专利名称：一种制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器及方法
技术领域：
本发明属于碳酸铜生产应用领域，特别涉及一种制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器及方法。
背景技术：
碱式碳酸铜是化工行业应用极为广泛的一种原料，在无机工业用于制造各种铜化合物，有机工业用作有机合成催化剂，电镀工业电镀铜锡合金作铜离子的添加剂，农业中用作黑穗病的防止剂，也可作种子的杀虫剂，畜牧业中作饲料中铜的添加剂，同时也是一种重要的药材，此外，还应用于烟火、颜料生产等方面，是极毒化学品三氧化二砷的替代品。目前，常用的生产碱式碳酸铜的方法有用硫酸铜、氯化铜或硝酸铜在溶解状态下与碳酸钠或碳酸氢钠合成生成碱式碳酸铜，其缺点是周期长，能耗大，生产产生的废水量大，产品的细度和精度无法达到市场要求，质量得不到保证；也有采用氨法生产碱式碳酸铜的方法，早期采用氨法生产碱式碳酸铜的方法主要是在室温下严格遵循Cu+(NH4)2C03+2NH3[o] — Cu(NH3)4CO3这一合成原理进行，由于氨的挥发性、温度低等原因，导致反应时间长，难以得到碱式碳酸铜单体，后来虽然对这一方法进行了改进，如专利申请号为92109468.X《生产碱式碳酸铜或氧化铜的一种高效工艺》，工艺是采用加热铜料与碳酸氢氨溶液的混合物，全过程采用加变压反应，后在80°C 100°C的温度下热分解，再通过洗涤、烘干得到碱式碳酸铜，但该方法对反应的压力调整要求高，同时热分解装置多采用反应釜，通过盘管收集碱式碳酸铜，一是压力变化增加了生产难度，二是盘管内容易结集、结垢，影响碱式碳酸铜收得率的同时还容易使所得的碱式碳酸铜中的杂质尤其是铁增加，从而影响了碱式碳酸铜的质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有工艺的缺陷，提供一种连续生产、运行稳定、产品纯度高、直收率高，成本低、能 耗低的制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器及方法。一种制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器，所述复式离心薄膜蒸发器包括传动系统以及由上而下依次连接的蒸汽处置室、蒸发室、锥形出料室，传动系统包括伺服电机、减速机和转轴，减速机的输出轴与转轴连接，转轴贯穿蒸汽处置室、蒸发室、锥形出料室；其特征在于:所述蒸汽处置室内间隔设置有汽液过滤器和汽液分离器，汽液过滤器和汽液分离器安装于转轴上，蒸汽处置室外壁设置有尾汽收集口和二次蒸汽回收口，尾汽收集口位于汽液过滤器的上方，二次蒸汽回收口位于汽液过滤器和汽液分离器之间；所述蒸发室顶端设有布料器，布料器安装于转轴上，布料器外壁设有物料进口，所述二次蒸汽回收口依次经冷凝器、送料泵与物料进口连通，蒸发室内设有夹套，夹套外壁设置有蒸汽出口和冷凝水出口，所述蒸汽出口和冷凝水出口连通并依次经真空泵、冷凝器、送料泵与物料进口连通，夹套内壁为滑动刮板，贯穿蒸发室的转轴上间隔设有转架，滑动刮板安装在转架上，转架安装转轴上；所述锥形出料室内设有支撑架，支撑架与转轴的底端经轴承连接，锥形出料室的锥形出料口依次设有底封头和出料阀，出料阀一侧连接试样采集器，试样采集器上设有试样采集阀，出料阀的另一侧连接螺杆送料器，螺杆送料器依次经冷凝器、送料泵与物料进口连通。所述复式离心薄膜蒸发器工作时，开启复式离心薄膜蒸发器，通入蒸汽，将步骤
(4)所得的贮液容器中的滤液通过流量计进入蒸发器，滤液进入蒸发器的布料器，布料器由传动系统通过转轴带动旋转，将滤液分布在蒸发器的蒸发室内壁蒸发面上呈膜状分布，从蒸发室蒸发出的二次蒸汽先上升至蒸汽处置室内位于布料器和汽液分离器之间的区域，先经汽液分离器将二次蒸汽挟带的液滴或泡沫分离，并使之回落到蒸发室的蒸发面上，经汽液分离器分离后的二次蒸汽上升至蒸汽处置室内位于汽液过滤器和汽液分离器之间的区域后由二次蒸汽回收口经冷凝器进入布料器再次参与反应，蒸汽处置室内没有从二次蒸汽回收口回收的蒸汽经汽液过滤器后，较重的铜氨化合物的蒸汽和液体返回到汽液分离器再回落到蒸发室的蒸发面上，余下的二次蒸汽上升至蒸汽处置室内汽液过滤器上方的区域，再由尾汽收集口引出蒸发处置室并用冷凝罐收集；在蒸发面上的含有铜氨化合物的液体在通入的蒸汽作用下发生分解反应得到含有碱式碳酸铜的混合料液并被由传动系统通过转轴、转架带动旋转的滑动刮板在蒸发面上刮成液膜再从蒸发器底部的锥形出料室放出，在通过锥形出料室的出料阀时，先进行在线检测，达到要求后开启出料阀放出含有碱式碳酸铜的混合料液进入储料容器，不符合要求时关闭出料阀，启动螺杆送料器，将混合料液经冷凝器送入布料器再次参与反应，直到符合要求后放出含有碱式碳酸铜的混合料液进入储料容器。与目前常用的薄膜蒸发器相比，复式离心薄膜蒸发器的优点在于:
复式离心薄膜蒸发器对二次蒸汽进行再次进入蒸发器反应，同时比传统的蒸发器增加对蒸发所得的固液混合料进行在线检验与再次蒸发环节，避免了含铜氨化合物的蒸汽直接排放，降低了产品的不合格率，避免了不合格品再处置的程序，提高了碱式碳酸铜的收得率，提高了碱式碳酸铜的品质，同时也降低了碱式碳酸铜的成本；
复式离心薄膜蒸发器使生产条件更加可控，污染更小，产品质量更为稳定，生产能够实现连续化，在稳定提高产品质量的同时也提高了生产效率，降低了生产能耗和生产成本。所述一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，包括以下步骤:
(1)在制备容器内预先装入水，向制备容器内通入液氨，使制备容器内氨水浓度达85 135g/L，然后通入高纯二氧化碳制备碳化氨水，同时开启冷却水管阀门通水冷却，将得到的碳化氨水打入贮存容器；
(2)将铜料装入化铜池中，由贮存容器向化铜池注入步骤(I)所得的碳化氨水；
(3)封死化铜池盖，鼓入空气反应，反应按如下反应式进行:
2Cu+2 (NH4) 2 C03+02=2Cu (NH3) 2C03 +2H20
当检测到铜氨液中铜离子浓度达85 120g/L时，停止鼓空气，向铜氨液中加入双氧水充分反应后出铜氨料液；
(4)将步骤(3)所得的铜氨料液打入过滤器过滤，将滤液注入贮液容器；
(5)开启复式离心薄膜蒸发器，通入蒸汽，将步骤(4)所得的贮液容器中的滤液打入蒸发器，在蒸发器中发 生如下蒸氨反应:
3Cu (NH3) 2C03 +H20=2CuC03 Cu (OH) 2+6NH3 丨 + CO2 t从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液并打入储料容器；
(6)启动离心机将步骤(5)得到的含有碱式碳酸铜的混合料液放入离心机，甩尽原有的液体后再用去离子水洗涤后出料；
(7)将步骤(6)中离心机所出料装入烘箱，当物料含水<2%时出料；
(8)将步骤(7)所得烘干后的物料粉碎，100目过筛，分析，称重，包装，得到高纯碱式碳酸铜。所述步骤(I)中水的装入量为制备容器的1/2 3/4液位，向制备容器内通入液氨的压力为0.05 0.2MPa ;所述装入制备容器的水为去离子水；通入二氧化碳时压力控制在0.05 0.2MPa，碳化度控制在80 140% ;所述冷却水管中通入的冷却水的温度小于15°C。所述步骤(2)中铜料的铜含量> 99.5% ;所述化铜池中的铜的物质的量大于注入化铜池中的碳化氨水所含的碳酸铵的物质的量。所述步骤(3)中鼓入空气反应的时间为5 12小时，铜氨液中加入的双氧水的质量与铜氨液的体积比为I 10 kg /立方米，加入双氧水后的反应时间为2 6小时。所述过滤器为精密袋式过滤器。所述步骤(5)中蒸发器中通入蒸气的压力为0.05 0.5MPa，打入的滤液的流量为0.05 2m3/h。所述步骤(6)中用离心机甩尽步骤(5)得到的含有碱式碳酸铜的混合料液中的原有液体后再用去离子水洗涤至少三次，直至洗涤液中的氯离子质量浓度小于或等于60ppm，甩出的原有液体和 前三次洗涤液合并加入化铜池，三次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备容器制备成浓度为85 135g/L的浓氨水。所述烘箱温度为6(Tl00°C。本发明与原有的工艺相比，其有益效果如下:
(1)采用新型复式离心薄膜蒸发器代替原有的反应釜与盘管进行热解反应、碱式碳酸铜的收集，提高了反应速度，缩短了生产周期，使固液分离更彻底，产品纯度更高；蒸发器内离心刮板作用，较盘管法不容易产生在内壁结集、结垢，避免了人工清理难度和庞大的工作量，提高了产品的收得率，所得的产品杂质含量尤其是铁含量更低，生产效率也大大提高，降低了产品的生产成本；
(2)本发明同时增加了双氧水除铁，使产品中铁含量降到10质量ppm以下，较传统工艺铁含量在50质量ppm以上有了质量上的显著提高，产品应用更加广泛；
(3)本发明生产过程复式离心薄膜蒸发器实现密闭蒸氨，氨蒸汽回收继续制备氨水，有利于提高生产氨吸收效率，最高可达到98%，无污染气体排放，现场操作环境大为改善；同时加热面传热系数比夹套加热高20%，蒸氨充分，提高了铜的利用率，节省煤炭资源，在更加符合环保要求的同时也降低了生产成本。综上，采用新型复式离心薄膜蒸发器制备碱式碳酸铜较传统的方法工艺流程短，反应时间短，杂质含量低，损耗少，污染小，成本低。
图1是本发明新型复式离心薄膜蒸发器的结构示意 图2是本发明采用新型复式离心薄膜蒸发器制备碱式碳酸铜的工艺流程图。
图1中，伺服电机1，减速机2，机封3，蒸汽处置室4，尾汽收集口 5，二次蒸汽回收口 6，冷凝器7，送料泵8，送料阀9，物料进口 10，真空泵11，蒸汽出口 12，冷凝水出口 13，螺杆送料器14，汽液过滤器15，汽液分离器16，布料器17，蒸发室18，夹套19，滑动刮板20，转轴21，转架22，锥形出料室23，支撑架24，底封头25，试样采集器26，试样采集阀27，出料阀28。
具体实施例方式图1所示为本发明采用的复式离心薄膜蒸发器，包括伺服电机减速机传动系统、蒸汽处置室4、蒸发室18、锥形出料室23，伺服电机减速机传动系统位于蒸发器的上端，包括伺服电机1、减速机2和转轴21，减速机2的输出轴与转轴21连接，转轴21贯穿蒸汽处置室4、蒸发室18、锥形出料室23，减速机下端与蒸汽处置室4相连，减速机与蒸汽处置室4之间设置机封3 ;蒸汽处置室4内设有安装于转轴上的汽液过滤器15和汽液分离器16，汽液过滤器15位于汽液分离器16上方，汽液分离器16和汽液过滤器15将蒸汽处置室4由下而上分成三个区，形成由下而上的一区、二区、三区，在蒸汽处置室4的二区室壁上设有二次蒸汽回收口 6，在蒸汽处置室4的三区室壁上设有尾汽收集口 5 ;蒸汽处置室4的下端与蒸发室18相连，蒸发室18顶端设有布料器17，布料器17安装于转轴21上，布料器17外壁设有物料进口 10，蒸汽处置室4的二次蒸汽回收口 6依次经冷凝器7、送料泵8与物料进口 10连通；蒸发室18内设有夹套19，夹套19外壁设置有蒸汽出口 12和冷凝水出口 13，蒸汽出口 12位于夹套19上侧，冷凝水出口 13位于夹套19下侧，蒸汽出口 12和冷凝水出口13连通并依次经真空泵11、冷凝器7、送料泵8与物料进口 10连通，夹套19内侧为滑动刮板20，滑动刮板20安装在转架22上，转架22安装转轴21上；蒸发室18下端与锥形出料室23连接，锥形出料室23内设有支撑架24，支撑架24与转轴21的底端通过轴承连接，锥形出料室23的锥形出料口依次设置有底封头25和出料阀28，出料阀28 —侧连接试样采集器26，试样采集器26上设置试样采集阀27，出料阀28的另一侧连有螺杆送料器14，螺杆送料器14依次经冷凝器7、送料泵8与物料进口 10连通；汽液分离器16、汽液过滤器15、布料器17、滑动刮板20和转架22随转轴21作同步旋转运动。工作时，向蒸发器的 蒸发室夹套19内通入蒸汽，将含有铜氨化合物的滤液由物料进口 10进入布料器17，布料器17在伺服电机减速机传动系统带动下随转轴21旋转，将含有铜氨化合物的滤液连续均匀地呈膜状分布在蒸发室18内壁蒸发面上，从蒸发室18蒸发出的二次蒸汽上升至蒸汽处置室4 一区，先经安装在内的汽液分离器16将二次蒸汽挟带的液滴或泡沫分离，并使之回落到蒸发室18的蒸发面上，二次蒸汽进入蒸汽处置室4 二区后经二次蒸汽回收口 6进入冷凝器7，经冷凝器7冷凝后打开送料阀9由送料泵8打入物料进口 10后送入布料器17再次参与反应，蒸汽处置室4中没有从二次蒸汽回收口 6回收的蒸汽经汽液过滤器15后，根据比重差异将含有铜氨化合物的汽液混合体过滤并将较重的铜氨化合物的蒸汽和液体返回到汽液分离器16中，再回落到蒸发室18的蒸发面上，余下的二次蒸汽由尾汽收集口 5引出蒸发处置室并用冷凝罐收集，而呈膜状分布到蒸发室18内壁蒸发面上的含有铜氨化合物的液体在夹套19内热蒸汽作用下发生分解反应生成含碱式碳酸铜的混合料液，该混合料液同时被由转轴带动旋转的滑动刮板20连续均匀地在蒸发面上刮成厚薄均匀的液膜，并以螺旋状向下推进，经蒸发器底部的锥形出料室23排出，在通过出料阀28时，先打开在线试样采集器26的试样采集阀27取样检测，达到要求后开启出料阀28收集蒸发得到的混合料液，当检测不符合要求时关闭出料阀28，启动螺杆送料器14，将蒸发得到的混合料液送入冷凝器7，经冷凝后打开送料阀9由送料泵8打入物料进口 10，送入布料器17再次参与反应，直到符合要求；蒸发过程中蒸发室内的蒸汽及冷凝水分别从蒸发器的蒸汽出口 12和冷凝水出口 13经真空泵11打入冷凝器7，经冷凝后打开送料阀9由送料泵8打入物料进口 10，送入布料器17再次参与反应；生产结束后，开启与尾汽收集口 5相连的真空泵，将蒸发器内全部气体回收。下面参照附图1和附图2对本发明实施例作进一步说明。实施例1:
以标准阴极铜、液氨、纯度彡99.9%的二氧化碳为原料，生产工艺如下:
在20m3的带有冷却盘管的浓氨水制备槽中泵入15米3去离子水，开启液氨钢瓶阀门，使通入制备槽的液氨压力为0.2MPa，通氨气6小时，制备得到浓度为135g/L的浓氨水，关闭液氨钢瓶阀门；开启位于制备槽中但不与浓氨水相连通的冷却水管的阀门通入温度小于15°C的冷却水，然后打开二氧化碳钢瓶阀门，使通入的二氧化碳压力控制在0.2MPa，控制碳化度在80%，制得碳酸铵物质的量浓度为3.18mol/L的碳化氨水装入贮存容器；在直径1.5米、高度5米的化铜池中装入62.5X 103moI标准阴极铜板，从碳化氨水贮存容器中泵入3m3含有9.54X 103 mol碳酸铵的碳化氨水入化铜池，封闭化铜池盖，打开化铜池出气阀门，打开压缩空气进口阀，鼓入空气反应，鼓入的空气压力控制在1.01 X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空气12小时后，取样分析铜氨液中铜含量，此时铜液中铜离子浓度达120g/L时，关闭压缩空气进口阀,得到3 m3的铜氨液,然后向此铜氨液加入双氧水15 kg，反应6小时；开启化铜池出料泵，将铜氨料液泵入精密袋式过滤器，过滤掉化铜时产生的铜屑和含铁化合物杂质，滤液打入15m3贮液槽中，向化铜池内补充标准阴极铜，确保铜的物质的量为62.5X 103mol ；开启复式离心薄膜蒸发 器，通入蒸汽，使蒸汽的压力达到0.3MPa，将打入贮液槽的滤液打入蒸发器，流量计流量设置为0.4m3/h,开始进液、蒸氨，当检测到所得的料液中铜离子浓度小于15g/L时从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液；
在直径为I米的离心机垫入滤布后，启动离心机将蒸发产生的混合料液缓慢放入离心机，每次放入量200 kg，待混合料液中的母液甩尽后，用去离子水进行五次洗涤后洗涤液氯离子质量浓度为40ppm，关闭离心机出料，母液和前三次洗涤液合并注入化铜池，最后两次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备槽制备成浓度为85 135g/L的浓氨水；将经离心机甩尽液体后得到的湿物料装入不锈钢盘，送入烘箱，烘箱温度为在6(T10(TC，烘到物料含水(2%时出料；烘干后的物料粉碎、100目过筛、分析、称重、包装，即得到高纯碱式碳酸铜，经检测，产出碱式碳酸铜重量为572.7 kg，所得产品的碱式碳酸铜含量为55%，直收率为87.5%，铁的质量浓度为8ppm，铅未检出。实施例2
以标准阴极铜、液氨、纯度彡99.9%的二氧化碳为原料，生产工艺如下:
在20m3的带有冷却盘管的浓氨水制备槽，泵入15米3去离子水，开启液氨钢瓶阀门，使通入制备槽的液氨压力为0.15MPa，通氨气7小时，制备得到浓度为120g/L的浓氨水，关闭液氨钢瓶阀门；开启位于制备槽中但不与浓氨水相连通的冷却水管的阀门通入温度小于150C的冷却水，然后打开二氧化碳钢瓶阀门，控制通入二氧化碳的压力在0.15MPa，碳化度在100%，制得碳酸铵物质的量浓度为3.53mol/L的碳化氨水装入贮存容器；在直径1.5米、高度5米的化铜池中装入62.5X 103moI标准阴极铜板，从碳化氨水贮存容器中泵入3.5m3含有12.36X IO3 mol碳酸铵的碳化氨水入化铜池，封闭化铜池盖，打开化铜池出气阀门，打开压缩空气进口阀，鼓入空气反应，鼓入的空气压力控制在1.01 X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空气8小时后，此时检测到铜液中铜离子浓度达95g/L时，关闭压缩空气进口阀，得到3.5 m3的铜氨液，加入双氧水25 kg，反应4小时；开启化铜池出料泵，将铜氨料液泵入精密袋式过滤器,过滤掉化铜时产生的铜屑和含铁化合物杂质,滤液打入15m3贮液槽中，向化铜池内补充标准阴极铜，确保铜的物质的量为62.5X 103moI ；
开启复式离心薄膜蒸发器，使蒸汽的压力达到0.4MPa，将打入贮液槽的滤液打入蒸发器，流量计流量设置为0.6m3/h，开始进液、蒸氨，当检测到所得的料液中铜离子浓度小于15g/L时从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液；
在直径为I米的离心机垫入滤布后，启动离心机将蒸发产生的混合料液缓慢放入离心机，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩尽后，用去离子水进行五次洗涤后洗涤液氯离子质量浓度为50ppm，关闭离心机出料，母液和前三次洗涤液合并注入化铜池，最后两次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备槽制备成浓度为85 135g/L的浓氨水；将经离心机甩尽液体后得到的湿物料装入不锈钢盘，送入烘箱，烘箱温度控制在6(T10(TC，烘到物料含水< 2%时出料；烘干后的物料粉碎、100目过筛、分析、称重、包装，即得到高纯碱式碳酸铜，经检测，产出碱式碳酸铜重量为509 kg，所得产品的碱式碳酸铜铜含量为55%，直收率为84.2%，铁的质量浓度为9ppm，铅未检出。实施例3
以标准阴极铜、液氨、纯度彡99.9%的二氧化碳为原料，生产工艺如下:
在20m3的带有冷却盘管的浓氨水制备槽，泵入15米3去离子水，开启液氨钢瓶阀门，使通入制备槽的液氨压力 为0.1MPa，通氨气7小时，制备得到浓度为85g/L的浓氨水，关闭液氨钢瓶阀门；开启位于制备槽中但不与浓氨水相连通的冷却水管的阀门通入温度小于15°C的冷却水，然后打开二氧化碳钢瓶阀门，使通入的二氧化碳压力控制在0.1MPaj^化度控制在140%，制得碳酸铵物质的量浓度为3.5mol/L的碳化氨水装入贮存容器；在直径1.5米、高度5米的化铜池中装入62.5X 103moI标准阴极铜板，从碳化氨水贮存容器中泵入3.5m3含有12.25X 103 mol碳酸铵的碳化氨水入化铜池，封闭化铜池盖，打开化铜池出气阀门，打开压缩空气进口阀，鼓入空气反应，鼓入的空气压力控制在1.01 X IO5Pa IOXlO5Pa,鼓空气10小时后，此时检测到铜液中铜离子浓度达85g/L时，关闭压缩空气进口阀，得到3.5 m3的铜氨液，加入双氧水28 kg，反应2小时；开启化铜池出料泵，将铜氨料液泵入精密袋式过滤器，过滤掉化铜时产生的铜屑和含铁化合物杂质,滤液打入15m3贮液槽中，向化铜池内补充标准阴极铜，确保铜的物质的量为62.5X 103moI ；
开启复式离心薄膜蒸发器，使蒸汽的压力达到0.1MPa,将打入贮液槽的滤液打入蒸发器，流量计流量设置为lm3/h，开始进液、蒸氨，当检测到所得的料液中铜离子浓度小于15g/L时从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液；
在直径为I米的离心机垫入滤布后，启动离心机将蒸发产生的混合料液缓慢放入离心机，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩尽后，用去离子水进行五次洗涤后洗涤液氯离子质量浓度检测为60ppm，关闭离心机出料，母液和前三次洗涤液合并去化铜池，最后两次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备槽制备成浓度为85 135g/L的浓氨水；将经离心机甩尽液体后得到的湿物料装入不锈钢盘，送入烘箱，烘箱温度控制在6(T10(TC，烘到物料含水(2%时出料；烘干后的物料粉碎、100目过筛、分析、称重、包装，即得到高纯碱式碳酸铜，经检测，产出碱式碳酸铜重量为445.5 kg，所得产品的碱式碳酸铜铜含量为55.1%，直收率为82.35%，铁的质量浓度为9ppm，铅未检出。实施例4
以标准阴极铜、液氨、纯度彡99.9%的二氧化碳为原料，生产工艺如下:
在20m3的带有冷却盘管的浓氨水制备槽，泵入10米3去离子水，开启液氨钢瓶阀门，使通入制备槽的液氨压力为0.05MPa，通氨气7小时，制备得到浓度为85g/L的浓氨水，关闭液氨钢瓶阀门；开启位于制备槽中但不与浓氨水相连通的冷却水管的阀门通入温度小于15°C的冷却水，然后打开二氧化碳钢瓶阀门，使通入的二氧化碳压力控制在0.05MPa，碳化度控制在80%，制得碳酸铵物质的量浓度为2mol/L的碳化氨水装入贮存容器；在直径1.5米、高度5米的化铜池中装入62.5X 103moI标准阴极铜板，从碳化氨水贮存容器中泵入3.5m3含有7X103 mol碳酸铵的碳化氨水入化铜池，封闭化铜池盖，打开化铜池出气阀门，打开压缩空气进口阀，鼓入空气反应，鼓入的空气压力控制在1.01 X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空气5小时后，此时检测到铜液中铜离子浓度达85g/L时，关闭压缩空气进口阀，得到3.5m3的铜氨液，加入双氧水3.5 kg,反应2小时；开启化铜池出料泵，将铜氨料液泵入精密袋式过滤器,过滤掉化铜时产生的铜屑和 含铁化合物杂质,滤液打入15m3贮液槽中，向化铜池内补充标准阴极铜，确保铜的物质的量为62.5X 103moI ；
开启复式离心薄膜蒸发器，使蒸汽的压力达到0.05Mpa，将打入贮液槽的滤液打入蒸发器，流量计流量设置为0.05m3/h,开始进液、蒸氨，当检测到所得的料液中铜离子浓度小于15g/L时从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液；
在直径为I米的离心机垫入滤布后，启动离心机将蒸发产生的混合料液缓慢放入离心机，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩尽后，用去离子水进行五次洗涤后洗涤液氯离子质量浓度检测为40ppm，关闭离心机出料，母液和前三次洗涤液合并去化铜池，最后两次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备槽制备成浓度为85 135g/L的浓氨水；将经离心机甩尽液体后得到的湿物料装入不锈钢盘，送入烘箱，烘箱温度控制在6(T10(TC，烘到物料含水(2%时出料；烘干后的物料粉碎、100目过筛、分析、称重、包装，即得到高纯碱式碳酸铜，经检测，产出碱式碳酸铜重量为440.5 kg，所得产品的碱式碳酸铜铜含量为55.0%，直收率为
82.15%，铁的质量浓度为9ppm，铅未检出。实施例5
以标准阴极铜、液氨、纯度彡99.9%的二氧化碳为原料，生产工艺如下:
在20m3的带有冷却盘管的浓氨水制备槽，泵入14米3去离子水，开启液氨钢瓶阀门，使通入制备槽的液氨压力为0.1MPa，通氨气7小时，制备得到浓度为102g/L的浓氨水，关闭液氨钢瓶阀门；开启位于制备槽中但不与浓氨水相连通的冷却水管的阀门通入温度小于15°C的冷却水，然后打开二氧化碳钢瓶阀门，使通入的二氧化碳压力控制在0.2MPa，碳化度控制在120%，制得碳酸铵物质的量浓度为3.6mol/L的碳化氨水装入贮存容器；在直径1.5米、高度5米的化铜池中装入62.5 X 103mol标准阴极铜板，从碳化氨水贮存容器中泵入3.2m3含有11.52 X IO3 mol碳酸铵的碳化氨水入化铜池，封闭化铜池盖，打开化铜池出气阀门，打开压缩空气进口阀，鼓入空气反应，鼓入的空气压力控制在1.0l X IO5Pa 10 X IO5Pa,鼓空气10小时后，此时检测到铜液中铜离子浓度达95g/L时，关闭压缩空气进口阀，得到3.2m3的铜氨液，加入双氧水32 kg，反应3小时；开启化铜池出料泵，将铜氨料液泵入精密袋式过滤器,过滤掉化铜时产生的铜屑和含铁化合物杂质,滤液打入15m3贮液槽中，向化铜池内补充标准阴极铜，确保铜的物质的量为62.5X 103moI ；
开启复式离心薄膜蒸发器，使蒸汽的压力达到0.5Mpa，将打入贮液槽的滤液打入蒸发器，流量计流量设置为2m3/h，开始进液、蒸氨，当检测到所得的料液中铜离子浓度小于15g/L时从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液；
在直径为I米的离心机垫入滤布后，启动离心机将蒸发产生的混合料液缓慢放入离心机，每次放入200 kg，待混合料液中的母液甩尽后，用去离子水进行五次洗涤后洗涤液氯离子质量浓度检测为30ppm，关闭离心机出料，母液和前三次洗涤液合并去化铜池，最后两次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备槽制备成浓度为85 135g/L的浓氨水；将经离心机甩尽液体后得到的湿物料装入不锈钢盘，送入烘箱，烘箱温度控制在6(T10(TC，烘到物料含水(2%时出料；烘干后的物料粉碎、100目过筛、分析、称重、包装，即得到高纯碱式碳酸铜，经检测，产出碱式碳酸铜重量为450.5 kg，所得产品的碱式碳酸铜铜含量为55.3%，直收率为
83.35%，铁的质量尝试为8ppm，铅未检出。以上实施例均是本发明的较佳实施例，对于本领域的技术人员来说，在上述实施例的基础上作出简单的替 换均属于本发明权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器，所述复式离心薄膜蒸发器包括传动系统以及由上而下依次连接的蒸汽处置室、蒸发室、锥形出料室，传动系统包括伺服电机、减速机和转轴，减速机的输出轴与转轴连接，转轴贯穿蒸汽处置室、蒸发室、锥形出料室，其特征在于:所述蒸汽处置室内间隔设置有汽液过滤器和汽液分离器，汽液过滤器和汽液分离器安装于转轴上，蒸汽处置室外壁设置有尾汽收集口和二次蒸汽回收口，尾汽收集口位于汽液过滤器的上方，二次蒸汽回收口位于汽液过滤器和汽液分离器之间；所述蒸发室顶端设有布料器，布料器安装于转轴上，布料器外壁设有物料进口，所述二次蒸汽回收口依次经冷凝器、送料泵与物料进口连通，蒸发室内设有夹套，夹套外壁设置有蒸汽出口和冷凝水出口，所述蒸汽出口和冷凝水出口连通并依次经真空泵、冷凝器、送料泵与物料进口连通，夹套内壁为滑动刮板，贯穿蒸发室的转轴上间隔设有转架，滑动刮板安装在转架上，转架安装转轴上；所述锥形出料室内设有支撑架，支撑架与转轴的底端经轴承连接，锥形出料室的锥形出料口依次设有底封头和出料阀，出料阀一侧连接试样采集器，试样采集器上设有试样采集阀，出料阀的另一侧连接螺杆送料器，螺杆送料器依次经冷凝器、送料泵与物料进口连通。
2.根据权利要求1所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器，其特征在于:工作时，开启复式离心薄膜蒸发器，通入蒸汽，将步骤(4)所得的贮液容器中的滤液通过流量计进入蒸发器，滤液进入蒸发器的布料器，布料器由传动系统通过转轴带动旋转，将滤液分布在蒸发器的蒸发室内壁蒸发面上呈膜状分布，从蒸发室蒸发出的二次蒸汽先上升至蒸汽处置室内位于布料器和汽液分离器之间的区域，先经汽液分离器将二次蒸汽挟带的液滴或泡沫分离，并使之回落到蒸发室的蒸发面上，经汽液分离器分离后的二次蒸汽上升至蒸汽处置室内位于汽液过滤器和汽液分离器之间的区域后由二次蒸汽回收口经冷凝器进入布料器再次参与反应，蒸汽处置室内没有从二次蒸汽回收口回收的蒸汽经汽液过滤器后，较重的铜氨化合物的蒸汽和液体返回到汽液分离器再回落到蒸发室的蒸发面上，余下的二次蒸汽上升至蒸汽处置室内汽液过滤器上方的区域，再由尾汽收集口引出蒸发处置室并用冷凝罐收集；在蒸发面上的含有铜氨化合物的液体在通入的蒸汽作用下发生分解反应得到含有碱式碳酸铜的混合料液并被由传动系统通过转轴、转架带动旋转的滑动刮板在蒸发面上刮成液膜再从蒸发器底部的锥形出料室放出，在通过锥形出料室的出料阀时，先进行在线检测，达到要求后开启出料阀放出含有碱式碳酸铜的混合料液进入储料容器，不符合要求时关闭出料阀，启动螺杆送料器，将混合料液经冷凝器送入布料器再次参与反应，直到符合要求后放出含有碱式碳酸铜的混合料液进入储料容器。
3.一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)在制备容器内预先装入水，向制备容器内通入液氨，使制备容器内氨水浓度达85 135g/L，然后通入高纯二氧化碳制备碳化氨水，同时开启冷却水管阀门通水冷却，将得到的碳化氨水打入贮存容器； (2)将铜料装入化铜池中，由贮存容器向化铜池注入步骤(I)所得的碳化氨水； (3)封死化铜池盖，鼓入空气反应，当检测到铜氨液中铜离子浓度达85 120g/L时，停止鼓空气，向铜氨液中加入双氧水充分反应后出铜氨料液； (4)将步骤(3)所得的铜氨料液打入过滤器过滤，将滤液注入贮液容器； (5)开启复式离心薄膜蒸发器，通入蒸汽， 将步骤(4)所得的贮液容器中的滤液打入蒸发器，从蒸发器底部放出含有碱式碳酸铜的混合料液并打入储料容器； (6)启动离心机将步骤(5)得到的含有碱式碳酸铜的混合料液放入离心机，甩尽原有的液体后再用去离子水洗涤后出料； (7)将步骤(6)中离心机所出料装入烘箱，当物料含水<2%时出料； (8)将步骤(7)所得烘干后的物料粉碎，100目过筛，分析，称重，包装，得到高纯碱式碳酸铜。
4.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述步骤(I)中水的装入量为制备容器的1/2 3/4液位，向制备容器内通入液氨的压力为0.05 0.2MPa ;所述装入制备容器的水为去离子水；所述通入二氧化碳的压力为0.05 0.2MPa，碳化度控制在80 140% ;所述冷却水管中通入的冷却水的温度小于15°C。
5.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述步骤(2)中铜料的铜含量> 99.5% ;所述化铜池中的铜的物质的量大于注入化铜池中的碳化氨水所含的碳酸铵的物质的量。
6.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述步骤(3)中鼓入空气反应的时间为5 12小时，铜氨液中加入的双氧水的质量与铜氨液的体积比为I 10 kg /立方米，加入双氧水后的反应时间为2 6小时。
7.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述过滤器为精密袋式过滤器。
8.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述步骤(5)中蒸发器中通入蒸气的压力为0.05 0.5MPa，打入的滤液的流量为0.05 2m3/h。
9.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述步骤(6)中用离心机甩尽步骤(5)得到的含有碱式碳酸铜的混合料液中的原有液体后再用去离子水洗涤至少三次，直至洗涤液中的氯离子质量浓度小于或等于60ppm，甩出的原有液体和前三次洗涤液合并加入化铜池，三次洗涤后的洗涤液加入浓氨水制备容器制备成浓度为85 135g/L的浓氨水。
10.根据权利要求3所述的一种制备高纯碱式碳酸铜的方法，其特征在于:所述烘箱温度为 6(Tl00°C。
全文摘要
本发明公开了一种制备高纯碱式碳酸铜的复式离心薄膜蒸发器及方法，所述复式离心薄膜蒸发器的蒸汽处置室内设有汽液过滤器和汽液分离器，蒸汽处置室外壁设有尾汽收集口和二次蒸汽回收口，蒸发室顶端设有布料器，布料器外壁设有物料进口，二次蒸汽回收口依次经冷凝器、送料泵与物料进口连通；锥形出料室的出料阀一侧连接试样采集器，出料阀另一侧连接螺杆送料器，螺杆送料器依次经冷凝器、送料泵与物料进口连通，采用复式离心薄膜蒸发器制备高纯碱式碳酸铜的方法以纯铜、液氨、高纯二氧化碳为原料，先制备铜氨络合溶液，再通过复式离心薄膜蒸发器制得高纯碱式碳酸铜，缩短了生产周期，产品纯度更高，收率更高，生产成本更低。
文档编号C01G3/00GK103101956SQ20121055951
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月21日 优先权日2012年12月21日
发明者徐金章, 刘后传, 许明才 申请人:泰兴冶炼厂有限公司