技术领域
[0001] 本
发明属于湿法
冶金技术领域，尤其涉及一种微气泡氧化生产醋酸铜的方法及微气泡氧化槽。
背景技术
[0003] 醋酸铜，又名乙酸铜，是一种用途十分广泛的化学
试剂，可用于医药
杀虫剂、
食品添加剂、
农药、陶瓷、媒染剂及染料等使用,还是制备巴黎绿的中间体和有机合成催化剂。
[0004] 目前国内生产醋酸铜的方法及不足:
[0005] 用
硫酸铜与
碳酸钠作用合成
碱式碳酸铜,然后经
水洗,加醋酸转化为醋酸铜。该法有两个不足：一是为了生产比较纯的碳酸铜，就必须用大量水冲洗副产品硫酸钠，导致劳动成本高且污染环境；二是醋酸铜结晶水溶液中含有少量碳酸铜颗粒，导致其水溶液浑浊不透明。
[0006] 用铜、氧化铜或碳酸铜直接和醋酸作用而得到蓝色的醋酸铜结晶。以上以铜、氧化铜或碳酸铜直接和醋酸反应的生产方法反应速度慢无工业价值。
[0007] 吴伟民在
专利中(
申请号：200410065319.9)公开了一种新的工艺方法，即通入纯氧，使铜屑和醋酸在氧气气氛下直接反应生产醋酸铜。在生产中新鲜醋
酸溶液、铜屑与循环液混合从反应器上部加入,氧气从反应器的底部鼓入。反应产物从反应器底部排出后,经冷却、过滤、洗涤、干燥得到成品。该方法虽然污染少，但是氧气以大气泡鼓入，利用率低，反应速度较慢，成本较高。
[0008] 综上所述，现有技术存在的问题是：
[0009] (1)现有生产醋酸铜成本较高，用水量大，污染较大；
[0010] (2)现有生产醋酸铜氧化速度慢，效率低下；
[0011] (3)现有生产醋酸铜杂质多，纯度不高。
[0012] 解决上述技术问题的难度：
[0013] 现有技术由于工艺条件限制等原因，很难克服上述三方面难题。
[0014] 解决上述技术问题的意义：
[0015] 本发明开发一种清洁、高效和节能的氧化
浸出技术，能高效、低污染地生产纯度高的醋酸铜，彻底破解现有生产技术难题。
发明内容
[0016] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种微气泡氧化生产醋酸铜的方法及微气泡氧化槽。
[0017] 本发明是这样实现的，一种微气泡氧化法低成本高效生产醋酸铜的新方法包括：
[0018] (1)配制稀醋酸或醋酸铜溶液作为浸出液，其中游离醋酸浓度为18～20％；
[0019] (2)将洗净的铜料(铜
块、铜丝或铜屑)加入浸出液中，在微气泡氧化槽中溶解，反应
温度为80～85℃，反应过程中所需空气通
过喷射管产生
负压吸入；
[0020] (3)取样检测，当步骤(2)中的循环液中游离醋酸浓度降为13～15％时，开启微气泡氧化槽中
旋流分离器，得到不溶物和滤液；
[0021] (4)将步骤(3)中旋流分离器中的固体颗粒返回微气泡氧化槽，滤液注入结晶器结晶；
[0022] (5)结晶完成后，将结晶产物注入离心过滤机中使醋酸铜晶体和母液分离；
[0023] (6)将醋酸铜晶体干燥，步骤(5)中母液返回母液储存罐存储，醋酸计量罐注入一定量的
冰醋酸，使母液储存罐中游离醋酸浓度为18～20％，从母液存储槽量取一定量母液添加到微气泡氧化槽中；
[0024] (7)干燥后的醋酸铜经检验合格
包装后出售。
[0025] 进一步，该过程发生的化学反应如下：
[0026] 鼓入空气中的氧穿过液膜达到铜的表面，与铜反应生成氧化亚铜
[0027] 2Cu+1/2O2＝Cu2O (Ⅰ)
[0028] 氧化亚铜与醋酸生成醋酸亚铜
[0029] Cu2O+2CH3COOH＝2CuCH3COO+H2O (Ⅱ)
[0030] 醋酸亚铜不稳定，很快与氧结合生成醋酸铜
[0031] 2CuCH3COO+2CH3COOH+1/2O2＝2Cu(CH3COO)2+H2O (Ⅲ)
[0032] 总反应方程式为：
[0033] 4CH3COOH+2Cu+O2＝2Cu(CH3COO)2+2H2O (Ⅳ)
[0034] 上述反应中第(Ⅱ)和(Ⅲ)反应为化学控制过程，反应速度较快，而第(Ⅰ)反应为扩散控制过程，影响整个反应速度，由以下条件决定：铜料的化学反应表面积；搅拌速度；较高的醋酸浓度、氧气浓度和反应温度及添加催化剂等。但是由于生产工艺所限，上述措施中唯有提高氧气浓度在溶液中的浓度最为现实。要提高氧在溶液中的浓度,必须增大
风量或增加空气与溶液的
接触面积。常规中和槽的空气一般都是通过数根插入溶液中的
导管对溶液进行充氧的,进入溶液中空气往往呈大气泡状态,在未能与溶液充分接触的情况下就过早地逸出液面,氧的利用率是极低的。为了解决氧气利用率低下的问题，本专利采用一种新型微气泡氧化槽。
[0035] 本发明的另一目的在于提供一种实施所述微气泡氧化生产醋酸铜的方法的微气泡氧化槽，所述微气泡氧化槽的假底上方安装有反应釜；
[0036] 假底下方安装有气液分离器；
[0037]
循环泵通过管道连通气液分离器，并将溶液通过管道连接喷射泵的
喷嘴；
[0038] 喷射泵通过管道连通空气入口；喷射泵的喷嘴将乳化液输送至折流盘，折流盘安装在反应釜内部；
[0039] 含氧气量降低的溶液穿过假底返回气液分离器；
[0040] 反应釜上开有加入反应材料的加料口、加入反应溶液的加液口；反应釜
焊接有用于进行加温的夹套；反应釜上部安装有排出过滤溶液的旋流分离器。
[0041] 综上所述，本发明的实施过程及积极效果为：
[0042] 先将工业级冰醋酸配制成浓度为18～20％的稀醋酸溶液作为浸出液，取一定量的铜料投入微气泡氧化槽中，调节氧化槽的温度至85℃，在反应过程中，溶液通过
循环泵循环流动，喷射管因产生负压连续吸入空气，与溶液混合造成巨大剪切
力产生微气泡，与铜料快速反应。待浸出液游离酸浓度降为13～15％时，开启微气泡氧化槽中的旋流分离器进行固液分离，得到固体颗粒和滤液，对滤液进行过滤、浓缩和结晶处理后得到一水醋酸铜晶体。将结晶后液返回母液存储槽，添加冰醋酸，使母液存储槽中游离酸浓度为18～20％，然后从母液槽取一定量溶液，添加到微气泡氧化槽中与铜料发生反应，使得母液循环利用。
[0043] 本发明与传统空气氧化法制备醋酸铜指标比较如表1所示，从表1可看出，本发明各项指标明显优于传统工艺生产指标。
[0044] 表1不同设备生产工艺指标
[0046] 图1是本发明
实施例提供的微气泡氧化生产醋酸铜的方法
流程图。
[0047] 图2是本发明实施例提供的微气泡氧化槽的结构示意图。
[0048] 图中，1、循环泵；2、喷射泵；3、加料口；4、空气入口；5、加液口；6、旋流分离器；7、反应釜；8、假底；9、夹套；10、折流盘；11、气液分离器。
具体实施方式
[0049] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0050] 现有生产醋酸铜成本较高，污染较大。
[0051] 为解决上述技术问题，下面结合具体方案对本发明的应用原理作详细描述。
[0052] 如图1所示，本发明实施例提供的微气泡氧化生产醋酸铜的方法包括：
[0053] (1)配制稀醋酸或醋酸铜溶液作为浸出液，其中游离醋酸浓度为18～20％，将洗净的铜料(铜块、铜丝或铜屑)加入浸出液中，在微气泡氧化槽中溶解，反应温度为80～85℃，反应过程中所需空气通过喷射管产生负压吸入；
[0054] (2)当步骤(1)中浸出液中游离酸浓度降为13～15％时，开启旋流分离器进行固液分离，得到固体颗粒和滤液，其中，固体颗粒为未溶解完全的铜料和杂质，滤液为含有醋酸的醋酸铜的溶液；
[0055] (3)将步骤(2)中的不溶物返回微气泡氧化槽中继续反应，直至反应结束。将步骤(2)中的溶液制备一水醋酸铜晶体。
[0056] 作为本发明优选实施例，步骤(1)和步骤(2)在微气泡氧化槽中进行反应。
[0057] 作为本发明优选实施例，在步骤(3)中，所述处理方法还包括：
[0058] 将所述滤液过滤、浓缩和结晶后产出一水醋酸铜晶体。
[0059] 作为本发明优选实施例，将所述滤液过滤、浓缩、结晶和洗涤得到一水醋酸铜晶体，然后将剩下的过滤和洗涤一水醋酸铜晶体时用的水洗液混合，返回母液存储槽，添加适量的冰醋酸后加入微气泡氧化槽循环使用。
[0060] 本发明实施例中，该过程发生的化学反应如下：
[0061] 鼓入空气中的氧穿过液膜达到铜的表面，与铜反应生成氧化亚铜
[0062] 2Cu+1/2O2＝Cu2O (Ⅰ)
[0063] 氧化亚铜与醋酸生成醋酸亚铜
[0064] Cu2O+2CH3COOH＝2CuCH3COO+H2O (Ⅱ)
[0065] 醋酸亚铜不稳定，很快与氧结合生成醋酸铜
[0066] 2CuCH3COO+2CH3COOH+1/2O2＝2Cu(CH3COO)2+H2O (Ⅲ)
[0067] 总反应方程式为：
[0068] 4CH3COOH+2Cu+O2＝2Cu(CH3COO)2+2H2O (Ⅳ)
[0069] 上述反应中第(Ⅱ)和(Ⅲ)反应为化学控制过程，反应速度较快，而第(Ⅰ)反应为扩散控制过程，影响整个反应速度，由以下条件决定：铜料的化学反应表面积；搅拌速度；较高的醋酸浓度、氧气浓度和反应温度及添加催化剂等。但是由于生产工艺所限，上述措施中唯有提高氧气浓度在溶液中的浓度最为现实。要提高氧在溶液中的浓度,必须增大风量或增加空气与溶液的接触面积。常规中和槽的空气一般都是通过数根插入溶液中的导管对溶液进行充氧的,进入溶液中空气往往呈大气泡状态,在未能与溶液充分接触的情况下就过早地逸出液面,氧的利用率是极低的。为了解决氧气利用率低下的问题，本专利采用一种新型微气泡氧化槽。
[0070] 如图2所示，本发明实施例提供的微气泡氧化槽的假底8上方为反应釜7，反应釜7为反应的主要区域，假底8下方为气液分离器11，该微气泡氧化槽工作时，通过循环泵1从气液分离器11中将溶液吸入至喷射泵2的喷嘴处，并将吸入的溶液从喷射泵2的喷嘴处高速喷出，从空气入口4将空气吸入喷射泵2的气液混合区，由于空气与高速液流强烈作用，使喷射泵2内的溶液中的氧迅速达到饱和状态，瞬间实现乳化混合，形成乳化液，该乳化液从喷射泵2喷出后再经折流盘10进入氧化槽7中进行反应，含氧气量降低的溶液穿过假底8返回气液分离器11后循环利用。可以从加料口3加入需要反应的材料，从加液口5加入反应所需的溶液，还可以通过夹套9对微气泡氧化槽内进行加温，以达到反应所需的温度，旋流分离器6可以排出氧化槽中过滤的溶液。通过微气泡氧化槽增加了反应用的溶液中的氧气含量，从而增加了上述反应(Ⅰ)的速率。
[0071] 下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
[0072] 实施例1
[0073] 在本实施例中，采用的铜料为紫铜，含铜量为98.50％。采用的醋酸为工业级冰醋酸，其中冰醋酸的
质量分数大于98％。
[0074] 先将工业级冰醋酸配制成浓度为18～20％的稀醋酸溶液作为浸出液，共计500kg，取50kg紫铜投入微气泡氧化槽中，调节氧化槽中的温度至85℃，在反应过程中，持续通入微泡状的空气，待浸出液游离酸浓度降为13～15％时，开启微气泡氧化槽中的旋流分离器进行固液分离，直至反应结束，得到固体颗粒和滤液，对滤液进行过滤、浓缩、和结晶处理后得到一水醋酸铜晶体。将结晶后液返回母液存储槽，添加冰醋酸，使母液存储槽中游离酸浓度为18～20％，然后从母液槽取一定量溶液，添加到微气泡氧化槽中，使得母液循环利用。此过程得到的一水醋酸铜的质量为149.27kg，计算得到铜的回收率约为97.2％。
[0075] 通过将铜料在微气泡氧化槽中进行氧化酸浸并过滤分离，得到的固体颗粒为金属铜和其它杂质的混合物，得到的滤液为醋酸铜溶液，从而将铜料快速溶解，采用本发明提供的处理方法，可以快速的氧化酸溶铜料，并且结晶母液得到重复利用，减少了环境污染，且该方法生产劳动强度低，适用于工业化规模生产。
[0076] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
