一种铜电解液净化方法与流程

1.本发明属于冶金技术领域；具体涉及一种铜电解液净化方法。

背景技术：

2.铜电解精炼既是阳极铜不断溶解，阴极铜不断析出的过程，然而伴随着阳极的溶解，阳极中其他非铜的化学成分也将随着铜元素一同溶解到电解液中，但并不是所有元素都会在阴极上析出，其中部分杂质与铜电位相差较大（如：金，银）会沉淀到电解槽底部变成阳极泥，还有一部分铜离子和一些与铜电位相近的砷、锑、铋等杂质在电解液中浓度不断升高，当铜与杂质超过一定浓度后，会对产品质量造成严重危害。因此，为维持电解液中铜与杂质浓度，需要开启净液系统将电解液中铜以及其他杂质浓度降低至合格工艺参数控制范围内。
3.目前主要应用的净液除杂方法是旋流脱砷法以及诱导脱砷法。诱导脱砷是将电解液周期性的循环通过电解槽进行电积脱铜过程，电解液中铜离子在阴极上析出。随着铜离子浓度的降低，阴极电位随之下降。当铜离子浓度降至一定值时，溶液中的砷、锑、铋等杂质跟随着铜析出，在阴极被还原最终被脱除。因此该法存在铜砷不分并伴有杂质开路差。随着铜浓度的降低，砷离子降低加快，但当铜离子降低至2g/l后，阴极除了析出铜砷外还伴有(ash3)剧毒气体产生，涉及现场作业员工的安全问题。除此之外该工艺还存在作业环境差、能耗高、成本高等诸多缺点。旋流脱砷也是在同样的电化学基础上改良，关键在与通过高速流动的液体降低浓差极化等不利因素影响，以较简单的条件脱杂，但是随之而来的是耗能高、作业量大、设备成本高、和剧毒气体泄露危险以及生产不能稳定且持续等问题。

技术实现要素：

4.本发明的目的是为了解决现有技术存在的问题，而提供一种铜电解液净化方法。
5.一种铜电解液净化方法，按以下步骤实现：一、从电解主系统流出的待净化铜电解液持续的流入一段脱铜循环槽中，然后流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，得到一段电积脱铜后液a，然后以1～3m
³
/h的流速回流入一段脱铜循环槽中，得到铜离子浓度为35～41g/l的一段电积脱铜母液，并流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，将铜离子浓度降至25～35g/l，分别得到高纯阴极铜和一段电积脱铜后液b；二、上述一段电积脱铜后液b进入二段脱铜循环槽，然后流入二段电解槽中，进行二段电积脱铜，得到二段电积脱铜后液a，再以1～3m
³
/h的流速回流入二段循环槽中，得到铜离子浓度为20～30g/l的二段电积脱铜母液，并流入二段电解槽中进行二段电积脱铜，将铜离子浓度降至10～19g/l，分别得到高纯阴极铜和二段电积脱铜后液b；三、上述二段电积脱铜后液b通过压滤机进入脱砷循环槽，然后流入脱砷电解槽中，进行脱杂脱砷，得到脱砷后液a，再以7～14m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，得到铜离子
浓度为5～10g/l的脱砷母液，并流入脱砷电解槽中进行脱杂脱砷，分别得到脱杂渣和脱砷后液b，脱砷后液b一部分以7～14m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，另一部分流入电解主系统，即完成所述净化方法。
6.进一步的，步骤一中所述待净化铜电解液的铜离子浓度为42～48g/l，砷浓度为6000～9000mg/l，锑浓度为200~800mg/l，铋浓度为100~800mg/l。
7.进一步的，步骤一中所述一段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为8槽；进液流量为15～30m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，电积脱铜电效为80~90%；温度为58～68℃，单槽循环流量为25～45l/min
·
槽，周期为12~18天。
8.进一步的，步骤二中所述二段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为4槽；进液流量为10～20m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，电积脱铜电效为80~90%，温度为58～68℃，单槽循环流量为100～150l/min
·
槽，周期为12~18天。
9.进一步的，步骤二中所述二段电解槽的进液方式：进液管沿二段电解槽底部两侧进行给液；所述进液管上开设54个喷口，喷口孔径为6mm，喷口间距为100mm，每个喷口方向呈45度夹角对应一块阴极板。
10.进一步的，步骤三中所述脱杂脱砷的参数：每槽装槽阴极板为54块，共计为4槽；进液量为10～20m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，脱铜电效为50~60%，脱杂电效为20～28%，温度为50～60℃，单槽循环流量为40～60l/min
·
槽，周期为3~4天。
11.本发明中铜电解液净化方法，解决了传统电解液净化工艺中铜回收率低，脱杂能耗高，脱除效果差，铜砷开路难分，劳动强度高，作业环境差等问题。
12.本发明在铜电解液净化过程中产出的电积铜含铜≥99.9935%，达到a类铜标准，称为a级铜。本发明将净液系统硫酸铜工序取消，同时无夹心铜、海绵铜的产生，减少了此类铜回熔炼系统对熔炼系统的影响，将电解液内多余的铜离子全部用于生产a级铜，用于直接外售，既解决了铜电解液的净化问题，又有效的提高了电解阴极铜产量；同时还可以有效将电解液系统内的影响阴极铜质量的杂质脱除掉，本发明应用时作业环境较好，能够有效避免的产生，提高了作业安全系数，脱砷能力较强，并且脱杂能耗低、产量可观、运行成本低。本发明既能稳定达到净液目的，又能保障电积铜质量达到a类铜标准，做到省时省力且收益高。
13.本发明适用于铜电解液的净化。
具体实施方式
14.本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
15.具体实施方式一：本实施方式一种铜电解液净化方法，按以下步骤实现：一、从电解主系统流出的待净化铜电解液持续的流入一段脱铜循环槽中，然后流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，得到一段电积脱铜后液a，然后以1～3m
³
/h的流速回流入一段脱铜循环槽中，得到铜离子浓度为35～41g/l的一段电积脱铜母液，并流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，将铜离子浓度降至25～35g/l，分别得到高纯阴极铜和一段电积脱铜后液b；二、上述一段电积脱铜后液b进入二段脱铜循环槽，然后流入二段电解槽中，进行
二段电积脱铜，得到二段电积脱铜后液a，再以1～3m
³
/h的流速回流入二段循环槽中，得到铜离子浓度为20～30g/l的二段电积脱铜母液，并流入二段电解槽中进行二段电积脱铜，将铜离子浓度降至10～19g/l，分别得到高纯阴极铜和二段电积脱铜后液b；三、上述二段电积脱铜后液b通过压滤机进入脱砷循环槽，然后流入脱砷电解槽中，进行脱杂脱砷，得到脱砷后液a，再以7～14m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，得到铜离子浓度为5～10g/l的脱砷母液，并流入脱砷电解槽中进行脱杂脱砷，分别得到脱杂渣和脱砷后液b，脱砷后液b一部分以7～14m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，另一部分流入电解主系统，即完成所述净化方法。
16.本实施方式步骤三中二段电积脱铜后液b通过压滤机，以此来提高纯净度，避免悬浮物影响电解液中杂质析出效果。
17.本实施方式中铜电解液净化方法所采用的净液系统与电解主系统关联并持续循环运行。
18.本实施方式步骤一至步骤三完成后，即为铜电解液净化的一次大循环，随着净液系统与电解主系统的持续运转，铜电解液净化持续循环进行。
19.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中所述待净化铜电解液的铜离子浓度为42～48g/l，砷浓度为6000～9000mg/l，锑浓度为200~800mg/l，铋浓度为100~800mg/l。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
20.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中得到铜离子浓度为38g/l的一段电积脱铜母液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
21.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中所述一段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为8槽；进液流量为15～30m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，电积脱铜电效为80~90%；温度为58～68℃，单槽循环流量为25～45l/min
·
槽，周期为12~18天。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
22.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中得到铜离子浓度为22g/l的二段电积脱铜母液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
23.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中所述二段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为4槽；进液流量为10～20m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，电积脱铜电效为80~90%，温度为58～68℃，单槽循环流量为100～150l/min
·
槽，周期为12~18天。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
24.本实施方式中单槽循环流量达到100l/min
·
槽以上，目的是利用高流速加快循环，将二段电解槽内铜离子浓度较低的电解液加速置换，避免铜离子浓度过低影响析出阴极铜的质量。
25.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中所述二段电解槽的进液方式：进液管沿二段电解槽底部两侧进行给液；所述进液管上开设54个喷口，喷口孔径为6mm，喷口间距为100mm，每个喷口方向呈45度夹角对应一块阴极板。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
26.本实施方式中选择此种进液方式，目的是在电解过程中阴极板附近不断提供铜离子浓度较高的二段电积脱铜母液，避免出现贫铜情况。
27.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一和步骤二中所
得高纯阴极铜均符合a类铜标准。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
28.本实施方式中高纯阴极铜的含铜量≥99 .9935%，符合a类铜标准，称为a级铜。
29.具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三中得到铜离子浓度为8g/l的脱砷母液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
30.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤三中所述脱杂脱砷的参数：每槽装槽阴极板为54块，共计为4槽；进液量为10～20m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，脱铜电效为50~60%，脱杂电效为20～28%，温度为50～60℃，单槽循环流量为40～60l/min
·
槽，周期为3~4天。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
31.通过以下实施例验证本发明的有益效果：实施例1：一种铜电解液净化方法，按以下步骤实现：一、从电解主系统流出的待净化铜电解液持续的流入一段脱铜循环槽中，然后流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，得到一段电积脱铜后液a，然后以2m
³
/h的流速回流入一段脱铜循环槽中，得到铜离子浓度为40.97g/l的一段电积脱铜母液，并流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，将铜离子浓度降至34.5g/l，分别得到高纯阴极铜和一段电积脱铜后液b；二、上述一段电积脱铜后液b进入二段脱铜循环槽，然后流入二段电解槽中，进行二段电积脱铜，得到二段电积脱铜后液a，再以2m
³
/h的流速回流入二段循环槽中，得到铜离子浓度为28.7g/l的二段电积脱铜母液，并流入二段电解槽中进行二段电积脱铜，将铜离子浓度降至17.4g/l，分别得到高纯阴极铜和二段电积脱铜后液b；三、上述二段电积脱铜后液b通过压滤机进入脱砷循环槽，然后流入脱砷电解槽中，进行脱杂脱砷，得到脱砷后液a，再以10m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，得到铜离子浓度为6.4g/l的脱砷母液，并流入脱砷电解槽中进行脱杂脱砷，分别得到脱杂渣和脱砷后液b，脱砷后液b一部分以10m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，另一部分流入电解主系统。
32.本实施例步骤一中所述一段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为8槽；进液流量为20m
³
/h，电流为28000a，电流密度为199a/m2，电积脱铜电效为88%；温度为62℃，单槽循环流量为40l/min
·
槽，周期为14天。
33.本实施例中待净化铜电解液、一段电积脱铜母液和一段电积脱铜后液b的成分见表1。
34.表1本实施例步骤二中所述二段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为4槽；进液流量为15m
³
/h，电流为28000a，电流密度为199a/m2，电积脱铜电效为83%，温度为65
℃，单槽循环流量为110l/min
·
槽，周期为14天。
35.本实施例步骤二中所述二段电解槽的进液方式：进液管沿二段电解槽底部两侧进行给液；所述进液管上开设54个喷口，喷口孔径为6mm，喷口间距为100mm，每个喷口方向呈45度夹角对应一块阴极板。
36.本实施例中二段电积脱铜母液和二段电积脱铜后液b的成分见表2。
37.表2本实施例步骤三中所述脱杂脱砷的参数：每槽装槽阴极板为54块，共计为4槽；进液量为15m
³
/h，电流为28000a，电流密度为199a/m2，脱铜电效为50.2%，脱杂电效为25.8%，温度为55℃，单槽循环流量为50l/min
·
槽，周期为4天。
38.本实施例中脱砷母液和脱砷后液b的成分见表3。
39.表3本实施例当达到脱砷生产周期后，停止送电，产出黑铜泥（即为脱杂渣）以及黑铜板。
40.本实施例中单日产砷量为210kg。
41.本实施例中高纯阴极铜的含铜量≥99.9935%，符合a类铜标准，称为a级铜，达到阴极铜外售标准。
42.本实施例铜电解液净化过程中作业环境较好，能够有效避免的产生，提高了作业安全系数。
43.实施例2：一种铜电解液净化方法，按以下步骤实现：一、从电解主系统流出的待净化铜电解液持续的流入一段脱铜循环槽中，然后流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，得到一段电积脱铜后液a，然后以2m
³
/h的流速回流入一段脱铜循环槽中，得到铜离子浓度为39.3g/l的一段电积脱铜母液，并流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，将铜离子浓度降至32.9g/l，分别得到高纯阴极铜和一段电积脱铜后液b；二、上述一段电积脱铜后液b进入二段脱铜循环槽，然后流入二段电解槽中，进行二段电积脱铜，得到二段电积脱铜后液a，再以2m
³
/h的流速回流入二段循环槽中，得到铜离子浓度为29.6g/l的二段电积脱铜母液，并流入二段电解槽中进行二段电积脱铜，将铜离子浓度降至18.2g/l，分别得到高纯阴极铜和二段电积脱铜后液b；三、上述二段电积脱铜后液b通过压滤机进入脱砷循环槽，然后流入脱砷电解槽
中，进行脱杂脱砷，得到脱砷后液a，再以10m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，得到铜离子浓度为9.7g/l的脱砷母液，并流入脱砷电解槽中进行脱杂脱砷，分别得到脱杂渣和脱砷后液b，脱砷后液b一部分以10m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，另一部分流入电解主系统。
44.本实施例步骤一中所述一段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为8槽；进液流量为20m
³
/h，电流为28000a，电流密度为242a/m2，电积脱铜电效为86%；温度为62℃，单槽循环流量为40l/min
·
槽，周期为12天。
45.本实施例中待净化铜电解液、一段电积脱铜母液和一段电积脱铜后液b的成分见表4。
46.表4本实施例步骤二中所述二段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为4槽；进液流量为15m
³
/h，电流为28000a，电流密度为242a/m2，电积脱铜电效为82%，温度为65℃，单槽循环流量为110l/min
·
槽，周期为12天。
47.本实施例步骤二中所述二段电解槽的进液方式：进液管沿二段电解槽底部两侧进行给液；所述进液管上开设54个喷口，喷口孔径为6mm，喷口间距为100mm，每个喷口方向呈45度夹角对应一块阴极板。
48.本实施例中二段电积脱铜母液和二段电积脱铜后液b的成分见表5。
49.表5本实施例步骤三中所述脱杂脱砷的参数：每槽装槽阴极板为54块，共计为4槽；进液量为15m
³
/h，电流为28000a，电流密度为199a/m2，脱铜电效为56%，脱杂电效为24%，温度为55℃，单槽循环流量为50l/min
·
槽，周期为3天。
50.本实施例中脱砷母液和脱砷后液b的成分见表6。
51.表6本实施例当达到脱砷生产周期后，停止送电，产出黑铜泥（即为脱杂渣）以及黑铜板。
52.本实施例中单日产砷量为450kg。
53.本实施例中高纯阴极铜的含铜量≥99.9935%，符合a类铜标准，称为a级铜，达到阴极铜外售标准。
54.本实施例铜电解液净化过程中作业环境较好，能够有效避免的产生，提高了作业安全系数。

技术特征：

1.一种铜电解液净化方法，其特征在于它按以下步骤实现：一、从电解主系统流出的待净化铜电解液持续的流入一段脱铜循环槽中，然后流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，得到一段电积脱铜后液a，然后以1～3m
³
/h的流速回流入一段脱铜循环槽中，得到铜离子浓度为35～41g/l的一段电积脱铜母液，并流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，将铜离子浓度降至25～35g/l，分别得到高纯阴极铜和一段电积脱铜后液b；二、上述一段电积脱铜后液b进入二段脱铜循环槽，然后流入二段电解槽中，进行二段电积脱铜，得到二段电积脱铜后液a，再以1～3m
³
/h的流速回流入二段循环槽中，得到铜离子浓度为20～30g/l的二段电积脱铜母液，并流入二段电解槽中进行二段电积脱铜，将铜离子浓度降至10～19g/l，分别得到高纯阴极铜和二段电积脱铜后液b；三、上述二段电积脱铜后液b通过压滤机进入脱砷循环槽，然后流入脱砷电解槽中，进行脱杂脱砷，得到脱砷后液a，再以7～14m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，得到铜离子浓度为5～10g/l的脱砷母液，并流入脱砷电解槽中进行脱杂脱砷，分别得到脱杂渣和脱砷后液b，脱砷后液b一部分以7～14m
³
/h的流速回流入脱砷循环槽，另一部分流入电解主系统，即完成所述净化方法。2.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤一中所述待净化铜电解液的铜离子浓度为42～48g/l，砷浓度为6000～9000mg/l，锑浓度为200~800mg/l，铋浓度为100~800mg/l。3.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤一中得到铜离子浓度为38g/l的一段电积脱铜母液。4.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤一中所述一段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为8槽；进液流量为15～30m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，电积脱铜电效为80~90%；温度为58～68℃，单槽循环流量为25～45l/min
·
槽，周期为12~18天。5.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤二中得到铜离子浓度为22g/l的二段电积脱铜母液。6.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤二中所述二段电积脱铜的参数：每槽阴极板装槽数为54块，共计为4槽；进液流量为10～20m
³
/h，电流为18000~28000a，电流密度为180～280a/m2，电积脱铜电效为80~90%，温度为58～68℃，单槽循环流量为100～150l/min
·
槽，周期为12~18天。7.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤二中所述二段电解槽的进液方式：进液管沿二段电解槽底部两侧进行给液；所述进液管上开设54个喷口，喷口孔径为6mm，喷口间距为100mm，每个喷口方向呈45度夹角对应一块阴极板。8.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤一和步骤二中所得高纯阴极铜均符合a类铜标准。9.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤三中得到铜离子浓度为8g/l的脱砷母液。10.根据权利要求1所述的一种铜电解液净化方法，其特征在于步骤三中所述脱杂脱砷的参数：每槽装槽阴极板为54块，共计为4槽；进液量为10～20m
³
/h，电流为18000~28000a，
电流密度为180～280a/m2，脱铜电效为50~60%，脱杂电效为20～28%，温度为50～60℃，单槽循环流量为40～60l/min
·
槽，周期为3~4天。

技术总结

一种铜电解液净化方法，它属于冶金技术领域。方法：一、从电解主系统流出的待净化铜电解液持续的流入一段电解槽中进行一段电积脱铜，得后液A并回流，得一段电积脱铜母液，一段电积脱铜后分别得到阴极铜和后液B；二、后液B流入二段电解槽中，进行二段电积脱铜，得二段后液A并回流，得二段电积脱铜母液，二段电积脱铜后分别得到阴极铜和二段后液B；三、二段后液B进行脱杂脱砷，得脱砷后液A并回流，得脱砷母液，脱杂脱砷后分别得到脱杂渣和脱砷后液B，脱砷后液B一部分回流，另一部分流入电解主系统。本发明有效避免的产生，能耗低、产量可观、运行成本低，稳定净液，电积铜质量高，省时省力且收益高。本发明适用于铜电解液的净化。本发明适用于铜电解液的净化。