銅電解凈液車(chē)間三段凈化生產(chǎn)實(shí)踐

姜?jiǎng)俟? 劉培松

(煙臺(tái)國(guó)潤(rùn)銅業(yè)有限公司， 山東 煙臺(tái) 264000)

1 凈液車(chē)間現(xiàn)狀及問(wèn)題

電解車(chē)間采用凈液一段脫銅+二段誘導(dǎo)法脫銻鉍雜質(zhì)+反應(yīng)釜除鎳+黑酸返系統(tǒng)的凈液處理方式。凈液一段為脫銅離子，每天處理電解液，產(chǎn)出陰極銅進(jìn)行銷售，凈液一段脫銅液部分返回電解系統(tǒng)，部分返凈液二段進(jìn)行再次脫銅及砷、銻、鉍。凈液二段陰極產(chǎn)出黑銅粉，凈液二段溶液壓濾后，濾渣作為黑銅粉返側(cè)吹爐，潔凈電解液一部分返回電解槽繼續(xù)使用，一部分凈化液再進(jìn)入粗硫酸鎳生產(chǎn)工序，產(chǎn)出黑酸、粗硫酸鎳。黑酸為65%的H2SO4溶液，粗硫酸鎳作為副產(chǎn)品出售，黑酸返回電解系統(tǒng)。

為滿足凈液一段銅離子濃度維持在25～35 g/L，保證凈液二段除雜能力，利用現(xiàn)有設(shè)備，探索凈液車(chē)間三段生產(chǎn)模式。

1.1 連續(xù)脫銅誘導(dǎo)法脫雜質(zhì)

電解系統(tǒng)每日轉(zhuǎn)液至凈液一段80 m3電解液(含銅45～65 g/L，含酸180～210 g/L)進(jìn)行電解脫銅處理，溫度控制在55～65 ℃，電解液中銅離子濃度降至20～35 g/L后，其中60 m3/d返凈液二段進(jìn)行處理，其余返電解系統(tǒng)。

凈液一段處理后電解液轉(zhuǎn)入凈液二段，60 m3/d電解液(含銅20～35 g/L，含酸280～340 g/L)進(jìn)行脫雜處理，電解液中銅離子濃度降至1 g/L，脫銅同時(shí)進(jìn)行脫As、Sb、Bi，電解槽排放方式為階梯狀直線排列，電解液流動(dòng)方式為串聯(lián)流動(dòng)，采用這種方式可以有效控制中間電解槽中電解液銅離子濃度，集中脫除砷、銻等雜質(zhì)。在銅離子的濃度低于8 g/L時(shí)，溶液中的砷離子濃度開(kāi)始降低，進(jìn)行雜質(zhì)脫除?，F(xiàn)有電解及凈液工藝流程如圖1所示。

1.2 存在問(wèn)題

1.2.1 凈液車(chē)間電銅質(zhì)量受到影響

實(shí)際生產(chǎn)中，受制于凈液設(shè)備及原料中Bi雜質(zhì)含量高的情況，現(xiàn)有凈液車(chē)間除雜能力不足，凈液一段銅離子濃度處于逐漸降低的情況，后期銅離子濃度控制困難，出現(xiàn)20 g/L左右情況，低于正常析出的30 g/L的要求。一旦遇到電解液循環(huán)發(fā)生阻礙，陰極附近銅離子濃度補(bǔ)充不及時(shí)，雜質(zhì)就有可能在陰極析出，如若銅離子濃度繼續(xù)降低，低于12～18 g/L時(shí)，雜質(zhì)砷、銻、鉍有在陰極放電析出的危險(xiǎn)，所以需控制凈液一段銅離子濃度維持在30 g/L以上，以保證生產(chǎn)合格電銅。

1.2.2 凈液車(chē)間除雜能力與現(xiàn)有生產(chǎn)能力

電解原料陽(yáng)極板含雜質(zhì)情況見(jiàn)表1。

從表1可以看出，電解液中雜質(zhì)含量大幅升高，Bi含量較標(biāo)準(zhǔn)值升高4倍。若按陽(yáng)極板中Bi含量0.02%標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，其電解液處理量見(jiàn)式(1)。

QBi=93 000t×1.025 8×0.02%×55%×103/0.5×85%=24 690m3

(1)

而現(xiàn)在凈化二段電解液處理能力為21 900 m3，若雜質(zhì)低于標(biāo)準(zhǔn)，理論上可基本滿足生產(chǎn)，但凈液系統(tǒng)還需年處理金銀車(chē)間分銅液量3 600 m3。

圖1 現(xiàn)有電解及凈液工藝流程

表1 陽(yáng)極板雜質(zhì)含量統(tǒng)計(jì)情況 %

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，陽(yáng)極板產(chǎn)能由6萬(wàn)t擴(kuò)產(chǎn)至10萬(wàn)t，而凈液車(chē)間未相應(yīng)擴(kuò)產(chǎn)，造成現(xiàn)有凈液一段能力是凈液二段能力的1.55倍，且需處理金銀車(chē)間分銅液，導(dǎo)致凈液脫銅除雜能力不足，急需擴(kuò)大凈液能力。

2 三段凈化生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 三段凈化改造

基于以上生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題，在不變更現(xiàn)有工藝設(shè)備的情況下，實(shí)施凈液車(chē)間三段生產(chǎn)模式，目的主要是為提高凈液一段銅離子濃度生產(chǎn)合格電銅，其次降低誘導(dǎo)法除雜系統(tǒng)銅離子濃度，實(shí)現(xiàn)除雜能力提高。

2.1.1 凈液一二段脫銅

在現(xiàn)有一段工序廠房?jī)?nèi)利用原閑置電解槽增加一段生產(chǎn)，即稱做凈化二段，其凈液一段銅離子控制在30 g/L以上生產(chǎn)電解銅，凈化二段繼續(xù)脫銅至15 g/L，以供凈液三段除雜，一、二段為兩套獨(dú)立的脫銅循環(huán)系統(tǒng)。

2.1.2 凈液三段除雜

現(xiàn)有凈化二段改稱為凈化三段，主要處理As、Sb、Bi雜質(zhì)，改造后金銀車(chē)間分銅工序分銅液加入凈液二段脫銅回收。

2.2 凈液三段生產(chǎn)實(shí)踐

凈化技改前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。

(1)凈液一段生產(chǎn)開(kāi)14個(gè)電解槽，電流密度控制在220 A/m2左右，放液量93 m3，進(jìn)行脫銅，鉛板做陽(yáng)極，始極片做陰極，極距控制在100 mm，生產(chǎn)合格電銅，加入明膠、硫脲做添加劑，陰極銅電銅結(jié)晶致密，化驗(yàn)數(shù)據(jù)合格，銅離子降至30 g/L時(shí)轉(zhuǎn)入凈液二段處理。

(2)凈液二段生產(chǎn)開(kāi)14個(gè)電解槽，電流密度控制在256 A/m2左右，凈液二段主要進(jìn)行脫銅作業(yè)，同時(shí)回收處理金銀車(chē)間分銅工序分銅液，處理電解液量升至103 m3，其中10 m3為分銅液，銅離子降至15 g/L時(shí)轉(zhuǎn)入凈液三段處理，生產(chǎn)出黑銅轉(zhuǎn)冶煉處理。

表2 凈化技改前后生產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比

(3)凈液三段生產(chǎn)繼續(xù)脫銅，并實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)法除雜，解決了前期受轉(zhuǎn)入電解液銅離子過(guò)高、除雜效率不足而影響處理電解液量的問(wèn)題，凈液系統(tǒng)每日電解液處理量提升40%。三段凈液量較改造前提高42%，可滿足穩(wěn)定電解液雜質(zhì)的要求。圖2為改造后的三段凈液工藝流程。

3 結(jié)束語(yǔ)

凈液生產(chǎn)主要為滿足電解系統(tǒng)銅離子與雜質(zhì)穩(wěn)定，為生產(chǎn)創(chuàng)造良好的環(huán)境。凈液系統(tǒng)三段改造，在利用現(xiàn)有設(shè)備，不做過(guò)多經(jīng)濟(jì)投入的情況下，實(shí)現(xiàn)了凈液車(chē)間穩(wěn)定生產(chǎn)。

(1)一段銅離子控制30 g/L以上，配以穩(wěn)定的添加劑可以生產(chǎn)合格陰極銅，年產(chǎn)800 t 2#標(biāo)準(zhǔn)銅。

(2)凈液處理能力、除雜能力提高，消除了對(duì)誘導(dǎo)法脫銅工序效率的影響，從而提高凈液系統(tǒng)工作效率。

圖2 改造后的三段凈液工藝流程

(3)銅冶煉工序中金銀車(chē)間分銅工序的分銅液得到有效回收利用，實(shí)現(xiàn)環(huán)保最優(yōu)處理。保證金銀分銅液不對(duì)凈液車(chē)間陰極銅質(zhì)量產(chǎn)生影響，又消除了分銅液高銅離子對(duì)誘導(dǎo)法脫銅工序效率的影響。