左東平，謝祥添，趙寧寧，焦峰超

（陽谷祥光銅業(yè)有限公司，山東 聊城 252300）

在銅電解過程中，陽極板中As、Sb、Bi等電位與銅接近但比銅負(fù)的雜質(zhì)，主要以As、Sb、Bi鹽類水解或不同價(jià)態(tài)相互間結(jié)合生成漂浮陽極泥，大部分在電解液中富集，當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)，在陰極表面進(jìn)行粘附，影響銅離子在陰極的結(jié)晶成核過程，對(duì)陰極銅質(zhì)量危害極大[1]。為了維持電解液中的銅、酸含量以及雜質(zhì)濃度在陰極銅生產(chǎn)規(guī)定的范圍內(nèi)，保證電解陰極銅的純度，定期將陽極泥從電解槽中清理出去，同時(shí)對(duì)電解液進(jìn)行凈化和調(diào)整，以保證電解過程的正常進(jìn)行。在電解液凈化過程中，其中所含的銅、鎳等有價(jià)成分必須盡可能地回收，砷、銻、鉍等雜質(zhì)應(yīng)盡量除去。

1 連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝簡(jiǎn)介

在采用連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜過程中，將需凈化的電解液連續(xù)經(jīng)過多級(jí)電積槽，電解液在電積槽中成階梯型流動(dòng)，在后邊3個(gè)電積槽中加入輔助給液，提高銅離子含量，如圖1。

圖1 連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝階梯電積槽

隨著電積時(shí)間的增加，后邊電積槽中銅含量降低，在銅含量小于12g/l時(shí)，電解液中As、Sb、Bi等雜質(zhì)與銅一起在陰極析出。

2 黑銅泥含Cu偏高帶來的危害

連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝未將雜質(zhì)有效分離，無法徹底解決雜質(zhì)開路問題，經(jīng)電積產(chǎn)出的黑銅粉，根據(jù)原料中雜質(zhì)成分進(jìn)行配料、回爐處理，黑銅粉含Cu過高，造成金屬重復(fù)冶煉量大，作業(yè)流程長(zhǎng)，銅回收率降低，同時(shí)運(yùn)輸成本、資金占?jí)合鄬?duì)增加。含Cu過高的黑銅粉比重大，在出槽過程中管道、設(shè)備磨損增加，同時(shí)物料流動(dòng)困難，沖洗過程中容易在管道、地坑泵進(jìn)口處堆積，導(dǎo)致管道、泵進(jìn)口易于堵塞，人工清理困難，造成勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)效率低，生產(chǎn)成本高。含Cu過高的黑銅粉，壓濾后在鼓風(fēng)干燥時(shí)壓濾機(jī)內(nèi)部發(fā)熱量大，造成壓濾機(jī)濾板、濾布燒損嚴(yán)重，更換頻率高。

3 黑銅粉含Cu偏高的原因分析

在電積初期，各電積槽產(chǎn)物穩(wěn)定；第1～2槽產(chǎn)出含量在99.5%以上的電積銅，第3～5槽產(chǎn)出黑銅板，第6～8槽產(chǎn)出黑銅粉并伴隨有砷化氫氣體劇毒氣體產(chǎn)生[2]。隨著電解液中銅含量下降，陰極極化電勢(shì)變負(fù)，銅、砷、銻、鉍在陰極表面共同析出，陰極表面形成了大量的黑銅。在電積48h后，第4、5個(gè)電積槽中產(chǎn)生以絮狀銅形式產(chǎn)出的黑銅導(dǎo)致陰陽極短路，脫銅電效降低，電解液銅濃度下降緩慢，后邊電積槽銅含量升高，同時(shí)隨著輔助給液的加入，后邊電積槽不能有效進(jìn)行誘導(dǎo)脫雜，均產(chǎn)生大量的絮狀銅；在一個(gè)電積周期后，出槽過程中，絮狀銅與夾雜的黑銅粉一起脫落在電積槽內(nèi)（見圖2）。

圖2 與黑銅粉一起脫落在槽底的絮狀銅

在出槽過程中，用電積后液沖洗脫落在槽底的物料，通過電積槽底部回流管至地坑，再通過地坑泵打至壓濾機(jī)，經(jīng)壓濾、卸料后轉(zhuǎn)運(yùn)至原料系統(tǒng)，進(jìn)行配料、回爐。電積過程中，電解液中銅離子含量的升高，造成誘導(dǎo)脫雜過程中與黑銅粉一起析出的銅含量升高；同時(shí)大量絮狀銅脫落在槽底，與黑銅粉一起沖洗，在作業(yè)過程中，黑銅粉中機(jī)械夾帶量較大，導(dǎo)致黑銅粉產(chǎn)出后含銅高達(dá)53%左右，這是黑銅粉含銅偏高的主要原因。

4 改進(jìn)措施及效果

針對(duì)上述分析的這些影響黑銅粉中含Cu過高的問題，主要采取以下改進(jìn)措施來解決問題。

（1）調(diào)整進(jìn)口電解液流量、銅含量。通過控制前段廢電解液處理工藝，穩(wěn)定需電積脫雜的電解液含銅，經(jīng)過生產(chǎn)摸索，將該電解液中含Cu可穩(wěn)定控制在25g/L～28g/L，該電解液作為電積前液。電積生產(chǎn)后，通過檢測(cè)各槽出口銅離子濃度，根據(jù)銅含爐變化判斷槽內(nèi)夾心銅及絮狀銅出現(xiàn)時(shí)間，在通電36h后將電積槽進(jìn)口流量進(jìn)行調(diào)整，在電密不變的條件下，降低電積槽內(nèi)銅含量，防止絮狀銅產(chǎn)生，避免陰陽極短路，可有效提高電效，誘導(dǎo)脫雜效果良好。對(duì)應(yīng)生產(chǎn)參數(shù)見表1。

表1 改進(jìn)前后黑銅粉成分

（2）調(diào)整輔給液供液方式。改變?cè)泄潭ㄝo助給液給液方式，通過檢測(cè)出口槽電解液成分，判斷輔助給液加入時(shí)間及加入量；通過調(diào)整，在后面4個(gè)電積槽進(jìn)口處增加輔助給液，每個(gè)輔助給液實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，隨生產(chǎn)時(shí)間的變化，對(duì)電積槽內(nèi)電解液Cu2+濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制，確保最佳的誘導(dǎo)脫雜效果，避免絮狀銅出現(xiàn)，降低黑銅粉含Cu，同時(shí)提高電效及雜質(zhì)脫除率。通過上述改進(jìn)措施，電積過程中無絮狀銅產(chǎn)出（電積槽內(nèi)產(chǎn)物見圖3）；黑銅粉含Cu明顯降低（改進(jìn)前后黑銅粉成分見表2），管道堵塞現(xiàn)象減少，有效作業(yè)效率提升，壓濾機(jī)濾板、濾布無燒毀現(xiàn)象出現(xiàn)，降低生產(chǎn)成本。

圖3 改進(jìn)工藝后電積槽內(nèi)黑銅粉產(chǎn)物

表2 改進(jìn)前后黑銅粉成分

5 結(jié)語

黑銅粉是誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝的主要產(chǎn)物，在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按要求操作，采用本文所描述的解決措施，可有效降低黑銅粉中Cu含量，同時(shí)采用上述方法，對(duì)電解液凈化過程中雜質(zhì)脫除、有價(jià)金屬回收具有重要意義。