一種凈化廢硫酸銅電解液的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種凈化電解液的方法，特別涉及一種凈化廢硫酸銅電解液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]脫除銅電解液中超量銅和其他雜質(zhì)的過程，為現(xiàn)代銅電解精煉流程的重要組成部分。在銅電解過程中，陽極板中的銅和雜質(zhì)砷、銻、鉍不斷溶解并在電解液中積累，雜質(zhì)砷、銻、鉍進(jìn)入銅電解液后，As3+和Sb 3+可逐漸被溶解在電解液中的O 2氧化成As 5+和Sb 5+，但As3+的氧化速度較Sb 3+的氧化速度快得多，因此在正常情況下，銅電解液中的砷90-95%是以As5+的形式存在，而銻則90%以上是以Sb3+的形式存在。鉍在銅電解液中無價(jià)態(tài)變化，均以Bi3+的形式存在。由于這些雜質(zhì)的析出電位與銅的析出電位接近，當(dāng)電解液中雜質(zhì)砷、銻、鉍積累到一定程度，就會(huì)與銅一起在陰極上析出，影響陰極銅的質(zhì)量。為使電解液中各成分含量比例保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，以確保電解銅產(chǎn)品質(zhì)量，必須定期定量抽取部分電解液進(jìn)行凈化處理，然后返回電解生產(chǎn)系統(tǒng)。目前銅電解液凈化的主要采用脫銅電解的方式。
[0003]脫銅電解的原理是在直流電作用下，除去循環(huán)電解液中的過量銅和其他雜質(zhì)的過程。所用陽極材料為鉛基銀(銻)合金，陰極為銅。主要電化學(xué)反應(yīng)為:
CuS04+H20==Cu+H2S04+1/202
鉛基合金陽極板在硫酸酸性電解液中電解時(shí)，在陽極放電生成的Pb2+極易氧化成Pb4+，后者的硫酸鹽水解時(shí)生成PbO2，此氧化物沉積在陽極表面上形成一層致密保護(hù)膜，使鉛基合金陽極成為不溶性陽極。溶液中的Cu2+濃度隨著Cu2+在陰極上的不斷析出，而逐漸下降。當(dāng)降到一定濃度時(shí)，溶液中的砷、銻、鉍等雜質(zhì)也會(huì)在陰極上析出而從銅電解液中除去。
[0004]目前傳統(tǒng)廢電解液凈化主要采取兩段電積脫銅法，第一段廢電解液(Cu:約50g/L)進(jìn)入并聯(lián)電解槽進(jìn)行電解，電解液Cu濃度小于18g/L進(jìn)入第二段工序；第二段采用串聯(lián)階梯式電解槽進(jìn)行誘導(dǎo)法脫銅脫雜，當(dāng)Cu濃度小于5g/L，脫銅脫雜電積終液經(jīng)過脫鎳工序凈化后返回銅電解精煉系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的脫銅電解方法中，第一段并聯(lián)電解槽產(chǎn)出陰極板往往越往后雜質(zhì)含量越高，廢電解液中約64%的銅轉(zhuǎn)化為黑銅板，不能達(dá)到陰極銅標(biāo)準(zhǔn)，附加值低；第二段串聯(lián)階梯式電解槽則主要產(chǎn)生黑銅粉，廢電解液中約26%的銅轉(zhuǎn)化為黑銅粉。傳統(tǒng)的脫銅電解方法砷、銻、鉍脫除率約為55%、73%、79%，產(chǎn)出黑銅板(或黑銅粉)銅砷比約為 6.6。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服傳統(tǒng)廢電解液凈化脫銅效率不高，提供一種方法簡(jiǎn)單、脫銅脫雜效率高、運(yùn)行成本低的凈化廢硫酸銅電解液的方法。
[0006]本發(fā)明一種凈化廢硫酸銅電解液的方法，采用下述步驟予以實(shí)現(xiàn):
步驟1，廢電解液蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶及重溶工序:廢硫酸銅電解液暫儲(chǔ)槽中廢硫酸銅電解液經(jīng)3#高位槽至蒸發(fā)釜，將蒸發(fā)釜內(nèi)的廢硫酸銅電解液于真空的條件下蒸發(fā)濃縮，經(jīng)濃縮的廢硫酸銅電解液去結(jié)晶釜冷卻結(jié)晶，所得結(jié)晶漿料經(jīng)過濾機(jī)進(jìn)行液固分離，其中所得粗硫酸銅經(jīng)重溶槽重溶后送至1#高位槽，所得硫酸銅結(jié)晶母液經(jīng)泵送至2#高位槽；一次電積補(bǔ)液槽中硫酸濃度多180g/L的補(bǔ)充液直接去1#高位槽；
步驟2，一次電積脫銅工序:上述經(jīng)重溶槽重溶后送至1#高位槽中的粗硫酸銅與來自一次電積補(bǔ)液槽中的補(bǔ)充液在1#高位槽混合后進(jìn)入一次電積脫銅系統(tǒng)進(jìn)行一次電積脫銅，所得電積銅入銅收集庫(kù)，脫銅液經(jīng)低位槽一部分經(jīng)泵入重溶槽，另一部分返回精煉系統(tǒng)；
步驟3，結(jié)晶母液二次電積脫銅工序:于步驟一中所得暫儲(chǔ)在2#高位槽(5 )中的硫酸銅結(jié)晶母液，進(jìn)入二次電積脫銅系統(tǒng)(6)進(jìn)行二次電積脫銅，所得的黑銅板去熔煉系統(tǒng)，所得的二次脫銅終液經(jīng)低位槽(7)進(jìn)入脫鎳工序(8)回收鎳；
采用上述凈化廢硫酸銅電解液的方法，步驟I中所述蒸發(fā)釜的工作壓力為_70KPa，工作溫度為80 -900C ;所得濃縮后的廢硫酸銅電解液的密度為:1.204 ~ 1.208kg/m3;步驟I中的過濾機(jī)為帶式真空過濾機(jī)；步驟I中的過濾機(jī)為帶式真空過濾機(jī)，其中帶式真空過濾機(jī)的工作壓力為真空度0.053MPa。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，一次電積補(bǔ)液槽中的補(bǔ)充液為與廢硫酸銅電解液暫儲(chǔ)槽成分相同的硫酸銅溶液或稀硫酸溶液中的一種或其組合。優(yōu)選與廢硫酸銅電解液暫儲(chǔ)槽成分相同的硫酸銅溶液。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，采用上述技術(shù)方案的步驟2中的一次電積脫銅系統(tǒng)包括加熱器、高位槽和一次脫銅電解槽，其中:經(jīng)重溶槽重溶后送至1#高位槽中的粗硫酸銅與來自一次電積補(bǔ)液槽中的補(bǔ)充液在1#高位槽混合后進(jìn)入加熱器加熱后進(jìn)入高位槽，自流入一次脫銅電解槽，進(jìn)行一次電積脫銅。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，采用上述技術(shù)方案的步驟3中的二次電積系統(tǒng)包括加熱器，主、輔給液器和二次脫銅電解槽，其中來自2#高位槽中的硫酸銅結(jié)晶母液進(jìn)入加熱器加熱后依次先后進(jìn)入主、輔給液器，二次脫銅電解槽，其中二次脫銅電解槽依據(jù)主、輔給液器的給液量進(jìn)行誘導(dǎo)法脫銅脫雜。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，采用上述技術(shù)方案的步驟3中的二次電積脫銅系統(tǒng)包括加熱器，主、輔給液器和二次脫銅電解槽，其中來自2#高位槽中的硫酸銅結(jié)晶母液進(jìn)入加熱器加熱后依次先后進(jìn)入主、輔給液器，二次脫銅電解槽，所述二次脫銅電解槽依據(jù)主、輔給液器的給液量進(jìn)行誘導(dǎo)法脫銅脫雜。
[0011]采用上述技術(shù)方案的步驟3中的脫鎳工序包括冷凍結(jié)晶槽和壓濾機(jī)，其中:進(jìn)入脫鎳工序的二次脫銅終液經(jīng)泵送至冷凍結(jié)晶槽進(jìn)行冷凍結(jié)晶，所得的結(jié)晶漿料被泵送至壓濾機(jī)壓濾，所得的母液經(jīng)加熱后返回電解系統(tǒng)，所得的粗品硫酸鎳打包入庫(kù)。
[0012]綜上所述，采用本發(fā)明所述的廢硫酸銅的凈化方法，廢硫酸銅電解液通過濃縮結(jié)晶，將雜質(zhì)富集到二次電積液中，硫酸銅經(jīng)過重溶與硫酸濃度多180g/L的補(bǔ)充液配制成一次電積液，可以達(dá)到一段電積全部產(chǎn)出標(biāo)準(zhǔn)陰極銅，占廢電解液脫銅總量的65%以上，并且通過蒸發(fā)濃縮，使得二次電積脫銅的溶液體積減少，減少了硫酸鎳工序的處理量，降低了運(yùn)行成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖； 圖中，I廢硫酸銅電解液暫儲(chǔ)槽；2 3#高位槽；3蒸發(fā)釜；4 過濾機(jī)；5 2#高位槽；6 二次電積脫銅系統(tǒng)；7 2#低位槽；8 脫鎳工序；9重溶槽；10 —次電積脫銅系統(tǒng)；11 1#低位槽；12精煉系統(tǒng)；13 結(jié)晶釜；14 1#高位槽；15銅收集庫(kù)；16一次電積補(bǔ)液槽。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
本實(shí)例蒸發(fā)濃縮采用的廢硫酸銅電解液量為154m3，其中溶液中主要成分的質(zhì)量體積濃度分別為: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]實(shí)施實(shí)例一:
將154 m3廢硫酸銅電解液泵送至廢硫酸銅電解液暫儲(chǔ)槽I中，并控制于2h內(nèi)將一部分廢硫酸銅電解液暫儲(chǔ)槽I中的廢硫酸銅電解液經(jīng)3#高位槽2自流入搪瓷蒸發(fā)釜3，通過水力噴射器使得蒸發(fā)釜3內(nèi)的真空維持在-70KPa，控制蒸發(fā)釜3內(nèi)的溫度為87°C進(jìn)行真空蒸發(fā)濃縮16h，其中蒸發(fā)水量70m3，濃縮后的廢硫酸銅電解液的密度為:1.206kg/m3。濃縮結(jié)束后放料至4臺(tái)1m3不銹鋼結(jié)晶釜13，放料時(shí)間2h，經(jīng)