一种脱铜电解净化工艺的制作方法

本发明涉及铜冶炼电解液除杂工艺技术领域。

背景技术：

铜电解过程中，砷、锑、铋、镍、钙、镁等杂质随着阳极铜一起电化学溶解进入电解液。当累积到一定程度时，就需要对电解液进行净化，否则会影响阴极铜产品质量。目前国内普遍采用的工艺是电解液真空蒸发结晶，生产硫酸铜带走部分钙、镁；硫酸铜过滤后液采用诱导法电积脱铜、砷、锑、铋等杂质，脱铜后液进行冷冻结晶脱除镍，脱镍后液返回电解系统。该方法的缺点是：1)电解液中的钙、镁等杂质不断富集形成难溶性化合物，附着于电解槽管壁、槽壁等部位，长期会导致管道堵塞，流量难以达到生产需求，清理过程困难。2)脱铜后液经过-20～-15℃的冷冻结晶8～10h，结晶后液含镍仍有15～20g/l，镍的直收率仅为50～62％左右，存在生产成本高，作业效率低等缺陷。3)脱镍后液由于温度在-10至-13℃，返回电解系统时，需要通过板式换热器升温，而脱铜电解液冷冻时需要通过冷冻机进行降温，升温和降温都需要消耗能量，造成能源浪费。4)常规硫酸镍生产液体运输都需要通过泵来实现，存在能源消耗高现象。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种铜电解液深度净化工艺，以降低生产成本，节能降耗，增加电解净化过程中有价金属镍的直收率，提高作业效率；同时深度脱除电解系统中的钙、镁等杂质，避免生产过程中各类输液管道堵塞，槽壁结垢，进一步优化电解液净化过程。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种铜电解液深度净化工艺，工艺步骤如下：

1)添加硫酸：：向含H₂SO₄200～350g/l、Ni18～30g/l、Cu0.5～5g/l、As0.1～0.5g/l、Sb 0.01～0.5g/l、Bi0.15～0.5g/l、Ca0.1～0.3g/l、Mg0.1～0.3g/l的脱铜电解液中加入50％以上浓度的硫酸；

2)一次降温：使用-10至-13℃的脱镍电解液对贮存在罐内的脱铜电解液进行一次降温，使脱铜电解液的温度从45～55℃降到20～30℃；

3)二次降温：把20～30℃的脱铜电解液放入二次降温槽，经过8～10h再降温过程，使温度降低35～45℃，使脱铜电解液中的镍以NiSO₄晶体形态冷凝析出；

4)一次脱杂：把二次降温槽内的低温脱铜电解液放入固液分离设备进行固液分离回收硫酸镍，得到硫酸镍产品，分离后液为含镍6～8g/l的脱镍电解液；

5)二次脱杂：脱镍后电解液经过板框压滤机进行二次脱杂，将液体中含有钙、镁杂质过滤出来，形成深度净化的电解液，减少电解系统中管壁、槽壁的附着物；

6)高温洗涤：向二次脱杂装置中通入60～90℃的热水，洗涤二次脱杂板框压滤机中含有的铜、镍等有价金属，洗涤后液返回电解系统；

7)卸载板框：经过洗涤的板框压滤机通过压缩风吹干后，打开板框卸载钙镁渣，达到了钙镁杂质的开路。

2、根据权利要求1所述，硫酸加入速度以0.1～1.0t/h，并同时均匀搅拌，控制搅拌速度在30～100r/min，最终使脱铜电解液中硫酸浓度达到380～420g/l。

3、根据权利要求1所述，脱铜电解液从一次降温到二次降温，再到一次脱杂，最后到二次脱杂，整个过程是通过液位差自流完成液体输送。

4、根据权利要求1所述，使用-10至-14℃的脱镍电解液对贮存在罐内的脱铜电解液进行一次降温，使脱铜电解液的温度从45～55℃降到20～30℃。

5、根据权利要求1所述，控制二次脱杂后的脱镍电解液温度在-10至-14℃，脱镍电解液自流进入板框压滤机，所述板框压滤机使用的滤布为200～400目，当进液压力达15～20kPa后达到满载状态停止进液。

6、根据权利要求1所述，高温洗涤是板框压滤机满载后通入热水，通入热水的时间为5～10分钟，水压为0.6～0.8MPa，含铜、镍的洗涤水与净化后的电解液混合，返回电解系统。满载板框压滤机用0.1～0.3Mpa压缩风吹0.5～3小时吹干钙镁渣，卸载板框，钙镁渣作为弃渣在渣场堆存。

本发明通过在脱铜电解液中加入H₂SO₄，使脱铜电解液中H₂SO₄含量在380～420g/l，降低有价金属镍在脱铜电解液中的饱和度，提高镍析出率的同时增加了直收率；脱铜电解液经过一次降温和二次降温，使脱铜电解液中的镍以NiSO₄晶体形态冷凝析出，通过固液分离设备产出硫酸镍晶体和脱镍后液，脱镍后液在通过板框压滤机进行二次脱杂，有效脱除液体中的钙、镁等杂质，减少了电解系统中槽壁、管壁的附着物。用热水对板框渣进行清洗，综合回收板框渣中铜、镍等有价金属。另外还利用了脱镍后液需要升温和脱铜电解液需要降温的因素进行了热交换，有效节约了能源。在整个工艺流程中，脱铜电解液从一次降温到二次降温，再到一次脱杂，最后到二次脱杂，整个过程是通过液位差自流完成液体输送，有效减少了通过泵体输液所需的能量。本工艺明具有工艺简单、净化效果好，节能降耗明显，得到的硫酸镍产品可直接出售。杂质钙、镁通过简单的工艺即得到脱除，保证了主工艺阴极铜的产品质量，特别适合于铜电解净化工业生产应用。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为设备连接图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的铜电解液深度净化工艺步骤如下：

1)通过向含H₂SO₄200～350g/l、Ni18～30g/l、Cu0.5～5g/l、As0.1～0.5g/l、Sb 0.01～0.5g/l、Bi0.15～0.5g/l、Ca0.1～0.3g/l、Mg0.1～0.3g/l的脱铜电解液中以0.1～1.0t/h的速度加入50％以上浓度的硫酸,控制搅拌速度在30～100r/min,搅拌均匀后使脱铜电解液中硫酸浓度达到380～420g/l。

2)利用步骤5)得到的脱镍电解液对脱铜电解液进行一次降温，使脱铜电解液的温度从45～55℃降到20～30℃；同时脱镍电解液的温度升高10～25℃。

3)步骤2)的脱铜电解液自流至二次降温槽，经过8～10h再降温过程，使温度降低35～45℃，脱铜电解液中的镍以NiSO₄晶体形态冷凝析出；

4)步骤3)中的脱铜电解液自流至固液分离设备进行固液分离，完成了一次脱杂过程，得到了硫酸镍晶体和分离后液，分离后液为含镍6～8g/l的脱镍电解液；

5)控制步骤4)的脱镍电解液温度在-10至-14℃，自流进入板框，板框压滤机使用的滤布为200～400目，当板框压力达到15～20Kpa，停止进液；二次脱杂后的脱镍电解液进入一次降温槽对脱铜电解液进行一次降温。

6)板框压滤机满载后通入热水，通入热水时间为5～10分钟，水压0.6-0.8Mpa,将板框渣中的铜、镍等有价金属进行回收。含铜、镍的洗涤水与完成一次降温过程的脱镍电解液混合，返回电解系统。

满载板框压滤机用0.1～0.3Mpa压缩风吹0.5～3小时吹干钙镁渣，卸载板框，钙镁渣作为弃渣堆存在渣场。降低电解槽中管壁、槽壁的附着，达到了深度净化的目的。

验证例：采用本发明方法，使用脱铜电解液，温度为50℃，其主要成分为：H₂SO₄340g/l、Cu1.35g/l、Sb 0.01g/l、Ni30g/l、Bi0.15g/l、As0.40g/l、Ca0.19g/l、Mg0.18g/l等，将其泵至一次降温槽，加入98％浓度的硫酸同时不断搅拌，搅拌机转速为40r/min,使脱铜电解液含H₂SO₄达到400g/l；将二次脱杂后的脱镍电解液通过一次降温槽内的蛇形冷却管冷却脱铜电解液至25℃；然后自流至二次降温槽，在不断搅拌的条件下，打开冷冻机组的冷冻介质盐水对二次降温槽进行降温，经过10h后，二次降温槽内脱铜电解液降温至-15℃；打开二次降温槽放液阀门，二次降温槽内的固液混合体自流至三足离心机，得到了含Ni20％的硫酸镍晶体和进入储槽的脱镍电解液，脱镍电解液主要成分为：H₂SO₄400g/l、Cu1.15g/l、Sb 0.01g/l、Ni7g/l、Bi0.10g/l、As0.40g/l、Ca0.17g/l、Mg0.16g/l等，通过三足离心机后脱镍电解液温度在-13℃，脱镍电解液自流至板框压滤机，板框压滤机使用滤布为300目，经过板框压滤机过滤后，由泵运输至一次降温槽进行一次冷却，冷却后脱镍电解液温度为12℃，返回电解系统；当板框压滤机压力达到20Kpa时，停止进液，然后对板框压滤机通入80℃热水进行洗涤，水压为0.6Mpa,时间8分钟，洗涤水主要含Cu1g/l、Ni2g/l,返回电解系统，板框压滤机用0.2Mpa的压缩风吹风1小时后卸载板框，得到了钙镁渣堆存于渣场，主含量为Cu0.0001％、Sb 0.001％、Ni0.02％、Bi0.05％、As0.03％、Ca6.04％、Mg5.20％。