提高銅電解液過濾質(zhì)量的生產(chǎn)實踐

劉宇鋒, 董 博， 柯新安, 劉建新

(大冶有色金屬股份有限公司， 湖北 黃石 435005)

提高銅電解液過濾質(zhì)量的生產(chǎn)實踐

劉宇鋒, 董 博， 柯新安, 劉建新

(大冶有色金屬股份有限公司， 湖北 黃石 435005)

介紹了大冶有色提高銅電解液過濾質(zhì)量的生產(chǎn)實踐，通過改進銅電解過濾系統(tǒng)，規(guī)范操作，提高了電解液過濾質(zhì)量，降低了電解液中懸浮物含量，獲得了較好的工藝指標。

銅電解液； 過濾系統(tǒng)； 懸浮物； 陰極銅含銀

0 引言

銅冶煉生產(chǎn)以銅精礦為原料，通過火法冶煉得到陽極板(粗銅)。陽極板中的主要雜質(zhì)有As、Sb、Bi、Pb、Fe、Zn、Ni、Cl等，在銅電解過程中，雜質(zhì)隨銅一起溶解進入電解液，并通過化學沉積和機械夾雜的方式在陰極積聚，從而影響陰極銅質(zhì)量。在這些雜質(zhì)中，As、Sb、Bi對陰極銅質(zhì)量影響較大。As、Sb、Bi進入電解液主要以兩種形式影響陰極銅質(zhì)量，一種是形成漂浮陽極泥，另一種是以離子形態(tài)存在于銅電解液中，并不斷富集對銅電解產(chǎn)生影響。因此，必須定期對電解液進行過濾除雜，以滿足銅電解生產(chǎn)要求[1]。

1 銅電解生產(chǎn)過程中雜質(zhì)的存在形式

通常情況下，高純陰極銅中的雜質(zhì)元素除部分銀以金屬形態(tài)存在外，其余都以化合物形態(tài)機械夾雜于金屬銅中。由于電解過程所有的陰陽極行為都是電解液作為中間介質(zhì)完成的，而在正常情況下，As、Ni等雜質(zhì)不可能以電化學沉積方式進入陰極銅，因此電解液中的懸浮物成為控制關(guān)鍵[2]。分析電解液中的懸浮物，其主要是As、Sb、Bi,其它物質(zhì)較少(見表1)。

另外，管道渣的主要成分也是As、Sb、Bi(見表2)，進一步證明電解液中的懸浮物主要為As、Sb、Bi。

表1 電解液中懸浮物組成 %

表2 管道渣組成 %

2 提高電解液過濾質(zhì)量的生產(chǎn)實踐

2.1 過濾系統(tǒng)改造

圖1為原過濾系統(tǒng)流程圖。地坑中電解液吹風攪拌，含有陽極泥的電解液用泵打到板框過濾機過濾，濾液再經(jīng)過LAROX過濾機，電解液經(jīng)過兩次過濾后進入系統(tǒng)。

圖1 改造前電解液過濾流程圖

圖2為改造后的過濾系統(tǒng)流程圖。地坑中的電解液通過攪拌槳攪拌，含有陽極泥的電解液用泵打到濃密機，經(jīng)過濃密機澄清后的電解液用泵打到1#板框過濾機中進行一次過濾，一次濾液再泵入2#板框過濾機進行二次過濾(2#板框過濾機濾布較1#板框過濾機濾布目數(shù)大)，二次濾液再送入LAROX過濾機，最終進入系統(tǒng)循環(huán)使用。

圖2 改造后電解液過濾流程圖

改造后的新式過濾系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：①電解液過濾次數(shù)由2次改為3次，增加了電解液過濾頻次，二次過濾的板框過濾機濾布目數(shù)增大，提高了電解液過濾質(zhì)量，減少了電解液中的懸浮物；②地坑由壓縮空氣攪拌改成攪拌槳攪拌，降低了廠房酸霧，減少了酸霧對廠房設(shè)備設(shè)施的腐蝕，同時也改善了作業(yè)環(huán)境，降低了酸霧對職工的傷害；③地坑改為攪拌槳攪拌后，每天作業(yè)完后地坑中的陽極泥可以全部通過板框過濾機壓濾，杜絕了地坑陽極泥被盜，有利于車間治保工作[3]。

2.2 加強操作管理

加強電解槽槽面及槽下過濾崗位人員管理：①加大對板框過濾機濾后液的檢查力度，發(fā)現(xiàn)板框過濾后液跑渾及時進行處理，杜絕跑渾電解液進入電解液生產(chǎn)系統(tǒng)；②加大對LAROX過濾機流量的監(jiān)控，流量低于正常值10%時進行反洗，流量低于正常值30%時，對濾布進行更換；③及時更換板框過濾機的破損板、框和濾布；④定期對電解液過濾系統(tǒng)的濾后液池、過濾槽和濃密機進行清理；⑤槽面換裝時，先拔上清液塞，待上清液放完后，將上清液塞堵住，然后用電解液沖洗槽底陽極泥，防止沖洗過程中陽極泥從上清液塞流到低位槽，進入系統(tǒng)；⑥槽面出銅過程中，將電解槽進液閥門關(guān)閉，防止被污染的電解液通過回流管進入系統(tǒng)。

3 改進效果

3.1 電解液中懸浮物

過濾系統(tǒng)改造后，電解液的過濾頻次提高，同時加強了槽面管理，減少了陽極泥對電解液的污染，電解液的潔凈度明顯提高，電解液中的懸浮物明顯減少。2015～2016年電解液中懸浮物含量如圖3。

圖3 2015～2016年電解液中懸浮物含量

從圖3中可以看到，2015年電解液中懸浮物含量平均為48.8 mg/L,月平均在45～55 mg/L；2016年截至到9月份電解液中懸浮物含量平均為19.3 mg/L,月平均在15～25 mg/L，較2015年下降。

3.2 A級銅產(chǎn)出率

A級銅也稱高純陰極銅、升水銅，其產(chǎn)出率是衡量電解系統(tǒng)工藝控制水平的重要指標之一。圖4為2015～2016年A級銅月產(chǎn)出率。

圖4 2015～2016年A級銅產(chǎn)出率

從圖4中可以看出，2015年A級銅產(chǎn)出率平均為98.49%，月平均在98%～99%；2016年截至到9月份A級銅產(chǎn)出率平均為99.35%，月平均在99%～99.7%，較2015年有明顯提高。電解液中懸浮物含量降低后，提高了電解液潔凈度，電解液雜質(zhì)含量減少，降低了非銅粒子在陰極銅表面粘附幾率，陰極銅質(zhì)量明顯提高。

3.3 直流電單耗

銅電解過程中，直流電單耗理論上可由下式計算：

w=1 000v/1.185 2×η

(1)

其中：w為直流電耗，kWh/t-Cu；v為槽電壓，V；η為電流效率，%。

由上式可知：直流電單耗取決于槽電壓和電流效率，并隨著槽電壓的升高、電流效率的下降而增大。該廠電流效率基本穩(wěn)定在97.5%以上，因此降低銅電解直流電單耗的直接途徑就是降低槽電壓。槽電壓包括陽極電位、陰極電位、電解液電阻引起的電壓降、導體上的電壓降以及槽內(nèi)各接觸點的電壓降。當前車間采用15%～20%稀硫酸清洗接觸點等措施加強槽面管理，槽電壓的高低主要取決于電解液中陰陽極之間的電阻，降低電解液中懸浮物含量之后，電解液比重下降，電阻下降，相同電流密度下槽電壓也相應下降。 圖5為2015～2016年銅電解直流電單耗。

圖5 2015～2016年直流電單耗趨勢圖

從圖5可以看出，2015年直流電單耗平均為333 kWh/t-Cu，月平均值在320～340 kWh/t-Cu；2016年截至到9月份直流電單耗平均為292 kWh/t-Cu，月平均值270～300 kW·h/t-Cu，較2015年明顯下降。

3.4 陰極銅含銀

銀主要以離子放電和機械粘附兩種方式進入陰極銅中，圖6為2015～2016年陰極銅含銀圖。

圖6 2015～2016年陰極銅含銀

2015年陰極銅含銀平均為15.7×10-6，陰極銅含銀月平均在(15～16)×10-6；2016年截至到9月份陰極銅含銀平均為10.9×10-6，陰極銅含銀月平均在(10～11)×10-6，較2015年有明顯的降低。

4 結(jié)論

對電解液過濾系統(tǒng)進行改進，通過改變過濾方式、規(guī)范操作管理，提高了過濾質(zhì)量，降低了電解液中懸浮物含量，直流電單耗降低，陰極銅含銀降低，陰極銅質(zhì)量穩(wěn)定。

(1) 電解液中懸浮物含量從48.8 mg/L降低至19.3 mg/L。

(2) 降低了電解液的密度，有利于貴金屬和其他雜質(zhì)的沉降，A級銅產(chǎn)出率保持在99%以上，陰極銅含銀平均值從15.7×10-6降低至10.9×10-6。

(3) 電流密度在240～260 A/m2范圍內(nèi)，直流電單耗平均值由333 kWh/t-Cu降至292 kWh/t-Cu。

[1] 馬軍，李堅，羅勁松.云銅降低陰極銅中銀含量的生產(chǎn)實踐[J].中國有色冶金，2014，(5)：24-26.

[2] 彭容秋.銅冶金[M].長沙：中南大學出版社，2004.

[3] 樂安勝.銅電解過濾系統(tǒng)的改造優(yōu)化[J].有色金屬，2016，(5)：35-37.

Production practice of improving the filtration quality of copper electrolyte

LIU Yu-feng, DONG Bo, KE Xin-an, LIU Jian-xin

This paper introduces the production practice of improving the filtration quality of copper electrolyte in Daye non-ferrous metals group. It is found that through modifying the copper electrolysis and filtration system, standardizing the operation, the filtration quality of electrolyte is improved, and the suspended solids content in the electrolyte is reduced, favorable process indicators is obtained.

copper electrolyte; filtration system; suspended solids; silver content in cathode copper

劉宇鋒(1988—)，男，湖北黃岡人，冶金工程師，從事冶金生產(chǎn)技術(shù)工作。

TF811

B