一种净化废硫酸铜电解液的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种净化电解液的方法，特别涉及一种净化废硫酸铜电解液的方法。
【背景技术】
[0002]脱除铜电解液中超量铜和其他杂质的过程，为现代铜电解精炼流程的重要组成部分。在铜电解过程中，阳极板中的铜和杂质砷、锑、铋不断溶解并在电解液中积累，杂质砷、锑、铋进入铜电解液后，As3+和Sb 3+可逐渐被溶解在电解液中的O 2氧化成As 5+和Sb 5+，但As3+的氧化速度较Sb 3+的氧化速度快得多，因此在正常情况下，铜电解液中的砷90-95%是以As5+的形式存在，而锑则90%以上是以Sb3+的形式存在。铋在铜电解液中无价态变化，均以Bi3+的形式存在。由于这些杂质的析出电位与铜的析出电位接近，当电解液中杂质砷、锑、铋积累到一定程度，就会与铜一起在阴极上析出，影响阴极铜的质量。为使电解液中各成分含量比例保持在规定的范围内，以确保电解铜产品质量，必须定期定量抽取部分电解液进行净化处理，然后返回电解生产系统。目前铜电解液净化的主要采用脱铜电解的方式。
[0003]脱铜电解的原理是在直流电作用下，除去循环电解液中的过量铜和其他杂质的过程。所用阳极材料为铅基银(锑)合金，阴极为铜。主要电化学反应为:
CuS04+H20==Cu+H2S04+1/202
铅基合金阳极板在硫酸酸性电解液中电解时，在阳极放电生成的Pb2+极易氧化成Pb4+，后者的硫酸盐水解时生成PbO2，此氧化物沉积在阳极表面上形成一层致密保护膜，使铅基合金阳极成为不溶性阳极。溶液中的Cu2+浓度随着Cu2+在阴极上的不断析出，而逐渐下降。当降到一定浓度时，溶液中的砷、锑、铋等杂质也会在阴极上析出而从铜电解液中除去。
[0004]目前传统废电解液净化主要采取两段电积脱铜法，第一段废电解液(Cu:约50g/L)进入并联电解槽进行电解，电解液Cu浓度小于18g/L进入第二段工序；第二段采用串联阶梯式电解槽进行诱导法脱铜脱杂，当Cu浓度小于5g/L，脱铜脱杂电积终液经过脱镍工序净化后返回铜电解精炼系统。在传统的脱铜电解方法中，第一段并联电解槽产出阴极板往往越往后杂质含量越高，废电解液中约64%的铜转化为黑铜板，不能达到阴极铜标准，附加值低；第二段串联阶梯式电解槽则主要产生黑铜粉，废电解液中约26%的铜转化为黑铜粉。传统的脱铜电解方法砷、锑、铋脱除率约为55%、73%、79%，产出黑铜板(或黑铜粉)铜砷比约为 6.6。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服传统废电解液净化脱铜效率不高，提供一种方法简单、脱铜脱杂效率高、运行成本低的净化废硫酸铜电解液的方法。
[0006]本发明一种净化废硫酸铜电解液的方法，采用下述步骤予以实现:
步骤1，废电解液蒸发浓缩、冷却结晶及重溶工序:废硫酸铜电解液暂储槽中废硫酸铜电解液经3#高位槽至蒸发釜，将蒸发釜内的废硫酸铜电解液于真空的条件下蒸发浓缩，经浓缩的废硫酸铜电解液去结晶釜冷却结晶，所得结晶浆料经过滤机进行液固分离，其中所得粗硫酸铜经重溶槽重溶后送至1#高位槽，所得硫酸铜结晶母液经泵送至2#高位槽；一次电积补液槽中硫酸浓度多180g/L的补充液直接去1#高位槽；
步骤2，一次电积脱铜工序:上述经重溶槽重溶后送至1#高位槽中的粗硫酸铜与来自一次电积补液槽中的补充液在1#高位槽混合后进入一次电积脱铜系统进行一次电积脱铜，所得电积铜入铜收集库，脱铜液经低位槽一部分经泵入重溶槽，另一部分返回精炼系统；
步骤3，结晶母液二次电积脱铜工序:于步骤一中所得暂储在2#高位槽(5 )中的硫酸铜结晶母液，进入二次电积脱铜系统(6)进行二次电积脱铜，所得的黑铜板去熔炼系统，所得的二次脱铜终液经低位槽(7)进入脱镍工序(8)回收镍；
采用上述净化废硫酸铜电解液的方法，步骤I中所述蒸发釜的工作压力为_70KPa，工作温度为80 -900C ;所得浓缩后的废硫酸铜电解液的密度为:1.204 ~ 1.208kg/m3;步骤I中的过滤机为带式真空过滤机；步骤I中的过滤机为带式真空过滤机，其中带式真空过滤机的工作压力为真空度0.053MPa。
[0007]作为本发明的进一步改进，一次电积补液槽中的补充液为与废硫酸铜电解液暂储槽成分相同的硫酸铜溶液或稀硫酸溶液中的一种或其组合。优选与废硫酸铜电解液暂储槽成分相同的硫酸铜溶液。
[0008]作为本发明的优选技术方案，采用上述技术方案的步骤2中的一次电积脱铜系统包括加热器、高位槽和一次脱铜电解槽，其中:经重溶槽重溶后送至1#高位槽中的粗硫酸铜与来自一次电积补液槽中的补充液在1#高位槽混合后进入加热器加热后进入高位槽，自流入一次脱铜电解槽，进行一次电积脱铜。
[0009]作为本发明的进一步改进，采用上述技术方案的步骤3中的二次电积系统包括加热器，主、辅给液器和二次脱铜电解槽，其中来自2#高位槽中的硫酸铜结晶母液进入加热器加热后依次先后进入主、辅给液器，二次脱铜电解槽，其中二次脱铜电解槽依据主、辅给液器的给液量进行诱导法脱铜脱杂。
[0010]作为本发明的进一步改进，采用上述技术方案的步骤3中的二次电积脱铜系统包括加热器，主、辅给液器和二次脱铜电解槽，其中来自2#高位槽中的硫酸铜结晶母液进入加热器加热后依次先后进入主、辅给液器，二次脱铜电解槽，所述二次脱铜电解槽依据主、辅给液器的给液量进行诱导法脱铜脱杂。
[0011]采用上述技术方案的步骤3中的脱镍工序包括冷冻结晶槽和压滤机，其中:进入脱镍工序的二次脱铜终液经泵送至冷冻结晶槽进行冷冻结晶，所得的结晶浆料被泵送至压滤机压滤，所得的母液经加热后返回电解系统，所得的粗品硫酸镍打包入库。
[0012]综上所述，采用本发明所述的废硫酸铜的净化方法，废硫酸铜电解液通过浓缩结晶，将杂质富集到二次电积液中，硫酸铜经过重溶与硫酸浓度多180g/L的补充液配制成一次电积液，可以达到一段电积全部产出标准阴极铜，占废电解液脱铜总量的65%以上，并且通过蒸发浓缩，使得二次电积脱铜的溶液体积减少，减少了硫酸镍工序的处理量，降低了运行成本。
【附图说明】
[0013]图1是本发明的工艺流程示意图； 图中，I废硫酸铜电解液暂储槽；2 3#高位槽；3蒸发釜；4 过滤机；5 2#高位槽；6 二次电积脱铜系统；7 2#低位槽；8 脱镍工序；9重溶槽；10 —次电积脱铜系统；11 1#低位槽；12精炼系统；13 结晶釜；14 1#高位槽；15铜收集库；16一次电积补液槽。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步说明:
本实例蒸发浓缩采用的废硫酸铜电解液量为154m3，其中溶液中主要成分的质量体积浓度分别为:Cu:49g/L，H2SO4:180 g/L，As:8 g/L，Sb:0.5 g/L，B1:0.5 g/L，N1:15 g/L。
[0015]实施实例一:
将154 m3废硫酸铜电解液泵送至废硫酸铜电解液暂储槽I中，并控制于2h内将一部分废硫酸铜电解液暂储槽I中的废硫酸铜电解液经3#高位槽2自流入搪瓷蒸发釜3，通过水力喷射器使得蒸发釜3内的真空维持在-70KPa，控制蒸发釜3内的温度为87°C进行真空蒸发浓缩16h，其中蒸发水量70m3，浓缩后的废硫酸铜电解液的密度为:1.206kg/m3。浓缩结束后放料至4台1m3不锈钢结晶釜13，放料时间2h，经