专利名称：一种分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明属于湿法冶金技术领域，特别是提供了一种分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工艺及设备。
背景技术：
以阳极泥为原料提取希贵金属的生产过程中，需要首先对阳极泥中的铜进行浸出回收，通常采用酸浸分铜的方法，即用10 300g/L的硫酸对经过回转窑硫酸化焙烧后的 阳极泥渣进行浸提，铜的浸出率> 98%。浸提液经板框压滤后，得到浄化后的分铜液中含铜5 50g/L。分铜液中铜的回收处理通常采用以下几种方法①铁粉置換，由于分铜液含有大量的酸，该エ艺会消耗大量的鉄粉，处理费用高，且大量铁离子进入废水当中，导致废水处理成本升高分铜液开路处理，浓缩结晶制取饲料级五水硫酸铜或制取碱式碳酸铜，由于分铜液中杂质较多，得到的硫酸铜晶体或碱式碳酸铜纯度低，附加值低；③经净化处理后，可返电解车间，通过电解，将分铜液中的铜转变成阴极铜，但是由于分铜液中铜含量较低且浓度不稳定，得到的阴极铜纯度不高，通常为95%左右，为提高阴极铜质量，需要对分铜液(尤其是含铜量低于10g/L的铜电解贫液)进行浓缩处理，提高铜的含量，同时，选择性地去除分铜液中其它元素(如硒、碲、神、锑、铋等)后再进行电解，可提高阴极铜的质量。分铜液及铜电解贫液中含有较高浓度的硫酸(10 300g/L)，通常采用蒸发浓缩的方法，这种浓缩方法的缺点是能耗大、温度高、腐蚀性强、设备投资大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工艺及设备，克服了能耗大、温度高、腐蚀性强、设备投资大等不足。采用双级纳滤膜分离设备对分铜液及铜电解贫液进行浓缩处理，经过浓缩后的分铜液和铜电解贫液进行电解，可得到的高纯度阴极铜。膜法エ艺与传统蒸发浓缩处理工艺相比，操作温度低，无相变，腐蚀小，可大大节约一次性设备投资和运行费用，并且膜法设备具有占地少，效率高，效果稳定可靠等优点，具有广阔的应用前景。本发明的分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工艺包括步骤(I)预处理分铜液及铜电解贫液经过滤精度为I 20 μ m的过滤器过滤处理，除去其中固体杂质后，进入ー级纳滤循环罐I待用。一级纳滤循环罐I内的物料温度維持在5 70°C之间。(2) ー级膜浓缩ー级膜浓缩的目的是将分铜液及铜电解贫液中的硫酸铜进行富集浓缩，达到电解所需要的硫酸铜浓度。一级膜浓缩在ー级纳滤膜系统内完成，一级膜堆5进ロ压力維持在O. I 12. OMPa之间，一级膜堆5进ロ的物料温度维持在5 70°C之间。(3)ニ级膜浓缩一级膜浓缩的渗透液中含有较高浓度的铜，ニ级膜浓缩的目的是将ー级含铜渗透液进行ニ级膜浓縮，回收其中的铜。
ニ级膜浓缩在ニ级纳滤膜系统内完成，ニ级膜堆13进ロ压力维持在O. I 12. OMPa之间，ニ级膜堆13进ロ的物料温度维持在5 70°C之间。ニ级膜系统浓缩液回流至一级纳滤循环罐I中继续进行浓缩处理。ニ级膜浓缩得到的滲透液成分为硫酸，并含有神、硒、碲杂质，集中进行处理；(4)后续エ序经过ー级膜浓缩得到的浓缩液，进入电解槽，通电电解，可得到高纯度的阴极铜，电解贫液回流到一级纳滤循环罐I中进行继续浓縮。该エ艺采用双级纳滤膜分离设备。实现本发明分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工的设备为双级纳滤膜分离设备，包括一级纳滤膜系统、ニ级纳滤膜系统、一级纳滤循环罐I、浓缩液收集罐8、ニ级纳滤循环罐9、废酸回收罐16。 其中，一级纳滤膜系统包括ー级供料泵2、ー级保安过滤器3、ー级高压泵4、ー级膜堆5、ー级浓缩侧回流调节阀6、ー级浓缩侧调节阀7。ニ级纳滤膜系统包括ニ级供料泵10、ニ级保安过滤器11、ニ级高压泵12、ニ级膜堆13、ニ级浓缩侧回流调节阀14、ニ级浓缩侧调节阀15。一级纳滤膜系统中，一级纳滤循环罐I、ー级供料泵2、ー级保安过滤器3依次相连；ー级保安过滤器3出ロ与ー级高压泵4入口连接，ー级高压泵4出ロ与一级膜堆5进ロ连接；一级膜堆5浓缩侧出ロ分别与ー级浓缩侧回流调节阀6和ー级浓缩侧调节阀7的一段连接，ー级浓缩侧回流调节阀6的另一端与ー级保安过滤器3和ー级高压泵4的中间管道连接，ー级浓缩侧调节阀7的另一端连接至浓缩液收集罐8 ; 一级膜堆5渗透侧出口与ニ级纳滤循环罐9连接。ニ级纳滤膜系统中，ニ级纳滤循环罐9、ニ级供料泵10、ニ级保安过滤器11依次相连；ニ级保安过滤器11出口与ニ级高压泵12入口连接，ニ级高压泵12出口与ニ级膜堆13进ロ连接；ニ级膜堆13浓缩侧出口分别与ニ级浓缩侧回流调节阀14和ニ级浓缩侧调节阀15的一段连接，ニ级浓缩侧回流调节阀14的另一端与ニ级保安过滤器11和ニ级高压泵12的中间管道连接，ニ级浓缩侧调节阀15的另一端连接至一级纳滤循环罐I ;ニ级膜堆13渗透侧出口与废酸回收罐16连接。所述的ー级纳滤膜系统中的一级膜堆5由压カ容器(或称膜売)、膜组件以及相关的管道管件组成。单支压力容器内串联几支膜组件，称为几芯；膜堆内串联几支压カ容器称为几段。其中，一级膜堆5中的压カ容器为I 7芯，压カ容器的排列方式为平行排列或圣诞树结构2 7段串联排列。膜组件规格为2540或4040或8040。所述的ニ级纳滤膜系统中的ニ级膜堆13由压カ容器(或称膜売)、膜组件以及相关的管道管件组成。单支压力容器内串联几支膜组件，称为几芯；膜堆内串联几支压カ容器称为几段。其中，ニ级膜堆13中的压カ容器为I 7芯，压カ容器的排列方式为平行排列或圣诞树结构2 7段串联排列。膜组件规格为2540或4040或8040。所述的双级纳滤膜分离系统中的一级膜堆5或ニ级膜堆13中的膜组件，优先选择美国科氏公司(KOCH MEMBRANE SYSTEMS INC)生产的FLUID SYSTEMS TFC NF系列膜组件或 SR3D Sanitary NF 系列膜组件或 SELRO MPS-34 或 SELRO MPS-36 或 SPIRAPRO NF 系列膜组件，或者为美国通用电气公司(General Electric Company)生产的DK系列或DL系列或HL系列或DURACID NF系列纳滤膜组件。
作为进ー步优化，所述双级纳滤膜分离系统中的一级膜堆5或ニ级膜堆13中的膜组件，优先选择美国科氏公司(KOCH MEMBRANE SYSTEMS INC)生产的SELRO MPS-34或SELRO MPS-36或SPIRAPRO NF系列膜组件，或者为美国通用电气公司(General ElectricCompany)生产的DURACID NF系列纳滤膜组件。作为更进一步的优化，所述双级纳滤膜分离系统中的一级膜堆5或ニ级膜堆13中的膜组件，优先选择美国科氏公司(KOCH MEMBRANE SYSTEMS INC)生产的SPIRAPRO NF系列月吴组件。作为更进一步的优化，所述双级纳滤膜分离系统中的一级膜堆5或ニ级膜堆13中的膜组件，优先选择美国通用电气公司(General Electric Company)生产的DURACID NF系列纳滤膜组件。
图I为ー种用于分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理的双级膜分离设备エ艺流程示意图。其中，一级纳滤循环罐I、ー级供料泵2、ー级保安过滤器3、ー级高压泵4、ー级膜堆5、ー级浓缩侧回流调节阀6、ー级浓缩侧调节阀7、浓缩液收集罐8、ニ级纳滤循环罐9、ニ级供料泵10、ニ级保安过滤器11、ニ级高压泵12、ニ级膜堆13、ニ级浓缩侧回流调节阀14、ニ级浓缩侧调节阀15、废酸回收罐16 ;其中ー级供料泵2、ー级保安过滤器3、ー级高压泵4、一级膜堆5、ー级浓缩侧回流调节阀6、ー级浓缩侧调节阀7组成ー级纳滤膜系统；ニ级供料泵10、ニ级保安过滤器11、ニ级高压泵12、ニ级膜堆13、ニ级浓缩侧回流调节阀14、ニ级浓缩侧调节阀15组成ニ级纳滤膜系统。图2为ー种膜法浓缩处理试验设备エ艺流程图。其中，纳滤循环罐21、供料泵22、保安过滤器23、高压泵24、膜堆25、压カ表26、调节阀27、渗透液罐28。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进ー步解释。实施例I :某分铜液样品，其主要成分包括=H2SO4219. 6g/L, Cu 45. 93g/L, As 4. 58g/L,Te O. 33g/L, Se 0. 009g/L。该分铜液经电解后，得到铜电解贫液，主要成分包括=H2SO4205. 12g/L，Cu 8. 92g/L，As 4. 74g/L，Te O. 31g/L，Se 0. 001g/L。对以上电解得到的铜电解贫液进行纳滤浓缩处理。一级膜浓缩和ニ级膜浓缩采用同一套试验设备，包括纳滤循环罐21、供料泵22、保安过滤器23、高压泵24、膜堆25、压カ表26、阀门27、滲透液罐28。具体エ艺过程①预处理铜电解贫液经IOym袋式过滤器过滤处理后进入纳滤循环罐21待用。②ー级膜浓缩纳滤循环罐21中的铜电解贫液经供料泵22、保安过滤器23、以及高压泵24，进入膜堆25，调节阀门27的开度，通过压カ表26观察系统操作压カ。纳滤渗透液收集至滲透液罐28，浓缩液回流至纳滤循环罐21中，进行全回流循环浓縮。③ニ级膜浓缩将收集在渗透液罐28中的纳滤渗透液倒入纳滤循环罐21，进行ニ级纳滤膜浓缩。使用GE OSMONICS公司DK系列膜，膜型号DK1812C，最高运行压力2. 5MPa，运行温度25°C。分别检测浓缩结束时的浓缩液和渗透液浓度，结果见表I :表I第一阶段纳滤试验结果总结
权利要求
1.一种分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工艺，其特征在于，工艺步骤包括 (1)预处理分铜液及铜电解贫液经过滤精度为I 20μ m的过滤器过滤处理，除去其中固体杂质后，进入一级纳滤循环罐I待用；一级纳滤循环罐I内的物料温度维持在5 70°C之间； (2)—级膜浓缩一级膜浓缩在一级纳滤膜系统内完成，一级膜堆(5)进口压力维持在O.I 12. OMPa之间，一级膜堆(5)进口的物料温度维持在5 70°C之间； (3)二级膜浓缩二级膜浓缩在二级纳滤膜系统内完成，二级膜堆(13)进口压力维持在O. I 12. OMPa之间，二级膜堆(13)进口的物料温度维持在5 70°C之间；二级膜系统浓缩液回流至一级纳滤循环罐(I)中继续进行浓缩处理； 二级膜浓缩得到的渗透液成分为硫酸，并含有砷、硒、碲杂质，集中进行处理； (4)后续工序经过一级膜浓缩得到的浓缩液，进入电解槽，通电电解，得到高纯度的阴极铜，电解贫液回流到一级纳滤循环罐(I)中进行继续浓缩； 该工艺采用双级纳滤膜分离设备。
2.一种实现权利要求I所述工艺的设备，其特征在于，所述的设备为双级纳滤膜分离设备，包括一级纳滤膜系统、二级纳滤膜系统、一级纳滤循环罐(I)、浓缩液收集罐(8)、二级纳滤循环罐(9)、废酸回收罐(16)； 一级纳滤膜系统包括一级供料泵2、一级保安过滤器3、一级高压泵4、一级膜堆(5)、一级浓缩侧回流调节阀6、一级浓缩侧调节阀(7)； 二级纳滤膜系统包括二级供料泵(10)、二级保安过滤器(11)、二级高压泵(12)、二级膜堆(13)、二级浓缩侧回流调节阀(14)、二级浓缩侧调节阀(15)； 一级纳滤膜系统中，一级纳滤循环罐(I)、一级供料泵(2)、一级保安过滤器3依次相连；一级保安过滤器(3)出口与一级高压泵(4)入口连接，一级高压泵(4)出口与一级膜堆(5)进口连接；一级膜堆(5)浓缩侧出口分别与一级浓缩侧回流调节阀(6)和一级浓缩侧调节阀(7)的一段连接，一级浓缩侧回流调节阀(6)的另一端与一级保安过滤器3和一级高压泵4的中间管道连接，一级浓缩侧调节阀7的另一端连接至浓缩液收集罐(8)级膜堆5渗透侧出口与二级纳滤循环罐(9)连接； 二级纳滤膜系统中，二级纳滤循环罐(9)、二级供料泵(10)、二级保安过滤器(11)依次相连；二级保安过滤器(11)出口与二级高压泵(12)入口连接，二级高压泵(12)出口与二级膜堆(13)进口连接；二级膜堆(13)浓缩侧出口分别与二级浓缩侧回流调节阀(14)和二级浓缩侧调节阀(15)的一段连接，二级浓缩侧回流调节阀(14)的另一端与二级保安过滤器(11)和二级高压泵(12)的中间管道连接，二级浓缩侧调节阀(15)的另一端连接至一级纳滤循环罐(I) ;二级膜堆(13)渗透侧出口与废酸回收罐(16)连接。
3.根据权利要求2中所述的设备，其特征在于一级膜系统中的一级膜堆(5)由压力容器、膜组件以及相关的管道管件组成；其中，一级膜堆(5)中的压力容器为I 7芯，压力容器的排列方式为平行排列或圣诞树结构2 7段串联排列。
4.根据权利要求2中所述的设备，其特征在于二级膜系统中的二级膜堆(13)由压力容器、膜组件以及相关的管道管件组成；其中，二级膜堆(13)中的压力容器为I 7芯，压力容器的排列方式为平行排列或圣诞树结构2 7段串联排列。
5.根据权利要求3和4中所述的设备，其特征在于一级膜堆(5)和二级膜堆(13)中的膜组件，选择FLUID SYSTEMS TFC NF系列膜组件或SR3D Sanitary NF系列膜组件或SELRO MPS-34或SELRO MPS-36或SPIRAPRO NF系列膜组件，或者DK系列或DL系列或HL系列或DURACID NF系列纳滤膜组件。
6.根据权利要求3和4中所述的设备，其特征在于一级膜堆(5)和二级膜堆(13)中的膜组件，选择SELRO MPS-34或SELRO MPS-36或SPIRAPRO NF系列膜组件，或者DURACIDNF系列纳滤膜组件。
7.根据权利要求3和4中所述的设备，其特征在于一级膜堆(5)和二级膜堆(13)中的膜组件，选择SPIRAPRO NF系列膜组件。
8.根据权利要求3和4中所述的设备，其特征在于一级膜堆(5)和二级膜堆(13)中的膜组件，选择DURACID NF系列纳滤膜组件。
全文摘要
一种分铜液及铜电解贫液膜法浓缩处理工艺及设备，属于湿法冶金技术领域。采用双级纳滤膜分离工艺，对低浓度分铜液或电解贫液进行浓缩处理，浓缩液返回到电解工序。经过该工艺处理，浓缩液中的铜浓度可达到58.99g/L，而分铜液中的硒、碲、砷等元素富集程度远低于铜的富集程度。将浓缩后的硫酸铜溶液用于电解铜工序，可得到高纯度的阴极铜。使用该工艺，投资省，占地少，运行费用低，同时提高了高纯度阴极铜的产率。
文档编号C22B3/20GK102851499SQ201210376770
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者王自斌, 李君占 申请人:北京鑫佰利科技发展有限公司