教学单位 化学化工学院 学生学号 200992074027 编 号 本科毕业论文（设计）题目 年产5000吨硫酸铜的工艺设计 学生姓名 翟锐 专业名称 化学工程与工艺 指导教师 张孟民 2013年5月27日 目 录摘要1关键词1Abstracts1Keywords21.概述21.1硫酸铜的性质21.2硫酸铜的用途及发展前景21.3碱式碳酸铜31.4硫酸铜的制备方法简介31.4.1 利用氧化铜矿制硫酸铜41.4.2 酸浸出法41.4.3 酸浸直接法51.4.4 酸浸转化法51.4.5 氨浸出法61.4.6 溶铜沉铁酸浸化学浓缩法61.4.7 酸浸-萃取法71.5硫酸铜的包装贮运72.硫酸铜生产中的除铁法72.1 黄铵铁矾法除铁72.2 氢氧化铁沉淀除铁法82.3 一步结晶除铁法83.工艺介绍及设备93.1工艺流程图93.2颚式破碎机103.3雷蒙磨104.工艺计算114.1物料衡算114.1.1每班所需生产硫酸铜的质量114.1.2每班所需处理的碱式碳酸铜矿的质量12 4.1.3每班所需水和硫酸的质量124.2 反应体积的计算134.3 的计算（滤饼体积与滤液体积之比）134.3.1每班处理滤饼的体积13 4.3.2每班生产的硫酸铜的质量134.3.3 每班需处理的滤液的体积144.4 的计算（过滤介质的当量滤液体积）144.5 比阻r的计算（单位厚度滤饼的阻力）144.6 K值的计算（过滤常数由物料特性及过滤压强差所决定）144.7 的计算（获得体积为的滤液所需的虚拟过滤时间）154.8 所需过滤面积和板框数的计算155.板框压滤机的选型及材料156.板框压滤机的主要结构尺寸和计算结果16结束语17参考文献18谢 辞19年产5000吨硫酸铜工艺设计板框压滤机的设计 摘 要:硫酸铜是一种很重要的无机化工原料，在纺染、电镀、医药等方面都有很大的用途。设计中采用含铜量为20.02%的碱式碳酸铜矿为原料来生产硫酸铜。着重进行过滤工序中的板框压滤机的工艺设计，通过控制条件制得纯度较高的硫酸铜饱和溶液，再经过除杂、结晶工序得到产品。在过滤工序中控制温度在40左右，采用间歇操作的方法制得硫酸铜饱和溶液。通过物料衡算，进行设备选型及板框压滤机工艺尺寸的计算，设计出符合要求的板框压滤机。 关键词:硫酸铜 除铁 搅拌机 工艺设计 板框压滤机The process design of Cupric sulfate of 5000 tons per Yearthe process design of plate and frame filter pressAbstracts：Copper sulfate is a kind of important inorganic chemical raw materials, the spinning dyeing, electroplating and pharmaceutical have very big use. This paper reviews the general situation of the development of production technology of copper sulfate, purpose and the product market analysis, Outlines the iron removal method of copper sulfate is commonly used in industry production, mainly explores the technical design of the annual output of five thousand tons of copper sulfate. In the design of the copper content of 20.02% alkali type copper carbonate as raw material to produce copper sulfate. Filtering process emphatically in the process design of the plate and frame filter press by controlling the conditions to produce high purity saturated solution of copper sulfate, to get the goods after removing impurity, crystallization process. In the filtering process control temperature around 40 , copper sulfate, using intermittent operation method, the saturated solution. Through the material balance, equipment selection and the calculation of the size of plate and frame filter press process, plate and frame filter press is designed to meet the requirements. Keywords: Copper sulfate In addition to iron A blender Process design Plate and frame filter press 1. 概 述1.1 硫酸铜的性质硫酸铜（CuSO45H2O），俗称胆矾或蓝矾，英文名称为Copper sulfate;blue vitriol;Roman vitriol，蓝色三斜晶系晶体，密度为2286103kg/m3，分子量为24968，易溶于水，其水溶液呈微酸性，也溶于稀乙醇，不溶于无水乙醇，液氨。当加热到45时开始失去一个结晶水，102时失去二个结晶水，加热到113时失去四个结晶水，加热到258时失去全部结晶水而成浅白色无水硫酸铜粉。当加热到650时，即分解为氧化铜（黑色粉末）： 2CuSO4 =2CuO+2SO2+O21.2 硫酸铜的用途及发展前景硫酸铜是一种重要的化工产品，有广泛的用途。染料工业中用作生产含铜单偶氮染料，如活性艳蓝，活性紫；医药工业直接或间接地用作收敛剂和生产异烟肼、乙胺嘧啶的辅助原料；涂料工业用于油酸铜作为船底防污漆的毒害剂；电镀工业中用于硫酸盐镀铜和宽温度全光亮酸性镀铜离子添加剂；食品工业中用作抗微生物剂，营养增补剂；农业上用作杀虫剂及含铜农药；在地质矿山工业中，用于选矿。由于硫酸铜有着如此广泛的用途，据分析，近年来硫酸铜在国内市场一直比较紧销，价格也逐渐上涨。此外，随着复微肥工业的发展，也需大量使用硫酸铜，使硫酸铜供求矛盾更加突出。国内目前虽然有许多家硫酸铜生产厂家， 但由于我国是一个铜资源比较短缺的国家，生产受到限制，传统上以有限铜资源为原料生产硫酸铜的方法，其产品已远远不能满足市场日益增加的需求。人们正将注意力转向用铜矿来制取硫酸铜。1.3 碱式碳酸铜化学式为Cu2(OH)2CO3，又名孔雀石（主要成分是Cu2(OH)2CO3，非纯净物），英文名：Basic cupric carbonate，是一种名贵的矿物宝石，属于碱式碳酸盐，是盐的一种。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质，又称铜锈(铜绿）。在空气中加热会分解为氧化铜、水和二氧化碳。铜绿（铜锈）也是碱式碳酸铜（主要成分是Cu2(OH)2CO3，非纯净物）。由溶液中所得沉淀物初显绿色，放置后在溶液中变成暗绿色，它不溶于水，溶于酸。却溶于氰化物、铵盐和碱金属碳酸盐水溶液而形成铜的络合物；深天蓝色很亮的单斜系晶体，或紧密的结晶团状物。它不溶于水，溶于氨水和热而浓的碳酸氢钠溶液而成蓝色。美观的绿色粉末状晶体，加热至220时分解。不溶于水和乙醇，可溶于氨水生成二价铜的氨配合物。溶于酸形成相应的铜盐，溶于氰化物、氨水、铵盐和碱金属碳酸盐的水溶液中，形成铜的配合物。在水中煮沸或在强碱溶液中加热时则可生成褐色的氧化铜。可与硫化氢反应生成硫化铜。在自然界中以孔雀石的形式存在。在空气中长时间放置，则吸湿并放出二氧化碳，慢慢的变为绿色的孔雀石。在自然界则以蓝铜矿的形式存在。1.4 硫酸铜的制备方法简介 利用表1铜矿石生产硫酸铜，因其物相成分不同而采用不同的工艺条件。一般而言，上述矿石按其地质形成、化学性质及工艺性质可分为四大类：A.自然铜；B.硫化铜矿（黄铜矿、砷黝铜矿、硫砷铜矿）；C.次生硫化铜矿（辉铜矿、斑铜矿、铜蓝、黝铜矿）；D.氧化铜矿（孔雀石）。A.类矿石为稀酸难溶铜；B和C类矿石为稀酸不溶铜；D类矿石为稀酸易溶铜。利用B和C两类矿石制硫酸铜，一般是采取硫酸化或氧化焙烧，将不溶铜转变为水溶性硫酸铜和稀酸易溶的氧化铜。而对D类矿石则用酸浸，铁粉置换制取粗铜，然后入炉氧化焙烧转变成氧化铜，制成氧化铜后再酸浸除杂，蒸发、结晶得硫酸铜。还有一些方法是在上述方法的基础上经过改良的催化氧化溶解法。表1 常见的含铜矿物矿 物 分子式 成 分（ %） Cu Fe S As Sb1硫化矿辉铜矿 Cu2S 79.9 20.1铜 蓝 CuS 66.5 33.5黄铜矿 CuFeS2或Cu2SFe2S3 34.6 30.5 34.9斑铜矿 Cu3FeS3 或 3Cu2S Fe2S3 55.6 16.3 25.1 斜方硫砷铜矿 Cu3AsS4 或 3Cu2S As2S5 48.4 32.6 19.0黝铜矿 Cu2SbS2 或 3Cu2S Sb2S3 46.7 23.5 29.8砷黝铜矿 Cu2AsS3或Cu2S As2S3 52.7