专利名称：最小化学反应量铜电解液净化方法
技术领域：
本发明涉及的是湿法冶金技术领域的最小化学反应量铜电解液净化方法。
背景技术：
在国内铜电解生产过程中电解液的净化脱砷，大都采用电积的方法。早期一般使用死脱法、两段脱砷法。这两种方法的特点是铜优先析出，当铜离子浓 度降低到一定程度时，砷才开始析出，且产生大量AsH3气体。由于脱砷效率低、大量铜被无 效脱除、电耗高、大量AsH3气体产生等原因，因此这两种方法在较大的冶炼厂已经被淘汰。后来从日本引进了诱导法，国内知名的大冶炼厂目前多使用此法。此法虽然脱砷 效率有所提高，但仍然存在着一定量的铜被无效脱除、电耗高、电解槽需特殊配置等缺点， 从而不可避免的增加了脱砷成本。此外还有国内少有应用的几种方法周期反向电流电积脱砷法、极限电流密度电 积脱砷法、控制阴极电势电积脱砷法。这几种方法存在着需要特殊设备配置、电流密度低、 工艺参数控制精度要求高、电耗高的缺点，因此未被广泛应用。近年来，某冶炼厂发明了并联循环连续电积脱砷法，比较先进。但其二段脱铜槽补 给液为非特定成分的硫酸铜母液、脱铜后液、电解液中的任意一种，部分槽为终点槽，仍存 在着铜被无效脱除的缺点。综上所述，目前所使用的脱砷方法不同程度的存在铜被无效脱除、电耗高以及 AsH3气体产生的问题。
发明内容
为了克服电解液净化过程铜被无效脱除和产生AsH3W缺点，本发明提出了最小化 学反应量铜电解液净化方法。该方法通过电积脱铜和脱砷步骤，从铜电解过程中获取阴极 铜、粗硫酸铜、黑铜及镍，同时解决铜电解液净化的技术问题。本发明解决技术问题所采用的方案是1、电积脱铜步骤1 在脱铜电解槽中注入来自于电解车间的铜电解液，以铅板作 阳极，以不锈钢板作为阴极，在阳极和阴极之间通入直流电，电解液温度控制在45-65°C之 间，电流密度控制在190-330A/m2之间。在电流的作用下，铜离子沉积在不锈钢阴极上，沉 积含铜99. 9935%的纯铜，砷、镍杂质金属留存于电解液中，在电解液中还有铜离子的存在， 产生脱铜后液，脱铜后液铜离子浓度降至38-40g/L。2、脱铜后液真空蒸发浓缩步骤2:将脱铜后液加入到真空蒸发器中，并加热，使脱 铜后液中的部分水分蒸发，使脱铜后液浓缩，形成脱铜后浓缩液。3、脱铜后浓缩液结晶硫酸铜步骤3 将脱铜后浓缩液加入到水冷结晶器中，并控 制结晶液温度在425-31°C之间，脱铜浓缩液中的硫酸铜结晶，形成粗硫酸铜和结晶硫酸铜 母液，结晶硫酸铜母液中的铜砷比为1.7-2.5 1。4、脱砷电解液配制步骤4:将结晶硫酸铜母液加入到脱砷电解液配制槽中，并与
3脱砷后液混合，配备成铜离子浓度在5-7g/l、GJeu coAs为1.7-2. 5 1的脱砷电解液。5、电积脱砷步骤将脱砷电解液注入到脱砷电解槽内，以铅板作阳极，以不锈钢 板作为阴极，在阳极与阴极之间通入电流，电解液温度控制在58-65°C，电流密度控制在 160-330A/m2，在电流的作用下，电解液中的铜与砷形成铜砷合金，称为黑铜。分离出黑铜进 行黑铜处理工序，而脱砷后液与压滤后液部分进入镍处理工序，部分送回电解车间。其中脱 砷后液部分送入到脱砷电解液配制槽中，用于与硫酸铜结晶母液配制成脱砷电解液。6、黑铜浆压滤步骤经过电积脱砷后所产生的黑铜浆经过压滤分离出黑铜，压滤 后液送回电解车间。积极效果，采用本发明方法，能够在电积铜的同时对电解液进行净化，使砷以砷铜 合金的方式脱除，以此控制砷化氢的产生，用最小的化学反应量实现铜电解液净化技术问 题。能够避免铜的无效脱除，有效控制具有污染性的AsH3的析出，操作简单能耗低。适宜 在铜电解液净化过程中应用。
图1为本发明的流程图。图中，1.电积脱铜，2.真空蒸发，3.水冷结晶，4.脱砷电解液配制，5.电积脱砷， 6.压滤。
具体实施例方式粗铜板通过电解获得纯铜，在电解过程中，随着铜在电极上从阳极向阴极转移沉 积为高纯度铜。由于粗铜中含有砷、镍等杂质金属，在电解过程中，这些杂质留存于电解液 中，随着杂质的积累，造成电耗高，化学成分和质量下降，化学反应量大。基于这种状态，本 发明采用如下方法与步骤，以最小化学反应量对铜电解液进行净化。下面以图1所示工艺流程进行详细说明1、电积脱铜步骤1 在脱铜电解槽中注入来自于电解车间的铜电解液，以铅板作 阳极，以不锈钢板作为阴极，在阳极和阴极之间通入直流电，控制电解液温度在45-65°C之 间，控制电流密度为190-330A/m2之间。在电流的作用下，电解液中的铜离子沉积在不锈钢 阴极上，形成高纯阴极铜，砷、镍杂质金属留存于电解液中，在电解液中还有少量的铜离子 存在，产生脱铜后液，脱铜后液铜离子浓度降至38-40g/L。2、脱铜后液真空蒸发浓缩步骤2 将脱铜后液加入到真空蒸发器中，并加热，使脱 铜后液中的部分水分蒸发，使脱铜后液浓缩，形成脱铜后浓缩液。3、脱铜后浓缩液结晶硫酸铜步骤3 将脱铜后浓缩液加入到水冷结晶器中，并控 制结晶液温度在5-10°C之间，脱铜浓缩液中的硫酸铜结晶，形成粗硫酸铜和结晶硫酸铜母 液，结晶硫酸铜母液中的铜砷比为1.7-2.5 1。4、脱砷电解液配制步骤4:将结晶硫酸铜母液加入到脱砷电解液配制槽中，并与 脱砷后液混合，配备成铜离子浓度在5-7g/l、(Oeu coAs为1.7-2. 5 1的脱砷电解液。5、电积脱砷步骤将脱砷电解液注入到脱砷电解槽内，以铅板作阳极，以不锈钢 板作为阴极，在阳极与阴极之间通入电流，电解液温度控制在58-65°C，电流密度控制在 160-330A/m2，在电流的作用下，电解液中的铜与砷形成铜砷合金称为黑铜。分离出黑铜进
4行黑铜处理工序，而脱砷后液与压滤后液部分进入镍处理工序，部分送回电解车间。其中脱 砷后液部分送入到脱砷电解液配制槽中，用于与硫酸铜结晶母液配制成脱砷电解液。6、黑铜浆压滤步骤经过电积脱砷后所产生的黑铜浆经过压滤分离出黑铜，压滤 后液送回电解车间。通过控制补给液循环量及电流密度，使压滤后液铜离子浓度控制在0. 5_2g/L，有 效抑制AsH3析出的情况下，使砷以砷铜合金的形式高效脱除，并尽可能的生成Cu2AS。在电积脱砷步骤中，在电流的作用下，部分铜与砷结合形成砷铜合金，从而在电解 液中脱除了砷，并且防止砷与氢离子结合产生砷化氢。在脱铜和脱砷过程中，所用的化学物质最少，化学反应量最小，从而反应彻底，无 用功消耗小，在不加入其它铜电解液净化物质的前提下，通过电解液中自身的铜离子与砷 离子的有效结合，脱出了其中的铜和砷，使铜电解液得到净化，并且能够重复使用。本发明所使用的脱砷电解槽为终点槽。本发明的优点1、由于本发明遵循最小化学反应量原则，使脱砷过程中无效、低效反应达到最小 化，产物数量最少，最大限度避免了铜的无效脱除，从而有效降低了脱砷电耗及成本。2、本发明具有高效、生产能力大的优点，电流密度可高达330A/m2，脱砷效率达 90%以上。在相同工艺情况下，所需脱砷电解槽最少。3、本发明能够通过铜砷合金的有效固定作用，有效控制具有污染性的AsH3的析 出ο4、本发明所需控制的工艺参数少，操作简单。5、本发明电解液供液方式，能够减少浓差极化，提高电流密度。
权利要求
最小化学反应量铜电解液净化方法，其特征是1)、电积脱铜步骤1在脱铜电解槽中注入来自于电解车间的铜电解液，以铅板作阳极，以不锈钢板作为阴极，在阳极和阴极之间通入直流电，控制电解液温度控制在45 65℃之间，控制电流密度为190 330A/m2之间，在电流的作用下，铜离子沉积在不锈钢阴极上，形成99.9935％的阴极铜，砷、镍杂质金属留存于电解液中，在电解液中还有铜离子的存在，产生脱铜后液，脱铜后液铜离子浓度降至38 40g/L；2)、脱铜后液真空蒸发浓缩步骤2将脱铜后液加入到真空蒸发器中，并加热，使脱铜后液中的部分水分蒸发，使脱铜后液浓缩，形成脱铜后浓缩液；3)、脱铜后浓缩液结晶硫酸铜步骤3将脱铜后浓缩液加入到水冷结晶器中，并控制结晶液温度在25 31℃之间，脱铜浓缩液中的硫酸铜结晶，形成粗硫酸铜和结晶硫酸铜母液，结晶硫酸铜母液中的铜砷比为1.7 2.5∶1；4)、脱砷电解液配制步骤4将结晶硫酸铜母液加入到脱砷电解液配制槽中，并与脱砷后液混合，配备成铜离子浓度在5 7g/l、ωCu∶ωAs为1.7 2.5∶1的脱砷电解液；5)、电积脱砷步骤将脱砷电解液注入到脱砷电解槽内，以铅板作阳极，以不锈钢板作为阴极，在阳极与阴极之间通入电流，电解液温度控制在58 65℃，电流密度控制在160 330A/m2，在电流的作用下，电解液中的铜与砷形成铜砷合金称为黑铜，分离出黑铜进行黑铜处理工序，而脱砷后液与压滤后液部分进入镍处理工序，部分送回电解车间，其中脱砷后液部分送入到脱砷电解液配制槽中，用于与硫酸铜结晶母液配制成脱砷电解液；6)、黑铜浆压滤步骤经过电积脱砷后所产生的黑铜浆经过压滤分离出黑铜，压滤后液送回电解车间。
2.根据权利要求1所述的最小化学反应量铜电解液净化方法，其特征是脱砷电解槽 为终点槽。
全文摘要
本发明涉及的是湿法冶金技术领域的最小化学反应量铜电解液净化方法。经过电积脱铜、脱铜后液真空蒸发浓缩、脱铜后浓缩液结晶硫酸铜、脱砷电解液配制、电积脱砷、黑铜浆压滤步骤，获得高纯阴极铜、粗硫酸铜、黑铜及镍。采用本发明方法，能够在电积铜的同时对电解液进行净化，使砷以砷铜合金的方式脱除，以此控制砷化氢的产生，用最小的化学反应量实现铜电解液净化技术问题。能够避免铜的无效脱除，有效控制具有污染性的AsH3的析出，操作简单能耗低。适宜在铜电解提纯过程中应用。
文档编号C25D21/18GK101906654SQ20101023035
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者任书伟, 未立清, 杨洪光, 许健, 郭天立, 陈德岩 申请人:葫芦岛锌业股份有限公司