利用真空蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行深度脫銅的探討

張曉瑜，呂海波，王文龍

(1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055； 2.金川集團(tuán)股份有限公司,甘肅 金昌 737103)

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利用真空蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行深度脫銅的探討

張曉瑜1，呂海波2，王文龍2

(1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055； 2.金川集團(tuán)股份有限公司,甘肅 金昌 737103)

本文通過對銅電解凈化系統(tǒng)除銅工藝的進(jìn)一步改進(jìn)，提高真空蒸發(fā)終點(diǎn)密度、降低結(jié)晶終點(diǎn)溫度、降低硫酸銅結(jié)晶母液含銅，優(yōu)化誘導(dǎo)脫銅工藝技術(shù)條件等技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)深度脫銅、減少黑銅渣量，達(dá)到節(jié)能減排之目的。

銅電解； 真空蒸發(fā)； 脫銅； 結(jié)晶母液

在銅電解精煉過程中，因采用的陽極主品位高，雜質(zhì)含量較低，使陰極電流效率低于陽極電流效率，導(dǎo)致電解液中銅離子濃度不斷上升，同時(shí)隨著電解的持續(xù)進(jìn)行，電解液成分不斷發(fā)生變化，溶液中鎳、砷、銻、鉍等雜質(zhì)逐漸富集，添加劑的分解產(chǎn)物不斷累積，給電解生產(chǎn)帶來極大不利，為此，每天必須抽取一定量的電解液進(jìn)行凈化處理。目前國內(nèi)大部分廠家普遍采用真空蒸發(fā)生產(chǎn)粗硫酸銅，誘導(dǎo)法脫除銅及砷、銻、鉍，電熱蒸發(fā)(或冷凍結(jié)晶)生產(chǎn)粗硫酸鎳進(jìn)行電解后液脫雜處理。

經(jīng)真空蒸發(fā)濃縮—水冷結(jié)晶工序生產(chǎn)出粗硫酸銅后，得到的富集了砷、銻、鉍、鎳等雜質(zhì)結(jié)晶母液，結(jié)晶母液中銅含量的高低，對誘導(dǎo)脫銅工序來說是一項(xiàng)非常重要的工藝參數(shù)，它不僅影響誘導(dǎo)脫銅工序砷、銻、鉍等雜質(zhì)脫除效果，同時(shí)也決定脫銅槽脫除雜質(zhì)所需的脫除時(shí)間和能耗的高低。

1 結(jié)晶母液含銅濃度降低的意義

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，當(dāng)結(jié)晶母液銅離子濃度相對較高時(shí)，配入一定量的添加劑，誘導(dǎo)脫銅槽單系列主給液流量必須對應(yīng)調(diào)整，脫銅時(shí)間至少兩個(gè)班制才能達(dá)到雜質(zhì)的脫除效果，當(dāng)結(jié)晶母液銅離子濃度相對較低時(shí)，誘導(dǎo)脫銅槽單系列主給液流量繼續(xù)提高，同時(shí)配入一定量的添加劑，脫銅時(shí)間需要一個(gè)班制同樣能夠滿足脫除雜質(zhì)的要求。由此可見，誘導(dǎo)脫銅單系列在配入一定量的添加劑后，給液流量隨著結(jié)晶母液銅離子濃度的降低而增大，并且隨著結(jié)晶母液銅離子濃度的降低縮短誘導(dǎo)脫出雜質(zhì)的時(shí)間。

此外，通過試驗(yàn)表明，結(jié)晶母液中銅離子濃度高，會(huì)造成誘導(dǎo)脫銅除雜效率下降，影響凈化效率，為保證銅電解精煉工序電解液雜質(zhì)穩(wěn)定，必須增加凈液工序誘導(dǎo)脫銅槽槽數(shù)或增加脫除時(shí)間，這樣不僅增加凈液系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行成本，同時(shí)也增加脫銅崗位勞動(dòng)強(qiáng)度。為了減輕誘導(dǎo)脫銅工序的負(fù)擔(dān)，降低誘導(dǎo)脫銅工序的電耗，使需脫除的銅量以硫酸銅的形式產(chǎn)出，減少黑銅渣的產(chǎn)出量，提高銅的直收率指標(biāo)，增大硫酸銅結(jié)晶率，降低硫酸銅結(jié)晶母液銅離子濃度具有重要意義。

2 結(jié)晶母液優(yōu)化前銅離子濃度及誘導(dǎo)脫雜情況

2.1 優(yōu)化前銅離子濃度

通過跟蹤結(jié)晶母液中銅離子濃度，統(tǒng)計(jì)得出月平均結(jié)晶母液含銅，結(jié)果如圖1所示，具體變化趨勢如圖1所示。

表1 某電解車間1～12月份結(jié)晶母液銅離子濃度 g/L

圖1 某電解車間1～12月份結(jié)晶母液銅離子濃度

根據(jù)表1也可以看出，結(jié)晶母液中平均銅離子濃度最低在9月份，最高在3月份。

2.2 優(yōu)化前誘導(dǎo)脫銅槽脫銅

同時(shí)跟蹤誘導(dǎo)脫銅槽脫除雜質(zhì)砷的脫除率，及脫除雜質(zhì)所需要的時(shí)間，統(tǒng)計(jì)得出月平均砷的脫除率及時(shí)間，結(jié)果如表2、表3所示，曲線圖見圖2、圖3。

表2 某電解車間1～12月份誘導(dǎo)脫銅槽砷的脫除率變化 %

表3 某電解車間1～12月份誘導(dǎo)脫銅槽砷的脫除時(shí)間 h

圖2 某電解車間1～12月份誘導(dǎo)脫銅槽砷的脫除率變化曲線圖

圖3 某電解車間1～12月份誘導(dǎo)脫銅槽砷的脫除時(shí)間曲線圖

從圖2、圖3中可以看出，當(dāng)結(jié)晶母液中銅離子濃度高時(shí)，誘導(dǎo)脫銅工序的脫雜效率下降，所用的脫除雜質(zhì)的時(shí)間有所增加；結(jié)晶母液中銅離子濃度下降時(shí)，誘導(dǎo)脫雜的效率有所上升，相應(yīng)的縮短了脫雜的時(shí)間。

3 影響結(jié)晶母液含銅的因素

結(jié)晶母液含銅量的高低取決于硫酸銅結(jié)晶率，結(jié)晶率越高，結(jié)晶析出的硫酸銅量越多，相應(yīng)的結(jié)晶母液中的銅離子濃度也越低。硫酸銅結(jié)晶率的高低取決于真空蒸發(fā)終點(diǎn)后液的比重、結(jié)晶過程冷卻速、結(jié)晶終點(diǎn)溫度等因素。

4 優(yōu)化措施

4.1 提高真空蒸發(fā)后液的密度

水冷結(jié)晶機(jī)處理的溶液為真空蒸發(fā)后液，真空蒸發(fā)將從電解返回的電解液在負(fù)壓狀態(tài)下進(jìn)行初步的濃縮。生產(chǎn)實(shí)踐表明：真空蒸發(fā)后液密度設(shè)置值越大，其中的銅離子濃度越高，同等冷卻條件下硫酸銅的結(jié)晶率越高。

4.2 精確控制水冷結(jié)晶機(jī)冷卻水出水溫度

控制真空蒸發(fā)后液溫度，在其進(jìn)入結(jié)晶機(jī)后，合理、有效的降溫對提高硫酸銅的結(jié)晶率至關(guān)重要。利用溫度的變化來控制自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開啟度，同時(shí)調(diào)整攪拌速度及頻率，使終點(diǎn)溫度比原工藝降低3℃，并嚴(yán)格控制溫度始終恒定在設(shè)定值內(nèi)。從電解系統(tǒng)返回的電解液中含有As、Sb、Bi等雜質(zhì)，隨著真空蒸發(fā)濃縮，電解液中含As、Sb、Bi的雜多酸鹽濃度也有一定的提高，這種雜多酸鹽隨溫度的降低易形成沉淀，隨硫酸銅結(jié)晶一起粘附在水冷結(jié)晶機(jī)槽壁上形成結(jié)垢，導(dǎo)致傳熱阻力增加，冷卻效果變差。為保證結(jié)晶機(jī)的整體冷卻效果，定期清理水冷結(jié)晶槽槽壁結(jié)垢，提高水冷結(jié)晶機(jī)的整體冷卻效果。

5 優(yōu)化后的效果與經(jīng)濟(jì)效益

(1)優(yōu)化完成后，提高了粗硫酸銅的產(chǎn)出量，硫酸銅結(jié)晶率比改造前提高7%～15%，提高了硫酸銅產(chǎn)量，減少了誘導(dǎo)脫銅工序黑銅渣量。

(2)提高了誘導(dǎo)脫銅脫除雜質(zhì)的脫除率，縮短了誘導(dǎo)脫銅脫雜工序生產(chǎn)時(shí)間，達(dá)到提高設(shè)備利用率，節(jié)約用電量的目的。

6 結(jié)語

工藝改進(jìn)優(yōu)化后，有效降低結(jié)晶母液含銅的濃度，減輕脫銅工序的生產(chǎn)負(fù)荷，使凈化系統(tǒng)的凈液能力得到很大的提升，節(jié)約了生產(chǎn)成本，達(dá)到了節(jié)能降耗的目的。

[1] 任鴻九，王立川．有色金屬提取冶金手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2000．

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[6] 張恩明．提高真空蒸發(fā)處理量的生產(chǎn)實(shí)踐[J]．銅業(yè)工程，2008，(1)：37-38．

Discussion on in-depth decoppering with vacuum evaporation technology

ZHANG Xiao-yu,Lü Hai-bo,WANG Wen-long

By the ways of further improvement of decoppering process of purification system of copper electrolysis,adopting measures included increasing the final density of vacuum evaporation,decreasing the final temperature of crystallization,decreasing the contents of copper in crystallization mother liquor of copper sulfate,and optimizing the process conditions of induce decoppering etc.,the in-depth decoppering was realized and the amounts of black copper slag was decreased,the goals of energy-saving and emission reduction was achieved.

copper electrolysis; vacuum evaporation; decoppering; crystal mother liquor

張曉瑜(1981—)，男，甘肅永登人，現(xiàn)任金川集團(tuán)股份有限公司銅冶煉廠電解車間生產(chǎn)主任，工程師，在讀西安建筑科技大學(xué)工程碩士學(xué)位，主要從事鎳銅鈷的生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。

2014-04-11

2014-10-24

TF811

B

1672-6103(2015)01-0078-03