专利名称：并联循环连续电积脱砷法的制作方法
技术领域：
本发明涉及湿法冶金过程中脱除溶液中砷的技术，尤其是在铜电解过程中脱除其电解液中砷的并联循环连续电积脱砷法。
背景技术：
在铜电解生产中电解液的净化脱砷，绝大部分采用电积脱砷法。主要有以下几种方法死脱法、两段脱砷法、周期反向电流电积脱砷法、极限电流密度电积脱砷法、诱导脱砷法、控制阴极电势电积脱砷法等。
前两种脱砷方法存在脱砷效率低，多在50％以下；并伴随着大量AsH3剧毒气体产生，而且电能消耗大，其直流单耗＞33000kw.h/tAs(含脱砷过程中铜的脱除电耗)等缺点。
后四种脱砷方法在提高砷的脱除率，降低和抑制AsH3气体的产生等方面取得了较好的成绩。但这些方法都存在电流密度低；能耗高，其直流单耗＞25000kw.h/tAs(含脱砷过程中铜的脱除电耗)；AsH3在脱砷末期依然产生等缺点。因此，即使在其脱砷效率提高的情况下，其设备生产能力也是很低的。
另外，在整个流程中存在大量铜被无效脱除，而进入各种流程物料，如黑铜板、砷渣等。这就增加了铜在整体流程中的损失；并增加了用于脱铜的电能消耗，而增大脱砷成本。
而且这些方法是建立在特殊设备的使用和特殊的设备配置之上的。如周期反向电流电积脱砷法，采用能周期反向的硅整流器。极限电流密度电积脱砷法，采用计算机控制可控硅整流器对电流进行精确控制。后两者要求对溶液流量、电流进行精确控制，其电解槽采用特殊的阶梯式布置以实现电解槽间溶液的串联流动。因此，它们的设备投入很大；而且在溶液流量、电流大小等参数的控制要求精度高，控制困难。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提出一种并联循环连续电积脱砷法，在原有工艺的装备和设备配置下，通过对工艺参数的控制和调整来实现连续脱砷，是一种控制简单，操作简洁，效果显著的铜电解液电积脱砷方法。
本发明通过以下技术措施来实现1、溶液循环的控制溶液在槽间并联循环流动；对循环液进行加热，其温度控制在60～66℃。
对电积脱砷槽溶液进行全面补液。将部分电解槽作为终点槽，其溶液排出体系，以平衡溶液体积和成份。补给液流量与排出液流量相等，即Q2＝Q3。补给液量正比于电积脱砷所供给的电流，一般在1～20m3/h之间。
硫酸铜母液、脱铜后液、电解液中的任意一种，或它们间的混合液，都可以作为脱砷过程的补给液，使之与电流、溶液成份、电积脱砷槽数相匹配，其具体值按下述计算式进行确定Iqtn＝Q2C2-Q3C3式中I——电流强度(KA)，I＝DK×A。DK是阴极电流密度，在195～320A/m2之间；A为阴极面积，决定于单块阴极的面积和一槽内阴极的块数。
q——电化当量(g.A-1.h-1)，qAs(V)＝0.5588g.A-1.h-1，qCu2+＝1.1852g.A-1.h-1。
t——时间(h)，在上述计算时取1小时。n——电积脱砷槽数。
Q2、Q3——补给液、排出液流量(m3/h)。Q2＝Q3。C2、C3——补给液、排出液浓度(g/L)。
补给液铜砷比控制在Cu∶As＝1.5～3∶1～1.5；脱砷终点液成份Cu2+＝0.5～2.5g/L。
2、溶液参数的控制脱砷前液铜砷比控制在Cu∶As＝1.5～3∶1～1.5，以使脱砷过程中砷与铜形成砷铜合金Cu2As、Cu3As，且尽可能生成Cu2As。
3、阴极材料阴极采用外形完整的铜阳极或残极，或其它金属块。
图1为本发明的脱砷流程图。
图2为设备及工艺联接图。作为脱砷过程补给液的硫酸铜母液、脱铜后液、电解液，或它们间的混合液先进入集液槽，然后以Q2的量补入循环液，使它们一起进入电积脱砷槽，通过电积脱砷后的一部分溶液按Q3的量排出体系，送至下一道工序；而另一部分溶液Q4返回循环槽，循环返回液通过泵的输送，经过换热器的蒸汽加热，送至高位槽，然后借助高差，溶液从高位槽流至电积脱砷槽进行电积脱砷。
①、脱砷过程中补给液可以是硫酸铜母液、脱铜后液、电解液中的任意一种，或它们间的混合液。
②、脱砷过程中补给液补入流量(Q2)与排出液流量(Q3)相等。即Q2＝Q3。
③、Q1、Q4分别是循环液流量和循环返回液流量。
④、脱砷过程中补给液流量大小决定于脱砷槽数、脱砷电流、补给液成份。其值可按如下等式进行计算Iqtn＝Q2C2-Q3C3⑤、脱砷过程中的循环液必须进行加热，使其维持在60～66℃之间。
补给液通过电积脱砷后，产出的砷渣送至后序工序回收处理；而脱砷后液可根据溶液含镍的浓度，而将其用于生产NiSO4·7H2O或直接返回电铜生产循环系统。
本发明的优点和积极效果1、本发明可在原有工艺的装备和设备配置下，实现连续脱砷。并且具有设备简单，且生产能力大，投入小；申请人电积脱砷在原来36槽尚不能满足生产9万吨高纯阴极铜所需的脱砷能力，达到了现在24槽便能满足生产20万吨以上高纯阴极铜所需的脱砷能力。
2、能有效抑制AsH3产生的能力，并使所有电积槽处于最佳脱砷状态；控制方法简洁，易于实现；能耗低；系统溶液成份均匀；根据对脱砷现场进行检测，未测出AsH3。这说明本技术具有极有效的抑制AsH3产生的能力。
3、砷渣容易出槽，操作简单。通过工艺调整使砷渣的物理外形控制为颗粒状物质。脱槽经过一个周期的生产后，将其中的溶液排出，然后将槽内的砷渣铲出或抽出，通过抽滤或板框压滤进行固液分离。因此，更方便于出渣过程的操作。
砷渣的铜砷比可控制在Cu∶As＝2～3∶1～1.5，甚至接近于最低理论值Cu2As的Cu∶As＝1.71∶1。提高了电积脱砷过程中铜的有效利用率，并减少了无效铜在脱砷过程中大量存在所引起的流程性损失以及电能的消耗。脱砷直流电耗≤15000kw·h/tAs(含脱砷过程中铜的脱除电耗)。
4、电流密度高、设备能力大，且适应范围广，可控制在195～320A/m2之间。
具体实施例方式实施例1补给液含成份Cu＝31.51g/L、As＝19.94g/L，Cu∶As＝1.580∶1。补给液流量4.2m3/h。循环液温度63℃。电积脱砷槽24个。脱砷电流10.0KA。终点液成份Cu＝0.97g/L、As＝1.86g/L。砷渣成份Cu＝38.40％、As＝19.85，铜砷比为Cu∶As＝1.935∶1。
实施例2补给液含成份Cu＝23.37g/L、As＝13.18g/L，Cu∶As＝1.773∶1。补给液流量4.2m3/h。循环液温度62℃。电积脱砷槽24个。脱砷电流9.0KA。终点液成份Cu＝1.48g/L、As＝1.39g/L。砷渣成份Cu＝33.61％、As＝18.22％，铜砷比为Cu∶As＝1.845∶1。
实施例3补给液含成份Cu＝22.03g/L、As＝12.54g/L，Cu∶As＝1.757∶1。补给液流量4.0m3/h。循环液温度62℃。电积脱砷槽24个。脱砷电流9.0KA。终点液成份Cu＝1.09g/L、As＝1.28g/L。砷渣成份Cu＝32.10％、As＝17.01％，铜砷比为Cu∶As＝1.887∶1。
实施例4补给液含成份Cu＝24.85g/L、As＝15.04g/L，Cu∶As＝1.652∶1。补给液流量4.0m3/h。循环液温度65℃。电积脱砷槽24个。脱砷电流9.0KA。终点液成份Cu＝1.66g/L、As＝1.71g/L。砷渣成份Cu＝39.24％、As＝20.86％，铜砷比为Cu∶As＝1.881∶1。
权利要求
1.并联循环连续电积脱砷法，对电解液进行净化脱砷，其特征在于电解液在电积脱砷槽之间为并联循环式流动，加热循环液，温度控制在60～66℃，对电积脱砷过程进行全面补液，补给液流量与排出液流量相等，补给液流量控制在1～20m3/h之间，脱砷阴极电流密度控制195～320A/m2，补给液铜砷控制在Cu∶As＝1.5～3∶1～1.5；部分电解槽作为终点槽，终点槽排出溶液铜离子浓度控制在Cu2+＝0.5～2.5g/L，通过控制脱砷补给液、循环液、终点排出液，使脱砷过程中砷与铜形成砷铜合金Cu2As、Cu3As，且尽可能生成Cu2As。
2.根据权利要求1所述并联循环连续电积脱砷法，其特征在于补给液是硫酸铜母液、脱铜后液、电解液中的任意一种，或它们间的混合液。
3.根据权利要求1所述并联循环连续电积脱砷法，其特征在于电积脱砷所用的阴极为外形完整的铜阳极或残极。
4.根据权利要求1所述的并联循环连续电积脱砷法，其特征在于电积脱砷槽分为终点槽和非终点槽两类，终点槽溶液排出体系。
全文摘要
并联循环连续电积脱砷法，电解液在电积脱砷槽之间为并联循环式流动，加热循环液，温度控制在60～66℃，对电积脱砷过程进行全面补液，补给液流量与排出液流量相等，补给液流量控制在1～20m
文档编号C22B3/20GK1560289SQ20041002194
公开日2005年1月5日 申请日期2004年2月27日 优先权日2004年2月27日
发明者丁昆, 华宏全, 黄善富, 黄太祥, 解建启, 史兴华, 丁 昆 申请人:云南铜业股份有限公司