氯化亚铜生产新工艺
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摘要本文分析研究1现行氯化亚铜产品生产现状,通过试验提出1一套新的生产I
艺.并以化学反应动力学的方法进行了探讨,定性归纳出表示溶液弱氧化性或弱还
原性的
O]装置,成功,价廉,有效地应用于函数表达式.根据这个原理设计并应用j一种脱[新I
艺中,获得j较为理想的结果.
关键词:氯化亚铜反应动力学化I产品
一
,前言J
化工产品氯化亚铜(CuCI)广泛地甩作有 机台成工业,染料工业的催化剂,肥皂油脂和油 类的凝聚剂,石油工业的脱硫剂,脱色剂,硝化 纤维的脱硝剂等"].由于氯化亚铜的铜含量高, 生产成本也比较高.一般市售价约2万元/吨左 右.尽管如此之高的销售价格,但生产厂家,却 并无较大的利润.
据有关资料报道"m],氯化亚铜通常的生 产方法是,以硫酸铜(CuSO.?5H:O)为原料,溶 于氯化钠(Naa)溶液中,加入还原剂如二氧化 硫(sO2)气体或亚硫酸钠(NazsOa)进行反应而 得.这种以较为昂贵的原料硫酸铜来生产氯化 亚铜的方法,因在工艺中引入二氧化硫(SOz) 气体或亚硫酸钠作为还原剂,不仅成本高,相应
的设备要求也高,而且对环境的污染也较大.另 外一种方法是以金属铜作为原料在一定浓度 的盐酸——食盐(HCI--NaCI)溶液中鼓入空气 进行氧化浸出,然后水解得到氯化亚铜沉淀.其 原理为:2Cu+2HCI+2NaC1—二L+2Na[CuC1z]+地0 Na[cuC1]~3uCl?+NaC1
这种方法虽然能够生产出CuCI,但铜的氧 化浸出速度相当缓慢,而且母液中Cu浓度较 高,造成生产效率低下,成为实际生产中较大 的制约因素.经我们实验证实,该方法生产氯化 亚铜产品,其主要症结为氧化浸出速度太慢,若 设法加快浸出速度,又将导致溶液中Cu浓度 升高,以致于严重地降低了生产效率. 综上所避,这两种生产氯化亚铜的方法,虽 然都在工业上得到一定程度的应用,也能够生 产出符合GB1619—79的氯化亚铜产品,但因 各自存在着一些不足之处,阻碍着这种产品获 得较高的利润.针对上述现状,寻求一种成本低 廉,过程简便,设备要求不高的氯化亚铜生产方 法,显然是有一定意义的.从上述工艺来看,若 仅对过程中的某些参数,条件予以改动难以奏 效.因此必须从根本上改变工艺思路.为此我 们查阅了有关资料,探讨了Cu离子能够生成 和稳定存在的条件后认为:选择适宜的溶液状 态和离子动力学行为特性是促使反应向生成氯 化亚铜的方向进行的关键因素.针对这种情况, 我们假设了离子动力学及过程,结合溶液的氧 化还原状态,进行了一系列的实验.已方便,价 廉地生产出氯化亚铜产品,其质量达到国家标
准.新工艺的基本工艺流程如下:
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曩口
2盥
二,实验
1.配制l:l:0.1的NaCII1c卜一HNq ?
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溶液
2.比化学计量多40的紫杂铜
3.动力学脱[o3管一支(自制).
按上述拟定的工艺流程进行试验,首先将 配制好的溶液溶解金属铜加热温度在80.C左 右,待反应进行到一定状态时,加入自制的动力 学脱[o3管再继续反应.待反应结束后煮沸1.5 ,
2.0小时,加入热水水解,趁热过滤.待溶液 降温后,溶液自动析出CuCI结晶粉末沉淀.过 滤,洗涤,烘干即得产品,水解过滤后的溶液经 浓缩,蒸发后返回浸出工序
上述实验试制的氯化亚铜产品符合 GB1619—79标准.水解后溶液中Cu的浓度 <3,4克/升.铜的直收率>95. 三,反应机理初探
在氧化性溶液中溶出金属铜,其反应过程 可描述为:
cu+eCuE】一0.52伏……(1)
Cu+e?CuE2—0.16伏……(2)
在这种反应体系中由于存在具有较强氧化 性的HNO,,其同时起氧化作用,也起一定催化 作用,从反应式(1),(2)的平衡电位E】,数据 比较可知,反应(2)以极快的形式生成Cu",从 宏观上,可以归结为:
cu}++2e?CuE3—0.34伏……(3) 当反应进行到一定的程度,就形成了反应 (3)所示的状态,由于在本工艺中,溶液为一络 台体系,即Hcl—Nacl,其溶液中有大量游离的 氯离子,则在一定的条件下有如下平衡存在: cu"+Cu+4Cr2[CuCI2]一……(4)
其中Cu络合物的累积平衡常数的对数分 别为l.:一5.5,logp.一5.7,从反应(3)E一0. 34伏可知,在有氧化性极强的氧化剂HNO存 在时,Cu是稳定的,也就是说I-CuCI]1不可能 生成.同理,也就不可能导致反应(4)的进行.在 本工艺中,其体系为Nacl—Hcl,[-Cu抖]及[O] (注[O]是通常氧化性溶液中残存的活性氧的 ?
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活度,也可理解为某一物体被磁化去磁之后的 剩磁值的概念)在该体系中当硝酸反应完 后,由手存在微弱的,难以消除的[o3,因此就 有下述情形:当溶液中[o3足够大时,金属铜溶 解,形成二价铜离子.随着反应的进行,[o3逐 渐降低,宏观表现为铜不再溶解,但是残留的 [O]还能限制反应(4)的进行,溶液中铜均以 Cu"存在当有一种外界的因素使[o3降低至
能使反应(4)进行时,则溶液中的铜就能形成 [CuCI]一离子据此,只要能满足(3)所要求的 条件,就能使反应向生成氯化亚铜的方向进行 我们通过试验,自制了一种脱[o3的动力学管, 经使用
证明
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,此装置可满足(3)所述条件.生成 的[CuCI],再经水解,得到CuCI沉淀. 由于阐述化学动力学问题需要大量的实验 和计算繁杂的数据才能表达清楚,本文所述机 理只是定性的结论.[o3的概念及具体的函数 表达式,有待于进一步的实验工作,虽然实验已 被证实,理论上尚需进一步的探讨.
四,结论
1.通过改变化学反应动力学条件,并设计, 使用一种动力学脱[o3管进行CuCI的生产.工 效高,工艺设置简便,设备要求低,宜于大批量 生产.
2.生产成本可大幅度降低,若采用废紫杂 铜直接生产氯化亚铜,效益可观.
3.由于生产过程不另外添加还原;Ii,故消 除了由此产生的污染及毒害,便于操作,工况良 好.
4.工艺过程直收率>95,母液中cu"< 3,5克/升.母液只需浓缩不经其他处理即可 返回浸出工序,这是常规工艺所不具备的优点. 5.对生产工人的技能要求不高,特别适合 在乡镇企业推广.
6.生产过程只需化工通用设备,无须购置 专门的耐高温,耐压或气密封设施,设备投资较 小(责任编辑/翟十)
浙公网安备 33021202002483