旋流電解技術(shù)在處理銅陽(yáng)極泥過(guò)程中的運(yùn)用

胡 雷,沈李奇,佟永明,翟世雙,付學(xué)慧

（浙江科菲科技股份有限公司，浙江嘉興 314006）

旋流電解技術(shù)在處理銅陽(yáng)極泥過(guò)程中的運(yùn)用

胡 雷,沈李奇,佟永明,翟世雙,付學(xué)慧

（浙江科菲科技股份有限公司，浙江嘉興 314006）

將旋流電解技術(shù)用于處理銅陽(yáng)極泥處理中間產(chǎn)物分銅液和銀電解廢液，得到了高品位電積銅及電積銀粉，電積銀粉經(jīng)洗滌澆鑄后達(dá)到GB/T 4135-2002。旋流電解技術(shù)提高了分銅液中銅的直收率，平衡了體系中的雜質(zhì)元素，貧液返回浸出降低了生產(chǎn)成本。

旋流電解技術(shù);銅陽(yáng)極泥;分銅液;脫銅;銀電解廢液;提銀

銅電解精煉過(guò)程產(chǎn)出的陽(yáng)極泥中含有貴金屬和有價(jià)金屬，是提取金、銀等貴金屬的重要原料。國(guó)內(nèi)外處理陽(yáng)極泥的工藝主要有3類：1)全濕法工藝流程，主要過(guò)程為銅陽(yáng)極泥—加壓浸出銅、碲—氯化浸出硒、金—堿浸分鉛—氨浸分銀—金銀電解。2）以濕法為主，火法、濕法相結(jié)合的半濕法工藝流程，為國(guó)內(nèi)大多數(shù)廠家所采用。其主干流程為銅陽(yáng)極泥—硫酸化焙燒蒸硒—稀酸分銅—氯化分金—亞硫酸鈉分銀—金銀電解。3）以火法為主，濕法、火法相結(jié)合的火法流程，主干流程為銅陽(yáng)極泥—加壓浸出銅、碲—火法熔煉、吹煉—銀電解—銀陽(yáng)極泥濕法處理得到金粉。本文擬針對(duì)旋流電解技術(shù)有機(jī)結(jié)合半濕法陽(yáng)極泥處理工藝進(jìn)行論述，著重分析如何利用旋流電解技術(shù)處理陽(yáng)極泥處理中間產(chǎn)物分銅液和銀電解廢液，分別得到符合1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-2）（GB/T 467-2010）和符合GB/T 4135-2002標(biāo)準(zhǔn)的電銀產(chǎn)品。

1　旋流電解技術(shù)

旋流電解技術(shù)[1]是一種利用溶液旋流的工作方式對(duì)有價(jià)金屬進(jìn)行選擇性電解的新技術(shù)，其原理是基于各金屬離子理論析出電位（EΦ）的差異，即被提取的金屬只要與溶液體系中其他金屬離子有較大的電位差，則電位較正的金屬易于在陰極優(yōu)先析出。其關(guān)鍵是通過(guò)溶液高速旋流消除濃差極化等對(duì)電解的不利因素，避免在傳統(tǒng)電解方式中所受到的多種因素（離子濃度、析出電位、濃差極化、pH值）等的影響，從而可以通過(guò)簡(jiǎn)單的技術(shù)條件生產(chǎn)出高質(zhì)量的金屬產(chǎn)品。該技術(shù)特別適合冶金行業(yè)對(duì)濃度低、成分復(fù)雜溶液的選擇性電解分離和提純，以及廢水中重金屬離子的脫除過(guò)程。圖1為傳統(tǒng)電積技術(shù)與旋流電積技術(shù)工作原理對(duì)比圖。

圖1　傳統(tǒng)電解技術(shù)與旋流電解技術(shù)工作原理對(duì)比

2　旋流電解技術(shù)在處理分銅液中的應(yīng)用

2.1分銅液中脫銅

由于分銅液中銅離子濃度較低，旋流電解技術(shù)根據(jù)銅電解液中銅離子濃度的不同，通過(guò)控制循環(huán)量使溶液沿切線方向高速進(jìn)入密閉電解槽，有效地減輕了電解過(guò)程濃差極化，具有良好的電極電勢(shì)分布，故可以采用較高的電流密度，減少副反應(yīng)發(fā)生的機(jī)會(huì)[2-3]，產(chǎn)出化學(xué)成分符合GB/T 467-2010（Cu-CATH-2）標(biāo)準(zhǔn)的1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅。

運(yùn)用旋流電解技術(shù)處理國(guó)內(nèi)某銅企分銅液，其成分見表1，至今已運(yùn)行9個(gè)月，脫銅后銅離子濃度在3～5 g/L。旋流電解為平臺(tái)式電解模式，所以該項(xiàng)目分為了三個(gè)模塊，一段和二段為脫銅平臺(tái)，一段控制銅離子濃度在7～10 g/L，二段控制銅離子濃度為3～5 g/L。一段產(chǎn)出1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅（Cu-CATH-2）（GB/T 467-2010），占總銅量的75%，二段產(chǎn)出為粗銅，可用于澆筑銅陽(yáng)極板或直接外售，占總銅量的12.5%；三段產(chǎn)出黑銅粉。

表1　分銅液的典型化學(xué)成分　g/L

目前，該企業(yè)旋流電解處理分銅液的生產(chǎn)狀態(tài)穩(wěn)定，已產(chǎn)出的1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅，部分返貴金屬冶煉車間置換銀，部分加工成銅粉（控制一定的條件，旋流電解可生產(chǎn)電積銅粉），用于置換沉碲，電積后液脫銅之后產(chǎn)出高濃度硫酸，返回分銅工序浸銅陽(yáng)極泥。

3　旋流電解在處理銀電解廢液中的應(yīng)用

目前,白銀的提純普遍采用電解精煉，在直流電的作用下，陽(yáng)極發(fā)生電化學(xué)溶解，Ag、Cu、Pb、Bi、Sb等電化學(xué)溶解而進(jìn)入電解液中；陰極主要是溶液中的Ag+在陰極放電析出。電位低于銀的銅、鉍、銻以及鉛對(duì)銀粉質(zhì)量影響較大，表現(xiàn)在：1）當(dāng)電解液中Cu2+、Pb2+、Bi3+、Sb3+等雜質(zhì)元素達(dá)到一定的濃度時(shí)，在陰極放電析出；2）當(dāng)電解液硝酸含量較低時(shí)，雜質(zhì)離子會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)，形成堿式鹽沉淀，進(jìn)入銀粉中。因此，大多數(shù)的企業(yè)會(huì)定期抽出一部分銀電解液開路處理，以此來(lái)平衡整個(gè)系統(tǒng)中的雜質(zhì)元素。

銀電解廢液處理比較廣泛的是置換法和氯化沉淀法。置換法產(chǎn)出的銀粉質(zhì)量低，含銀大約在80%左右，需要重新熔鑄成陽(yáng)極板或用于制備硝酸銀母液。重新制備硝酸銀母液，工藝過(guò)程復(fù)雜，材料消耗大。而氯化沉淀法工藝流程較長(zhǎng)，設(shè)備配置復(fù)雜；采用濕法從氯化銀中回收銀時(shí)，材料品種多，消耗大，且回收率低，一般規(guī)?；a(chǎn)中，氯化銀回收率只有93%～95%。

運(yùn)用旋流電解技術(shù)處理銀電解廢液，直接從銀電解廢液中電積回收銀，電積產(chǎn)品銀可以達(dá)到GB/T 4135-2002標(biāo)準(zhǔn)。該工藝的特點(diǎn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)較高的電流密度；2)流程簡(jiǎn)化，銀電解廢液直接電積，降低生產(chǎn)成本；3)采用密閉循環(huán)作業(yè)，將析出的含酸廢氣經(jīng)過(guò)負(fù)壓吸收至吸收凈化塔處理，減少了有害氣體的排放，有效改善工作環(huán)境。

3.1具體案例

旋流電解處理銀電解廢液在國(guó)內(nèi)某企業(yè)已經(jīng)過(guò)大批量的擴(kuò)試，該企業(yè)銀電解廢液的典型化學(xué)成分見表2。

表2　AgNO3電解廢液化學(xué)成分　g/L

從表2中可以看出，電解液中的主要成分為Ag、Cu、Pb,由于析出電位差,在旋流電解時(shí)銀離子最先在陰極析出[4]。

根據(jù)旋流電解的特點(diǎn),銀電解廢液采用粉體槽進(jìn)行處理,粉體槽生產(chǎn)采用全PLC程序自動(dòng)控制,操作簡(jiǎn)便,勞動(dòng)強(qiáng)度小,密閉式作業(yè),現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境優(yōu)越。技術(shù)參數(shù)見表3。

表3　銀電解廢液旋流電解處理技術(shù)條件

在旋流電解過(guò)程中,Te、Bi、Sb三種元素的濃度變化并不明顯。圖2反映了電解過(guò)程中銀離子濃度隨電解時(shí)間的變化情況。由圖可知,電解前期溶液中Ag+含量下降較快,至電解后期,隨著溶液中Ag+濃度的降低,Ag+含量的變化趨于緩慢，深度凈化時(shí)效率降低。

圖2　銀離子濃度隨電解時(shí)間變化曲線

3.2旋流電解處理銀電解廢液案例分析

典型的銀電解廢液經(jīng)過(guò)旋流電解處理，得到的電銀產(chǎn)品的化學(xué)成分見表4。

表4　電解銀產(chǎn)品化學(xué)成分　wt%

由表4可知，旋流電積銀產(chǎn)品的主品位較高，雜質(zhì)基本較低。一段提銀產(chǎn)出的電解銀澆鑄后，所得銀錠的化學(xué)成分滿足GB/T 4135-2002中1#銀的質(zhì)量要求。

5　結(jié)論

旋流電解技術(shù)應(yīng)用于銅陽(yáng)極泥的處理工藝中產(chǎn)出的中間產(chǎn)物分銅液和銀電解廢液，與現(xiàn)有典型工藝實(shí)現(xiàn)有機(jī)銜接。處理分銅液具有較高的電流密度和電流效率，同時(shí)流程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)出符合GB/T 467-2010（Cu-CATH-2）的1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)銅，提高了銅的直收率。脫銅原液的高酸可返浸銅陽(yáng)極泥，降低了酸耗。處理銀電解廢液，簡(jiǎn)化了凈化廢液流程，銀電解廢液直接電積，得到高品質(zhì)的銀粉，降低了生產(chǎn)成本，提高直收率；同時(shí)旋流電解生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)現(xiàn)密閉作業(yè)，消除現(xiàn)場(chǎng)酸霧及有害氣體的危害，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境好。

[1]鄧濤.旋流電解技術(shù)及其應(yīng)用[J].世界有色金屬(技術(shù)裝備),2012（12）:34-37.

[2]郭學(xué)益,鐘菊芽，肖彩梅，等.銅陽(yáng)極泥處理過(guò)程中碲銻鉍砷的物質(zhì)流分析研究[EB/OL].北京：中國(guó)科技論文在線.[2009-07-02].http://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/200907-52.

[3]鄧濤,沈李奇，佟永明，等.旋流電解技術(shù)在銅電解凈化生產(chǎn)中的運(yùn)用[J].有色冶金設(shè)計(jì)與研究,2013,34（5）：22-25.

[4]曹忠,宗鳳云，康小虎，等.銀電解廢液回收工業(yè)化生產(chǎn)實(shí)踐[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì),2006（9）：110-111.

Application of Cyclone Electrolysis Technology in Treatment of Copper Anode Sludge

HU Lei,SHEN Liqi,TONG Yongming,ZHAI Shishuang,FU Xuehui
(Zhejiang Kefei Technology Co.,Ltd.,Jiaxing,Zhejiang 314006,China)

Cyclone electrolysis technology is used for treatment of intermediate products(copper leaching solution and silver electrolysis effluent)of copper anode sludge,by which high-grade electro-deposited copper and electro-deposited silver powder will be obtained,electro-deposited silver powder can meet the requirement of GB/T 4135-2002 after being washed and casted.Cyclone electrolysis technology can increase copper direct recovery in copper leaching solution,balance impurity elements,and the production cost of leaching can be reduced by barren solution.

cyclone electrolysis technology;copper anode sludge;copper leaching solution;copper removal;silver electrolysis effluent;silver extraction

TF804

B

1004-4345(2015)04-0033-03

2014-12-24

胡雷（1983—），男，工程師，主要從事冶金技術(shù)研發(fā)及企業(yè)管理工作。