提高銅電解凈液脫砷效率的生產實踐

陳崇善（紫金銅業(yè)有限公司，福建 龍巖 364205）

提高銅電解凈液脫砷效率的生產實踐

陳崇善
（紫金銅業(yè)有限公司，福建 龍巖 364205）

介紹了紫金銅業(yè)公司采用誘導法脫砷工藝的原理和流程。對生產實踐中技術數據進行分析，提出對工藝技術措施進行優(yōu)化的方法，找到了脫銅砷的最佳工藝條件。通過對工藝條件進行準確的控制，脫砷效率達到90%以上，并取得了較好的經濟技術效益。

銅電解；電解液凈化；誘導法脫砷；脫砷效率；工藝優(yōu)化

1 引言

在銅電解中，由于砷的標準電極電位與銅相近，易在電解液中累積，達到一定量時還會與銅一起在陰極析出，所以砷含量高低被認為是影響陰極銅質量的主要原因，電解液除砷成了國內外同行多年以來不斷探索的問題［1］。目前在電銅行業(yè)主要采用的是誘導法除雜技術脫砷，該工藝相比傳統(tǒng)電積脫砷法和間斷電積除雜工藝有了較大改進，不僅砷的脫除率大幅度提高，而且具有效率高、能耗低、AsH3析出少、污染小等優(yōu)點［1-3］。

紫金銅業(yè)公司經過近2年的生產實踐，凈液工段逐步摸索出誘導法脫除砷的最佳控制條件，在此條件下砷脫除率達到90%以上，取得了較好的經濟技術效益。

2 誘導法脫砷工藝簡介

在電積脫砷過程中，隨著溶液銅離子濃度的降低，砷、銻、鉍等一些雜質離子也相繼在陰極上析出。據報道［2］，在銅離子濃度低于8g/L時，砷開始與銅一起在陰極上析出；當銅離子濃度下降到2g/L時，砷化氫氣體開始產生；在銅、砷離子濃度均降至1g/L以下時，砷化氫氣體產出量急劇上升。由此可見，當銅離子的濃度在2～5g/L范圍內，砷離子濃度降低較快，但又無砷化氫氣體產生。

紫金銅業(yè)凈液工段脫銅槽采用3個系列并聯(lián)，每系列為8槽串聯(lián)，呈50mm落差臺階式布置，進液方式為高進低出。結晶母液進入脫銅液槽再由泵輸送至板式加熱器加熱到40℃后，經分液槽至主、輔給液器自流入脫銅槽。輔助補液管直接加在上、下槽之間的溜槽內，槽上用玻璃鋼罩覆蓋密封，用風機將電積過程所產生的酸霧和AsH3等有害氣體抽送至酸霧凈化塔中和處理。該工藝應嚴格控制電解液主輔給液流量，進而控制各階段電積液中的銅、砷離子濃度，使各項雜質在電積過程中分段析出而達到脫除的目的［3-6］。圖1為凈液工段電積脫砷工藝流程圖。

圖1 電積脫砷工藝流程圖

3 工藝優(yōu)化措施

2014年陽極板含砷量不斷增高（見圖2），且大部分進入電解液中（見表1），需要凈液進行處理，隨著陽極板含砷量的不斷增大（全年平均0.26%），凈液處理的難度加大，所以需要通過不斷改進工藝條件，才能滿足生產要求。我們采取的改進措施如下：

圖2 2014年紫金銅業(yè)公司陽極板中含砷量

表1 紫金銅業(yè)公司陽極板中的砷在溶液、陽極泥和殘極中的分布

3.1 改造水冷結晶槽，嚴格控制結晶母液銅離子濃度

為有效控制濾液含銅量，減輕后續(xù)脫銅、砷生產負荷［6］，降低生產成本，便于操作，將串聯(lián)連續(xù)式作業(yè)改為單進單出式單槽作業(yè)，攪拌裝置增設了調頻控制器，提高冷卻水流量，提升了冷卻結晶的效率；將CuSO4結晶溫度控制在32～34℃。保證結晶母液中含銅量在20～25g/L。

3.2 增加控制點，改造管道，精確控制銅砷比

每列前2槽生產電積銅；3～4槽銅離子控制在8～10g/L；從第5槽開始對其進行補液，由于槽子輔液管多且自流壓力小，電解液雜質較多時，易將管道堵死，故將輔液管改成DN50FRPP管，用DN15不銹鋼閥門控制。并在最后一槽增加補液控制點，由原來的4、5、7補液，改成5、6、7、8槽補液，補液流量由0.1m3/h降至0.06m3/h，使5～7槽內電解液中含Cu2+控制在2～5g/L，精準的控制了銅離子濃度，極大提升了砷的脫除率。而第8槽銅離子濃度控制在1g/L左右，產生少量的砷化氫，便于集中處理。圖3為我廠凈液工段誘導法脫砷工藝控制圖。

圖3 誘導法脫砷工藝控制圖

3.3 調整循環(huán)量，準確控制流量

為了達到最佳的脫砷效果，更好地控制脫砷溶液銅離子濃度，根據電解液中銅、砷含量，適當調整脫砷過程中主、輔給液器的循環(huán)量，進液主管流量控制在0.7～0.9m3/h，輔液流量控制在0.35～0.55 m3/h，以保證槽內溶液成分在控制規(guī)定的范圍內，發(fā)揮最大的脫砷效率。

4 優(yōu)化后的效果和經濟效益

（1）經過優(yōu)化改進，脫砷效率由1-6月份平均70%以下，提高到8-12月份平均90%以上。

（2）提高了脫砷過程中銅的有效利用率，減少了無效銅在脫砷過程的電能消耗。凈液噸銅直流電耗大幅下降，由最高時的37.99kW·h/t銅降至平均30kW·h/t銅以下（如圖4所示），脫銅槽利用率得到了提高，每月可節(jié)約用電約16萬kW·h，電費約8萬余元。

（3）隨著陽極板中砷濃度的上升，砷處理量不斷增大，但由于脫砷效率的提高，電解液中砷離子濃度一直穩(wěn)步下降（圖4顯示8月以后平均降至12g/L以下），有效地保障了電解工段標準陰極銅的生產。

Practice of Arsenic Removal Efficiency Improvement in Electrolyte Purification

CHEN Chong-shan
（Zijin Copper Co., Ltd., Longyan 364205, Fujian, China）

the principle and process of arsenic removal by derivative method used in ZiJin Copper Corporation was introduced in the paper. The optimum processing conditions of copper and arsenic removing was achieved, through analyzing the productive data and optimizing the process. The efficiency of arsenic removal reached above 90% and good economic and technical benefits were achieved through accurate controlling the processing conditions.

copper electrolysis；electrolyte purification；arsenic removal by derivative method；efficiency of arsenic removal；optimizing process

TF811

B

1009-3842（2015）03-0007-02

2015-01-27

陳崇善（1975-），男，山西忻州人，工程師，主要從事銅冶煉工作。E-mail: zjwyccs99429942@163.com