4 分析步骤
• 4.3.5 分析结果的表述
• 4.3.6 允许差
• 4.4 铁含量的测定
• 4.4.1 方法提要
• 4.4.2 试剂和材料及仪器设备
• 4.4.3 分析步骤
• 4.4.3.1 标准曲线的绘制
• 4.4.3.2 试验溶液的制备
• 4.4.3.3 测定
• 4.4.4 分析结果的表述
• 4.4.5 允许差
• 第五章 硫酸铜生产工艺改进
• 5.1 硫酸铜结晶条件的建立
• 5.1.1 硫酸铜晶系和晶习的控制
• 5.1.2 硫酸铜溶液过饱和度的控制
• 5.1.3 硫酸铜结晶中晶核的形成与搅拌速度的控制
• 5.2 对硫酸铜除砷（As）、钙（CA）方法的研究
• 5.2.1 硫酸铜产品中砷的来源
• 5.2.2 硫酸铜产品中钙的来源
• 5.2.3 硫酸铜反萃液中砷的去除方法研究
• 5.2.4 硫酸铜反萃液中钙的去除方法研究
• 5.3 生产工艺改进
• 5.4 结晶设备的改进
• 第六章 结果与讨论
• 6.1 结晶条件实验
• 6.1.1 结晶实验条件探索
• 6.1.2 降温速度的影响
• 6.1.3 搅拌速度对晶形的影响
• 6.1.4 pH值对晶形的影响
• 6.1.5 所得产品的结晶合格率
• 6.2 钙、砷来源分析
• 6.3 除钙、砷实验
• 6.3.1 除砷实验
• 6.3.1.1 氧化剂S用量与除砷效果的关系
• 6.3.1.2 用不同的碱调节pH值对除砷效果的影响
• 6.3.2 除钙实验
• 6.3.2.1 除钙方法探讨
• 6.3.2.2 水分蒸发量对除钙的影响
• 6.3.2.3 pH值对除钙效果的影响
• 6.3.2.4 水洗次数对硫酸铜产品钙含量的影响
• 6.4 硫酸铜生产工艺改进
• 6.4.1 消除萃取工序钙盐沉淀问题
• 6.4.1.1 理论上的可行性论证
• 6.4.1.2 实验上的可行性论证
• 6.4.2 砷（As）、钙（Ca）杂质的去除
• 6.4.3 结晶设备的改进
• 第七章 硫酸铜除钙砷、实验中各部分溶液的比重
• 第八章 硫酸铜除钙、砷实验物质流向
• 第九章 成本核算
• 9.1 药品消耗增加的成本
• 9.2 能量消耗所增加的成本
• 第十章 总结
• 10.1 硫酸铜结晶操作
• 10.2 硫酸铜除钙、砷操作
• 10.3 硫酸铜除钙、砷实验物质流向
• 10.4 成本核算
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间完成项目和发表论文目录
• 致谢
• 附录
• 1 铜饲料添加剂
• 2 钙饲料添加剂