Производство медного купороса технология

Обновлено: 19.09.2024

Производства медного купороса , кооперирующиеся с медеплавильными заводами, потребляют в качестве сырья медистый материал ( например, белый матт), превращаемый в окись меди и серную кислоту. Так как медеплавильные заводы выбрасывают в качестве отхода большие количества низкопроцентного сернистого газа, то использование его для производства медного купороса взамен серной кислоты представляет значительный интерес. [2]

Производство медного купороса из медного лома делится на три стадии: 1) получение гранулированной меди; 2) получение раствора сульфата меди; 3) кристаллизация и сушка медного купороса. [3]

Производство медного купороса растворением окиси меди в серной кислоте базируется на окиси меди, получаемой из полупродуктов и отходов медеплавильных заводов. [4]

Производство медного купороса оснащено большим количеством механизмов, требующих при обращении с ними осторожности и строгого соблюдения правил техники безопасности. [5]

Производство медного купороса из медного лома делится на три стадии: 1) получение гранулированной меди; 2) получение раствора сульфата меди; 3) кристаллизация и сушка медного купороса. [6]

Производства медного купороса , кооперирующиеся с медеплавильными заводами, потребляют в качестве сырья медистый Материал ( например белый матт), превращаемый в окись меди и серную кислоту. Так как медеплавильные заводы выбрасывают в качестве отхода большие количества низкопроцентного сернистого газа, то использование его для производства медного купороса взамен серной кислоты представляет значительный интерес. [7]

Производство медного купороса из медного лома делится на три стадии: 1) получение гранулированной меди; 2) получение раствора сульфата меди; 3) кристаллизация и сушка медного купороса. [8]

Способы производства медного купороса различаются по видам применяемого сырья. [9]

Способ производства медного купороса из окиси меди и сернистого газа без затраты серной кислоты весьма перспективен, но пока еще не применяется в промышленности. Отбросный сернистый газ, в случае необходимости, должен разбавляться воздухом. Это ускоряет процесс, так как концентрация SO2 в газе не имеет существенного значения, а увеличение содержания кислорода ускоряет реакцию. [10]

Способ производства медного купороса из окиси меди и сернистого газа основан на взаимодействии при 85 - 95 С суспензии окиси меди в водном растворе медного купороса со слабым сернистым газом, содержащим SO2 и кислород. [11]

Отходом производства медного купороса являются илы, скапливающиеся в резервуарах с производственными растворами. Количество илов составляет 1 - 2 % от перерабатываемой меди. [12]

Способ производства медного купороса из окиси меди и сернистого газа основан на взаимодействии при 85 - 95 суспензии окиси меди в водном растворе медного купороса со слабым сернистым газом, содержащим SCb и кислород. Отбросный сернистый газ, в случае необходимости, должен разбавляться воздухом. Это ускоряет процесс, так как концентрация SO2 в газе не имеет существенного значения, а увеличение содержания кислорода ускоряет реакцию. [13]

Отходом производства медного купороса является шлам ( стр. [14]

Способ производства медного купороса из окиси меди и сернистого газа основан на взаимодействии при 85 - 95 суспензии окиси меди в водном растворе медного купороса со слабым сернистым газом, содержащим SO2 и кислород. Отбросный сернистый газ, в случае необходимости, должен разбавляться воздухом. Это ускоряет процесс, так как концентрация SO2 в газе. [15]

В отсутствие окислителей, в частности кислорода воздуха, в. разбавленной серной кислоте медь практически не растворяется. Она с достаточной скоростью растворяется в горячей концентриро­ванной серной кислоте, но осуществлять этот процесс нерациональ­но, так как при этом половина затрачиваемой кислоты восстанав­ливается до SO2, окисляя медь в окись меди, которая и раство­ряется в серной кислоте, образуя медный купорос. Схема этого-- процесса может быть выражена следующими уравнениями реак­ций:

Си + H2S04 = СиО + Н20 + S02

Си + 2H2S04 = Си S04 + 2Н20 + S02

Очистка и грануляция медного лома

Чистая медь плавится при 1084°, а в присутствии примесей — при более низкой температуре. Примеси летучих металлов и окис­лов — металлический цинк, трехокиси мышьяка и сурьмы — уда­ляются при нагревании меди до ее расплавления. При расплавле­нии медь окисляется до закиси меди, устойчивой выше 1100°. За­кись меди накапливается на поверхности расплавленной мед№ В твердом (до 1200°) и в жидком (выше 1235°) виде и частично растворяется в меди, а затем вступает во взаимодействие с приме­сями, например:

Cu20 + Fe = FeO + 2Cu

По мере расходования растворенной закиси меди новые ее ко­личества переходят с поверхности в раствор, и медь подвергается дальнейшему окислению.

Образующиеся окислы железа, магния, кальция и других ме­таллов не растворимы в меди и переходят в шлак, всплывающий на поверхность металла. Вследствие взаимодействия закиси меди - в некоторыми окислами (например, с окисью железа с образова­нием феррита меди) часть ее также переходит в шлак и содержа­ние в нем СщО достигает 30—40%.

После окисления, ошлакования примесей металлов и удаления шлака температуру в печи немного снижают с целью окисления присутствующей в меди полусернистой меди: Cu2S + 2Cu20 6Cu + S02

В производстве медного купороса дальнейшая очистка меди не требуется, а присутствие в ней кислорода и двуокиси серы необхо­димо для получения пористых и пузыристых гранул. Растворимость газов в расплавленной меди возрастает с повышением темпера­туры. В твердой меди, нагретой даже до температуры плавления, растворимость газов незначительная. Процесс гранулирования с получением пузыристой и пористой меди основан на быстром вы­делении газов при внезапном охлаждении и затвердевании рас­плавленной меди. Это осуществляется выливанием ее тонкой стру­ей в холодную воду.

Растворение меди в серной кислоте (натравка)

При взаимодействии гранул меди с разбавленным раствором серной кислоты, содержащим также сульфат меди, в присутствии воздуха, кислород воздуха растворяется в кислоте, диффундирует К поверхности меди и окисляет ее до закиси меди:

4Cu + 02 = 2CusO

Закись меди растворяется в серной кислоте: Cu20 + H2S04 = Cu2S04 + Н20

Образующийся сульфат вакиси меди легко окисляется в суль­фат окиси меди:

2Cu2S04 + 2HaS04 + Os - 4CUS04 + 2H20

Общая скорость процесса лимитируется наиболее медленной его стадией — окислением меди до закиси меди. Это объясняется малой растворимостью кислорода и медленной его диффузией к поверхности гранул меди. Процесс значительно ускоряется, когда в растворе уже присутствует медный купорос. .В результате депо­ляризации

Cu + Cu2+ = 2Cu+

CuS04 восстанавливается медью до Cu2S04, а затем C112SO4 вновь окисляется растворенным кислородом до CuS04. Таким образом, медный купорос играет роль переносчика кислорода.

В присутствии металлической меди в растворе медного купороса одожет находиться лишь ничтожное количество одновалентной меди. Константа равновесия реакции Cu2++Cu 2Си+ при 25° /С=(Си+]2: [Cu2+]=0,62- Ю-6. В растворе, содержащем 50 е/л H2S04 и 32 е/л Си в виде CuS04, имеется только ~0,022 г/л одновалентной меди, т. е. меньше 0,1% от общего ее количества 30-32.

Повышение температуры, как и в других случаях, ускоряет химические реакции, но вызывает уменьшение растворимости кис­лорода, что замедляет окисление. Поэтому в натравочной башне поддерживают температуру не выше 80—85°. При этом на окисле­ние меди используется приблизительно 'Д кислорода, поступающего в башню с воздухом, расход которого составляет около 1000 нма На 1 т медного купороса.

Растворимость кислорода уменьшается с ростом концентрации CuS04 в растворе. Поэтому при повышении концентрации CUSO4 скорость растворения меди сначала увеличивается за счет катали­тического действия CuS04, а затем уменьшается вследствие недо­статка кислорода. Максимум скорости растворения наблюдается при концентраций 120 г/л CuS04 (для раствора, содержащего — 110 г/л H2S04) 33>84. Но даже при содержании в растворе 300 е/л CuS04 скорость растворения меди в 1,6 раза больше, чем в отсут­ствие медного купороса34. С увеличением концентрации серной кис­лоты растворимость кислорода в ней уменьшается, но усиливаются ее окислительные свойства. Поэтому повышение кислотности раствора вызывает не очень большое уменьшение скорости рас­творения меди — всего на 10% при повышении концентрации H2S04 е 2,5 до 20% 33. Растворение меди значительно ускоряется

В присутствии в растворе ионов железа вследствие деполяризации 4Fe2+ + 02 + 4Н+ = 4Fe3+ + 2Н20

TOC o "1-3" h z 2Cu + 4Fe3+ = 2Cu2+ + 4Fe2+

Ионы Fe2+ вновь окисляются в Fe3+ и служат, таким образом, 1

Катализатором процесса. Доля растворяющейся меди под дей - >

Ствием ионов Fe3+ в растворе, содержащем —110 г/л H2S04, 60 г/л?

CuS04 и 20—22 г/л FeS04, составляет около 60% от всего количе -

Ства меди, перешедшей в раствор34. j

Ионы железа попадают в циркулирующий при растворении меди j

Раствор с серной кислотой и вследствие растворения оставшихся 3

В меди примесей. Содержание сульфатов железа в растворе непре -

Технология минеральных солей (удо­Брений, пестицидов, промышленных со­лей, окислов и кислот)

Родентициды – средства защиты от грызунов

Родентициды это средства защиты от грызунов. Их применяют для уничтожения крыс, мышей и некоторых видов диких хомяков. Применять их в качестве уничтожителя начинают в том случае, если грызуны становятся стихийным …

Получение двуокиси хлора из хлорита натрия

При взаимодействии хлорита натрия с хлором происходит обра­зование хлористого натрия и выделяется двуокись хлора: 2NaC102 + С12 = 2NaCl + 2 СЮ2 Этот способ ранее был основным для получения двуокиси …

Схемы с двухступенчатой аммонизацией

На рис. 404 представлена схема производства диаммонитро - фоски (типа TVA). Фосфорная кислота концентрацией 40—42,5% Р2О5 из сборника 1 насосом 2 подается в напорный бак 3, из кото­рого она непрерывно …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Суть технологии в том, что при розливе струю очищенной от примесей меди разбивают на пять мелких струй. В зону падения струи меди подаются воздушно-водяные потоки, в результате чего получаются медные гранулы.

Из медеплавильного цеха полученные медные гранулы попадают в купоросный цех, где их загружают в специальный аппарат, туда же заливают серную кислоту, в которой они растворяются. Полученный раствор выгружается в центрифугу, проходит отжим, затем кристаллы попадают в сушильный барабан, и готово: полученный медный купорос можно отправлять на фасовку.

Медный купорос (медь сернокислая, сульфат меди (II) ) — неорганическое соединение, медная соль серной кислоты с формулой CuSO 4. Нелетучее вещество, не имеет запаха. В безводном виде — белый порошок, очень гигроскопичное. В виде кристаллогидратов — прозрачные негигроскопичные кристаллы различных оттенков синего с горьковато-металлическим вяжущим вкусом, на воздухе постепенно выветриваются (теряют кристаллизационную воду).

Сульфат меди(II) хорошо растворим в воде. Из водных растворов кристаллизуется голубой пентагидрат CuSO4·5H2O — медный купорос. Токсичность медного купороса для теплокровных животных относительно невысока, в то же время, он высокотоксичен для рыб.

Обладает дезинфицирующими, антисептическими, вяжущими свойствами. Применяется в медицине, в растениеводстве как антисептик, фунгицид или медно-серное удобрение.

Реакция гидратации безводного сульфата меди (II) экзотермическая и проходит со значительным выделением тепла.

Содержание

  • 1 Нахождение в природе
  • 2 Получение
    • 2.1 В промышленности
    • 2.2 В лабораторных условиях
    • 2.3 Очистка
      • 2.3.1 Глубокая очистка
      • 3.1 Строение кристаллогидрата
      • 3.2 Термическое воздействие
      • 3.3 Растворимость
      • 4.1 Электролитическая диссоциация
      • 4.2 Реакция замещения
      • 4.3 Реакция с растворимыми основаниями (щелочами)
      • 4.4 Сокращённое ионное уравнение (Правило Бертолле)
      • 4.5 Реакция обмена с другими солями
      • 4.6 Прочее

      Нахождение в природе

      В природе встречается в виде минералов халькантита (CuSO4·5H2O), халькокианита (CuSO4), бонаттита (CuSO4·3H2O), бутита (CuSO4·7H2O) и в составе некоторых других минералов.

      Получение

      В промышленности

      В промышленности загрязненный сульфат меди(II) получают растворением меди и медных отходов в разбавленной серной кислоте H2SO4 при продувании воздуха:

      растворением оксида меди(II) CuO в H2SO4:

      сульфатизирующим обжигом сульфидов меди и как побочный продукт электролитического рафинирования меди.

      В лабораторных условиях

      В лаборатории CuSO4 можно получить действием концентрированной серной кислоты на медь при нагревании:

      температура не должна превышать 60 °С, при большей температуре в значительных количествах образуется побочный продукт — сульфид меди(I):

      Также в лабораторных условиях сульфат меди (II) может быть получен реакцией нейтрализации гидроксида меди(II) серной кислотой, для получения сульфата меди высокой чистоты используют соответственно чистые реактивы:

      Чистый сульфат меди может быть получен следующим образом. В фарфоровую чашку наливают 120 мл дистиллированной воды, прибавляют 46 мл химически чистой серной кислоты плотностью 1,8 г/см 3 и помещают в смесь 40 г чистой меди (например, электролитической). Затем нагревают до 70—80 °С и при этой температуре в течение часа постепенно, порциями по 1 мл, прибавляют 11 мл конц. азотной кислоты. Если медь покроется кристаллами, прибавить 10—20 мл воды. Когда реакция закончится (прекратится выделение пузырьков газа), остатки меди вынимают, а раствор упаривают до появления на поверхности пленки кристаллов и дают остыть. Выпавшие кристаллы следует 2—3 перекристаллизовать из дистиллированной воды и высушить.

      Очистка

      Очистить загрязненный или технический сульфат меди можно перекристаллизацией — вещество растворяется в кипящей дистиллированной воде до насыщения раствора, после чего охлаждается до приблизительно +5 °С. Полученный осадок кристаллов отфильтровывается. Однако даже многократная перекристаллизация не позволяет избавиться от примеси соединений железа, которые являются наиболее распространенной примесью в сульфате меди.

      Для полной очистки медный купорос кипятят с диоксидом свинца PbO2 или пероксидом бария BaO2, пока отфильтрованная проба раствора не покажет отсутствия железа. Затем раствор фильтруют и упаривают до появления на поверхности пленки кристаллов, после чего охлаждают для кристаллизации.

      Глубокая очистка

      Существует более сложный способ очистки, позволяющий получить сульфат меди особой чистоты, с содержанием примесей около 2·10 -4 %.

      Для этого готовится водный, насыщенный при 20°С раствор сульфата меди (вода используются только бидистиллированная). В него добавляют перекись водорода в количестве 2-3 мл 30 % раствора на 1 литр, перемешивают, вносят свежеосаждённый основной карбонат меди в количестве 3-5 грамм, нагревают и кипятят 10 минут для разложения H2O2.

      Затем раствор охлаждают до 30—35 °С, фильтруют и приливают 15 мл 3%-ного раствора диэтилдитиокарбамата натрия и выдерживают в мешалке три-четыре часа не понижая температуры. Далее раствор быстро процеживают от крупных хлопьев комплексов и вносят активированный уголь БАУ-А на полчаса при перемешивании. Затем раствор следует отфильтровать вакуумным методом.

      После промывки кислотами медь снова моют водой и растворяют в 15—20%-ной серной кислоте (ОСЧ 20-4) без её большого избытка с добавлением перекиси водорода (ОСЧ 15-3). После прохождения реакции полученный кислый раствор сульфата меди кипятят для разложения избытка перекиси и нейтрализуют до полного растворения вначале выпавшего осадка перегнанным 25%-ным раствором аммиака (ОСЧ 25-5) или приливают раствор карбоната аммония, очищенного комплексно-адсорбционным методом до особо чистого.

      После выстаивания в течение суток раствор медленно фильтруют. В фильтрат добавляют серную кислоту (ОСЧ) до полного выпадения голубовато-зелёного осадка и выдерживают до укрупнения и перехода в зелёный основной сульфат меди. Зелёный осадок выстаивают до компактности и тщательно промывают водой до полного удаления растворимых примесей. Затем осадок растворяют в серной кислоте, фильтруют, устанавливают рН=2,5—3,0 и перекристаллизовывают два раза при быстром охлаждении, причем при охлаждении раствор каждый раз перемешивают для получения более мелких кристаллов сульфата меди. Выпавшие кристаллы переносят на воронку Бюхнера и удаляют остатки маточного раствора с помощью водоструйного насоса. Третья кристаллизация проводится без подкисления раствора с получением чуть более крупных и оформленных кристаллов.

      Физические свойства

      Пентагидрат сульфата меди (II) (медный купорос) — синие прозрачные кристаллы триклинной сингонии. Плотность 2,284 г/см 3 . При температуре 110 °С отщепляется 4 молекулы воды, при 150 °С происходит полное обезвоживание.

      Строение кристаллогидрата

      Структура медного купороса приведена на рисунке. Как видно, вокруг иона меди координированы два аниона SO4 2− по осям и четыре молекулы воды (в плоскости), а пятая молекула воды играет роль мостиков, которые при помощи водородных связей объединяют молекулы воды из плоскости и сульфатную группу.

      Термическое воздействие

      При нагревании пентагидрат последовательно отщепляет две молекулы воды, переходя в тригидрат CuSO4·3H2O (этот процесс, выветривание, медленно идёт и при более низких температурах [в том числе при 20—25 °С]), затем в моногидрат (при 110 °С) CuSO4·H2O, и выше 258 °C образуется безводная соль.

      Выше 650 °C становится интенсивным пиролиз безводного сульфата по реакции:

      Растворимость

      Растворимость сульфата меди (II) по мере роста температуры проходит через плоский максимум, в течение которого растворимость соли почти не меняется (в интервале 80—200 °C). (см. рис.)

      Как и все соли, образованные ионами слабого основания и сильной кислоты, сульфат меди (II) гидролизуется, (степень гидролиза в 0,01 М растворе при 15 °C составляет 0,05 %) и даёт кислую среду (pH указанного раствора 4,2). Константа диссоциации составляет 5⋅10 −3 .

      Химические свойства

      Электролитическая диссоциация

      CuSO4 — хорошо растворимая в воде соль и сильный электролит, в растворах сульфат меди(II) так же, как и все растворимые соли, диссоциирует в одну стадию:

      Реакция замещения

      Реакция замещения возможна в водных растворах сульфата меди с использованием металлов активнее меди, стоящих левее меди в электрохимическом ряду напряжения металлов:

      Реакция с растворимыми основаниями (щелочами)

      Сульфат меди(II) реагирует с щелочами с образованием осадка гидроксида меди(II) голубого цвета:

      Сокращённое ионное уравнение (Правило Бертолле)

      Реакция обмена с другими солями

      Сульфат меди вступает также в обменные реакции по ионам Cu 2+ и SO4 2-

      Прочее

      С сульфатами щелочных металлов и аммония образует комплексные соли, например, Na2[Cu(SO4)2]·6H2O.

      Читайте также: