一种提高电解液净化效率的方法

技术领域

本发明涉及一种提高电解液净化效率的方法，属于电解精炼技术领域。

背景技术

电解生产过程中，阳极板中的杂质一部分进入电解液中，一部分进入阳极泥中，随着电解生产进行，电解液的成分不断发生变化，铜离子不断富集，酸浓度不断下降，杂质元素不断积累，为了保证电解生产正常进行，保证阴极铜产品质量，就必须对电解液进行净化，使电解液成分达到工艺要求。

比铜负电性的元素，如锌、铁、镍等，从阳极板溶解形成金属阳离子进入电解液，使电解液密度增加，增加电解液电阻使电耗升高，同时也影响阳极泥的沉降。其中镍作为一种有价金属元素，一般都用蒸发浓缩、冷冻结晶、固液分离的方式从电解液中提炼出粗制硫酸镍（NiSO

与铜电负性相近的砷、锑、铋元素，进入电解液不仅增加电解液密度，而且容易形成漂浮阳极泥使阴极板长粒子，如果在阴极铜中含量过高，还会影响阴极铜的一些物理性能，所以砷、锑、铋是最有害的元素。尤其是砷，因为在阳极板中含量较高，所以在电解液中也快速积累，能达到较高的浓度，一般当电解液中的砷浓度达到10g/L以上时，就要开启净化系统不间断地脱除砷，以保证电解生产系统稳定性。而目前较常用的脱砷方法有如下两种：

1、传统阶梯式电积脱砷法

2018年3月23日公开的中国专利申请公告号为CN104694978B的专利“一种废电解处理方法及处理装置”，公开了一种铜电解领域常用的电积脱砷方法，该方法为废电解液依次流经三个梯级或多个梯级电解槽，电解液铜离子浓度不断降低。在第一梯级槽内产出A级铜，第二梯级电解液槽内产出黑铜板，第三梯级电解液内铜浓度降低7g/L以下，产出黑铜粉。在第二梯级产出的黑铜板，需要返熔炼炉再冶炼，增加了脱杂成本以及铜冶炼综合成本，其次为了使第二梯级不产出黑铜泥，第三梯级不析出铜，必须严格控制各梯级电积槽内铜浓度，操作起来比较繁琐，该方法设备多，人工用量大，脱砷效率一般。

2、并联循环电积脱砷

2005年1月5日公开的中国专利申请公告号为CN1560289的专利“并联循环连续电积脱砷法”，公开了一种铜电解领域常用的电积脱砷方法，该方法脱砷槽内液体都是并联状态，都来自脱砷循环槽，为了保证砷析出，脱砷循环槽内铜浓度必须控制在7g/L以下，而脱砷循环槽补液采用脱铜后液，脱铜后液铜离子浓度达30g/L左右，因此需要大量脱砷后液返回脱砷循环槽进行回配液，此方法操作简单，工艺控制较容易，并且不产出黑铜板这样的中间物料。但因为用大量的后液进行回配循环液，导致循环液中砷浓度较低，脱砷效果较差，砷渣中砷元素含量较低，该方法流程简单，操作容易，但脱砷效率相比阶梯式电积脱砷法还要差一些。

阶梯式电积脱砷使用较多电解槽，产出黑铜板需要返炉再冶炼，增加了冶炼成本，不够经济；并联循环电积脱砷法操作方便，工艺参数较容易控制，由于用大量脱砷后液回配循环液，导致循环液中砷浓度降低，脱砷效果差、效率低。

电解液的净化除杂主要是电解液脱砷和脱镍，为了解决上述脱杂方法的缺陷，进一步提高电解液净化效率，本发明提供了一种电解液净化方法，该方法只产出A级铜，不产生黑铜板，同时经过蒸发浓缩的硫酸铜和硫酸镍后液，能显著提高脱砷补充液的砷浓度，能有效提高脱砷效率，大幅降低脱砷成本。

发明内容

本发明提供了一种提高电解液净化效率的方法，本发明采用一种两浓缩三电积的方法对电解液进行净化，该方法只产出A级铜和其他有价产品，不产出黑铜板，能有效提高并联循环电积脱砷效果，流程配置合理，操作简单，设备投入费用低，能提高砷渣中砷含量，显著降低脱砷能耗和成本，并且能实现电解液低镍浓度时产出硫酸镍产品。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种提高电解液净化效率的方法，抽取电解液系统废电解液，利用电积法脱除一部分铜离子，使电解液中铜浓度降低，并产出A级铜；将上述电积脱铜后液送入硫酸铜工序，通过真空蒸发、水冷结晶、离心分离产出硫酸铜产品，硫酸铜过滤后液送至一次脱砷工序作为循环液补充液，经过硫酸铜工序蒸发浓缩，过滤后液中砷浓度大幅上升；采用并联循环连续电积脱砷法进行一次脱砷，用不溶铅阳极做阳极，用电解残阳极做阴极，利用硫酸铜过滤后液作为循环液补充，通过并联循环电积法脱除电解液中的砷；一次脱砷后液送去硫酸镍系统，通过蒸发浓缩、水冷结晶、离心分离产出硫酸镍产品，硫酸镍过滤后液送至二次脱砷工序作为循环液补充液；采用并联循环电积脱砷法再进行二次脱砷，硫酸镍过滤后液作为循环液补充液，二次脱砷后液返回电解生产系统。为了维持电解液体积平衡，还需向电解液中补加蒸发浓缩损失的水分。

进一步的，为了保证电积脱铜产出的铜达到A级铜标准，采用低电流密度、高流量进行生产，脱铜后液铜浓度要保持不低于30g/L，这里优选电流密度200A/m

进一步的，为了保证产出硫酸铜达到非农用二级品标准，蒸发浓缩密度必须达到1.37g/cm

进一步的，采用6个电解槽进行一次脱砷，为保证一次脱砷效果，并联循环电积脱砷循环液浓度要低于6g/L前提，在此前提下尽可能增大硫酸铜高砷后液的补入量，以达到提高砷渣中砷含量的效果，采用高循环流量，这里优选电解液流量60L/槽·min。

进一步的，为了保证产出的粗制硫酸镍质量达到一级品，硫酸镍蒸发终点密度应控制在1.38~1.40g/cm

进一步的，采用3个电解槽进行一次脱砷，二次脱砷也采用电解液流量60L/槽·min，尽可能增大硫酸镍高砷后液的补入量，二次脱砷后液返回电解生产系统。

进一步的，为了保证电解液系统铜的脱除率达到要求，实现铜离子浓度平衡，可调整脱铜、脱砷和硫酸铜的生产负荷或产量。为了维持电解液体积平衡，还需向电解液中补加硫酸铜和硫酸镍蒸发浓缩损失的水分。

本发明的有益效果是：

①整合了现有的脱杂工艺方法，通过将脱铜、脱砷、硫酸铜、硫酸镍等工序合理搭配，实现了电解液净化除杂效率提高，该方法操作简单，工艺控制容易，投入费用低；

②净液过程中不产生黑铜板，只产出A级铜和其他有价产品；

③通过两次浓缩，能提升电积脱砷循环补充液中砷浓度，使电积脱砷效率提高，能提高砷渣中砷含量，提高脱砷效率，显著降低脱砷能耗和成本；

④由于进行硫酸镍生产前利用硫酸铜工序对电解液进行了浓缩，所以可以在电解系统镍浓度低于15g/L时产出硫酸镍产品，实现了低镍浓度产出硫酸镍，也使电解系统镍离子浓度维持在较低水平。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1为传统阶梯式电积脱砷法示意图。

图2为并联循环电积脱砷法示意图。

图3为本发明整个净化系统工艺流程图。

图4为本发明工艺流程图。

图中：a、脱铜工序，b、硫酸铜工序，c、一次脱砷工序，d、硫酸镍工序，e、二次脱砷工序。

具体实施方式

以年产15万吨阴极铜的冶炼厂，电解循环系统总体积为4000m

a. 按图3中电积脱铜工艺流程图所示，每日从电解系统抽取200m

b. 按图3中硫酸铜工艺流程图所示，将电积脱铜后液送至硫酸铜工序，通过真空蒸发、水冷结晶、离心分离生产出五水硫酸铜产品，可得到过滤后液96m

c. 按图3中一次脱砷工艺流程图所示，以硫酸铜过滤后液为循环母液补充液，采用并联循环电积脱砷模式，采用6个电解槽进行一次脱砷，电流密度按250A/m

d. 将脱砷后液送至硫酸镍工序，通过蒸发、冷冻结晶、离心分离生产出粗制硫酸镍产品，可得到硫酸镍过滤后液51m

e. 硫酸镍过滤后液送去二次脱砷工序，采用3个电解槽进行二次脱砷，电流密度按250A/m

f. 一次电积脱砷和二次电积脱砷产出的砷渣返熔炼炉，二次脱砷后液压滤后返回电解循环系统，并向电解循环系统补充蒸发损失的水分。特别地，当开始电积脱铜工序生产后，获得脱铜后液的同时即可相继开始后续工序的生产，只要具备条件，各工序生产可同时进行。

表1为传统脱砷、脱镍的方法生产数据，工序流程为：抽取200m

表2为本发明脱杂工艺生产数据，可以看出，可以看出每处理200m

通过上述对比可以看出，本发明电解液净化除杂方法与传统方法比，操作简单，工艺控制容易，脱砷效率高，砷渣含砷量显著提高，砷的脱除成本比传统方式低了25%，在脱杂过程中生产过程中不会产生黑铜板，只产出有价产品，并且实现了在较低镍浓度下产出硫酸镍产品。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理和基本操作方法，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明中技术参数和控制条件可以变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。