一种铜电解过程中电解液的处理方法和处理系统与流程

本发明属于铜电解技术领域，尤其涉及一种铜电解过程中电解液的处理方法和处理系统。

背景技术：

铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用永久性不锈钢阴极作为阴极片，相间的放入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜会失去两个电子生成+2价铜离子，而贵金属和部分其它杂质不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽底。溶液中的+2价铜离子会在阴极上优先析出，而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液定期净化时除去。这样，得到的铜纯度很高，称阴极铜或电铜。

传统的铜电解精炼采用的电流密度为260～285A/m²，近几年，高电流密度铜电解精炼技术开始逐渐普及使用。高电流密度电解精炼能够获得更高的精炼效率，但是对于电解液的洁净度要求也更高，而常规的电解液净化方式很难达到高电流密度电解精炼对电解液洁净度的要求，该问题在高杂阳极电解生产期间表现尤为明显。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铜电解过程中电解液的处理方法和处理系统，本发明提供的处理方法可满足380～420A/m²高电流密度下铜电解对电解液洁净度的要求，能够生产出表观质量好、品质高的阴极铜。

本发明提供了一种铜电解过程中电解液的处理系统，包括：

电解槽；

循环槽，所述循环槽的循环液进口与所述电解槽的溢流口相连，所述循环槽的第一循环液出口与所述电解槽的循环液进口相连；

第一压滤机，所述第一压滤机的进口与所述电解槽的阳极泥浆出口相连；

第二压滤机，所述第二压滤机的进口与所述第一压滤机的滤液出口相连；

过滤机，所述过滤机的进口分别与所述电解槽的上清液出口和所述第二压滤机的滤液出口相连，所述过滤机的滤液出口与所述循环槽的过滤液进口相连。

优选的，还包括：设置在电解槽与第一压滤机之间的浓密机；所述浓密机的进口与所述电解槽的阳极泥浆出口相连，所述浓密机的澄清底物出口与所述第一压滤机的进口相连，所述浓密机的澄清液出口与所述第二压滤机的进口相连。

优选的，还包括：设置在电解槽与浓密机之间的阳极泥中间槽；所述阳极泥中间槽的进口与所述电解槽的阳极泥浆出口相连，所述阳极泥中间槽的出口与所述浓密机的进口相连。

优选的，还包括：设置在浓密机和第一压滤机，与第二压滤机之间的澄清液槽；所述澄清液槽的进口分别与所述浓密机的澄清液出口和所述第一压滤机的滤液出口相连，所述澄清液槽的出口与所述第二压滤机的进口相连。

优选的，还包括：设置在电解槽和第二压滤机，与过滤机之间的上清液储罐；所述上清液储罐的进液口分别与所述电解槽的上清液出口和所述第二压滤机的滤液出口相连，所述上清液储罐的出液口与所述过滤机的进口相连。

优选的，所述循环槽上还设置有第二循环液出口，所述第二循环液出口与所述过滤机的进口相连。

本发明提供了一种铜电解过程中电解液的处理方法，包括以下步骤：

粗铜电解的阳极周期结束后，排空电解槽内的上清液和阳极泥浆；

电解槽排出的阳极泥浆进行一次压滤，压滤得到的滤液进行二次压滤，得到二次压滤液；

电解槽排出的上清液和所述二次压滤液进行过滤，得到处理后电解液。

优选的，所述电解槽排出的阳极泥浆进行一次压滤之前，先进行澄清，得到澄清底物和澄清液；澄清底物进行一次压滤，澄清液与一次压滤得到的滤液进行二次压滤，得到二次压滤液。

优选的，还包括：

粗铜电解的阳极周期内，电解液在电解槽与循环槽构成的循环回路中循环流动；从循环槽内抽取部分电解液进行过滤，过滤得到的滤液返回循环槽。

优选的，所述抽取的电解液的量为电解液循环总量的20～30wt％。

与现有技术相比，本发明提供了一种铜电解过程中电解液的处理方法和处理系统。本发明提供的处理系统包括：电解槽；循环槽，所述循环槽的循环液进口与所述电解槽的溢流口相连，所述循环槽的第一循环液出口与所述电解槽的循环液进口相连；第一压滤机，所述第一压滤机的进口与所述电解槽的阳极泥浆出口相连；第二压滤机，所述第二压滤机的进口与所述第一压滤机的滤液出口相连；过滤机，所述过滤机的进口分别与所述电解槽的上清液出口和所述第二压滤机的滤液出口相连，所述过滤机的滤液出口与所述循环槽的过滤液进口相连。本发明提供的处理系统通过对电解液分步净化过滤，可提高电解液的净化过滤效率；通过该系统对电解液进行净化过滤后，可满足380～420A/m²高电流密度下铜电解生产对电解液洁净度的要求，电解所产阴极铜产品外观质量好、化学成分能够达到GB/T467-2010A级铜标准要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的电解液处理工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种铜电解过程中电解液的处理系统，包括：

电解槽；

循环槽，所述循环槽的循环液进口与所述电解槽的溢流口相连，所述循环槽的第一循环液出口与所述电解槽的循环液进口相连；

第一压滤机，所述第一压滤机的进口与所述电解槽的阳极泥浆出口相连；

第二压滤机，所述第二压滤机的进口与所述第一压滤机的滤液出口相连；

过滤机，所述过滤机的进口分别与所述电解槽的上清液出口和所述第二压滤机的滤液出口相连，所述过滤机的滤液出口与所述循环槽的过滤液进口相连。

参见图1，图1是本发明实施例提供的电解液处理工艺流程图，图1中，1为电解槽、11为上清液出口、12为阳极泥浆出口、13为溢流口、2为上清液储罐、3为过滤机、4为循环槽、5为阳极泥中间槽、6为浓密机、7为澄清液槽、8为第一压滤机、9为第二压滤机。

本发明提供的处理系统包括电解槽1、过滤机3、循环槽4、第一压滤机8和第二压滤机9。

其中，电解槽1用于对粗铜进行电解制精铜，其上设置有上清液出口11、阳极泥浆出口12、溢流口13和循环液进口。在本发明提供的一个实施例中，所述电解槽1的槽底为斜面，上清液出口11位于斜面的高位，阳极泥浆位于斜面的低位。在本发明提供的一个实施例中，溢流口13作为电解槽内电解液循环的回液口。

在本发明中，循环槽4用于循环电解液的缓存，循环槽4的循环液进口与电解槽1的溢流口13相连，循环槽4的第一循环液出口与电解槽1的循环液进口相连，循环槽4的过滤液进口与过滤机3的滤液出口相连。在本发明提供的一个实施例中，循环槽4上还设置有第二循环液出口，所述第二循环液出口与过滤机3的进口相连，可使循环槽中的电解液返回过滤机3再次进行过滤。

在本发明中，过滤机3用于对上清液和经第二压滤机9压滤得到的滤液进行过滤，过滤机3的进口分别与电解槽1的上清液出口11和第二压滤机9的滤液出口相连，过滤机3的滤液出口与循环槽4的过滤液进口相连。在本发明提供的一个实施例中，过滤机3中使用的滤布为双层织涤纶滤布。在本发明提供的一个实施例中，过滤机3中滤布的块数为32～40块，单块滤布的过滤面积为11.5～14.3m²。在本发明提供的一个实施例中，过滤机3中使用的滤布的密度为1.35～1.4kg/m²。在本发明提供的一个实施例中，所述处理系统还包括上清液储罐2，用于储存上清液，上清液储罐2设置在电解槽1和第二压滤机9，与过滤机3之间，上清液储罐2的进口分别与电解槽1的上清液出口11和第二压滤机9的滤液出口相连，上清液储罐2的出口与过滤机3的进口相连。

在本发明中，第一压滤机8用于对阳极泥浆进行压滤，第一压滤机8的进口与电解槽1的阳极泥浆出口12相连。在本发明提供的一个实施例中，第一压滤机8中滤布的块数为30～40块，单块滤布的过滤面积为0.72～1.2m²。在本发明提供的一个实施例中，第一压滤机8中使用的滤布的密度为1.3～1.4kg/m²。

在本发明中，第二压滤机9用于对一次压滤的滤液进行二次压滤，第二压滤机9的进口与第一压滤机的滤液出口相连，第二压滤机9的滤液出口与过滤机3的进口相连。在本发明提供的一个实施例中，第二压滤机9中滤布的块数为35～40块，单块滤布的过滤面积为0.72～1.2m²。在本发明提供的一个实施例中，第二压滤机9中使用的滤布的密度为1.3～1.4kg/m²。在本发明提供的一个实施例中，当处理系统包括上清液储罐2时，第二压滤机9的滤液出口与上清液储罐2的进口相连。

在本发明提供的一个实施例中，所述处理系统还包括浓密机6，浓密机6设置在电解槽1与第一压滤机8之间，用于对阳极泥浆进行澄清，浓密机6的进口与电解槽1的阳极泥浆出口12相连，浓密机6的澄清底物出口与第一压滤机8的进口相连，浓密机6的澄清液出口与第二压滤机9的进口相连。

在本发明提供的一个实施例中，所述处理系统还包括澄清液槽7，用于储存浓密机6产出的澄清液，澄清液槽7设置在浓密机6和第一压滤机8，与第二压滤机9之间；所述澄清液槽7的进口分别与浓密机6的澄清液出口和第一压滤机8的滤液出口相连，澄清液槽7的出口与第二压滤机9的进口相连。

在本发明提供的一个实施例中，所述处理系统还包括阳极泥中间槽5，用于对阳极泥浆进行缓存，阳极泥中间槽5设置在电解槽1与浓密机6之间，阳极泥中间槽5的进口与电解槽1的阳极泥浆出口12相连，阳极泥中间槽5的出口与浓密机6的进口相连。

本发明提供的处理系统运行过程如下：

粗铜电解的阳极周期结束后，通过电解槽1的上清液出口11排空电解槽1中的上清液，通过阳极泥浆出口12排空电解槽1中的阳极泥浆；上清液转送至过滤机3进行过滤，得到处理后清液；阳极泥浆转送至第一压滤机8进行压滤，压滤得到的滤液转送至第二压滤机9继续压滤，得到二次压滤液，二次压滤液转送至过滤机3进行过滤，得到处理后清液；处理后清液输送至循环槽4中，最终返回电解槽1。

粗铜电解的阳极周期内，电解槽1中的电解液从溢流口13溢流出后进入循环槽4，再从循环槽4返回电解槽1，实现电解液的流动循环；同时，从循环槽4内抽取部分电解液在过滤机3中进行过滤，过滤得到的滤液返回循环槽4并最终返回电解槽1。

本发明提供的包括电解槽1、上清液储罐2、过滤机3、循环槽4、阳极泥中间槽5、浓密机6、澄清液槽7、第一压滤机8和第二压滤机9的处理系统运行过程如下：

铜电解阳极周期结束后，进行出装槽作业。先将电解槽1的电解液及阳极泥浆放空，然后清洗干净电解槽以便进行装槽作业。由于电解槽内上层清液相对比较干净，因此在清空电解槽时，先拔掉上清液出口11的小堵塞，放空上层清液，上清液通过管道自流至上清液储罐2；上清液储罐2的电解液通过过滤泵打至过滤机3进行进一步的净化过滤，过滤后液流至循环槽4。上层清液放空后，拔掉阳极泥浆出口12的大堵塞，将电解槽内的阳极泥浆放至阳极泥中间槽5，然后阳极泥浆通过阳极泥泵打至浓密机6内；阳极泥浆经过浓密机6的沉降、澄清后，上层清液溢流至阳极泥滤清液槽7，沉降在浓密机6底部的阳极泥通过隔膜泵打至第一压滤机8进行初步压滤处理得到压滤后液，压滤后液流至阳极泥滤清液槽7。阳极泥滤清液通过压滤泵打至第二压滤机9进行再次压滤，滤后液返至上清液储罐2，然后再经过净化过滤机3的过滤，过滤后的电解液返至循环槽4，至此完成电解液的整个净化过滤流程。

粗铜电解的阳极周期内，电解槽1中的电解液从溢流口13溢流出后进入循环槽4，再从循环槽4返回电解槽1，实现电解液的流动循环；从循环槽4的第二循环液出口抽取部分电解液，通过过滤泵打至过滤机3进行进一步的净化过滤，过滤后液流至循环槽4。循环槽4内的电解液经过加热后可直接给电解槽1供液。在本发明中，每日从循环槽内抽取的电解液量约为每日电解槽电解液循环总量的20～30wt％，具体过滤量依据生产工艺控制要求而定。

本发明提供的处理系统通过对电解液分步净化过滤，可提高电解液的净化过滤效率；通过该方法对电解液进行净化过滤后，可满足380～420A/m²高电流密度下铜电解生产对电解液洁净度的要求，电解所产阴极铜产品外观质量好、化学成分能够达到GB/T467-2010A级铜标准要求。

本发明提供了一种铜电解过程中电解液的处理方法，包括以下步骤：

粗铜电解的阳极周期结束后，排空电解槽内的上清液和阳极泥浆；

电解槽排出的阳极泥浆进行一次压滤，压滤得到的滤液进行二次压滤，得到二次压滤液；

电解槽排出的上清液和所述二次压滤液进行过滤，得到处理后电解液。

在本发明提供的处理方法中，首先在粗铜电解的阳极周期结束后，排空电解槽内的上清液和阳极泥浆，优选先排空上清液，再排空阳极泥浆。在本发明提供的一个实施例中，上清液中主要杂质颗粒为铜粉、砷、锑、铋等杂质的复合物，杂质悬浮物大概为20ppm，阳极泥浆中杂质元素主要有铅、铜、铁、砷、锑、铋、金、银、硒、碲等，杂质总量约占阳极泥浆量的10wt％。

在本发明中，电解槽排出的阳极泥浆进行一次压滤。所述一次压滤优选在上述一次压滤机中进行，所述第一压滤机的运行时的进料压力优选为0.2～0.6MPa；压紧压力优选为15～20MPa；压滤时间优选为20～30分钟。阳极泥浆进行一次压滤后，得到一次压滤液和固渣。得到一次压滤滤液后，滤液进行二次压滤。所述二次压滤优选在上述第二压滤机中进行，所述第二压滤机的运行时的进液压力上限为0.6MPa。二次压滤后，得到二次压滤液和固渣。在本发明提供的一个实施例中，所述二次压滤液中悬浮物含量≤20ppm。

在本发明中，所述电解槽排出的阳极泥浆进行一次压滤之前，优选先进行澄清，得到澄清底物和澄清液；澄清底物进行一次压滤，澄清液与一次压滤得到的滤液进行二次压滤。在本发明中，所述澄清优选在上述浓密机中进行，阳极泥浆在浓密机内澄清的时间优选为30～40min。

在本发明中，电解槽排出的上清液和所述二次压滤液进行过滤，所述过滤优选在上述过滤机中进行。上清液和二次压滤液经过滤后，得到滤液。该滤液则为处理后电解液。在本发明提供的一个实施例中，所述处理后电解液输送至上述电解槽中。

在本发明提供的处理方法中，还包括对粗铜电解阳极周期内的电解液处理方法进行优化，具体为：粗铜电解的阳极周期内，电解液在电解槽与循环槽构成的循环回路中循环流动；从循环槽内抽取部分电解液进行过滤，过滤得到的滤液返回循环槽。在本发明中，粗铜电解的阳极周期内，电解的电流密度可选择为380～420A/m²，所采用的阳极铜板的化学成分包括98.6～99.2wt％的Cu、0.25～0.5wt％的As、0.015～0.04wt％的Sb、0.1～0.17wt％的Bi、0.05～0.17wt％的O、0.001～0.007wt％的S、0.001～0.02wt％的Fe、0.1～0.28wt％的Pb、0.01～0.1wt％的Ni、0～0.013wt％的Zn和0.001～0.05wt％的Sn。

在本发明中，粗铜电解的阳极周期内，从循环槽内抽取的电解液量约为电解槽电解液循环总量的20～30wt％。在本发明提供的一个实施例中，粗铜电解的阳极周期内，360个电解槽每小时电解液循环总量为1750～2200m³。

本发明提供的处理方法通过对电解液分步净化过滤，可提高电解液的净化过滤效率；通过该方法对电解液进行净化过滤后，可满足380～420A/m²高电流密度下铜电解生产对电解液洁净度的要求，电解所产阴极铜产品外观质量好、化学成分能够达到GB/T467-2010A级铜标准要求。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

电解液处理系统

本实施例提供的铜电解过程中电解液的处理系统如图1所示，包括：电解槽1、上清液储罐2、过滤机3、循环槽4、阳极泥中间槽5、浓密机6、澄清液槽7、第一压滤机8和第二压滤机9。

其中，电解槽1上设置有上清液出口11、阳极泥浆出口12和溢流口13。电解槽1的槽底为斜面，上清液出口11位于斜面的高位，阳极泥浆位于斜面的低位。上清液储罐2的进口与电解槽1的上清液出口11相连，上清液储罐2的出口与过滤机3的进口相连。过滤机3的进口与上清液储罐2的出口相连，过滤机3的滤液出口与循环槽4的过滤液进口相连。循环槽4的循环液进口与电解槽1的溢流口13相连，循环槽4的第一循环液出口与电解槽1的循环液进口相连，循环槽4的第二循环液出口与过滤机3的进口相连。阳极泥中间槽5的进口与电解槽1的阳极泥浆出口12相连，阳极泥中间槽5的出口与浓密机6的进口相连。浓密机6的澄清底物出口与第一压滤机8的进口相连，浓密机6的澄清液出口与澄清液槽7的进口相连。澄清液槽7出口与第二压滤机9的进口相连。第一压滤机8的出口与澄清液槽7的进口相连。第二压滤机9的进口与澄清液槽7的出口相连，第二压滤机9的滤液出口与上清液储罐2的进口相连。

在本实施例中，过滤机的滤布为双层织涤纶滤布，滤布块数为36块，单块滤布的过滤面积为11.7m²，滤布的密度为1.36kg/m²；第一压滤机的单块滤布的面积为0.81m²，滤布的数量为35块，滤布的密度为1.35kg/m²；第二压滤机的滤布的数量为37块，单块滤布的过滤面积为0.81m²，滤布的密度为1.35kg/m²。

本实施例提供的处理系统运行过程如下：

铜电解阳极周期结束后，进行出装槽作业。先将电解槽1的电解液及阳极泥浆放空，然后清洗干净电解槽以便进行装槽作业。由于电解槽内上层清液相对比较干净，因此在清空电解槽时，先拔掉上清液出口11的小堵塞，放空上层清液，上清液通过管道自流至上清液储罐2；上清液储罐2的电解液通过过滤泵打至过滤机3进行进一步的净化过滤，过滤后液流至循环槽4。上层清液放空后，拔掉阳极泥浆出口12的大堵塞，将电解槽内的阳极泥浆放至阳极泥中间槽5，然后阳极泥浆通过阳极泥泵打至浓密机6内；阳极泥浆经过浓密机6的沉降、澄清后，上层清液溢流至阳极泥滤清液槽7，沉降在浓密机6底部的阳极泥通过隔膜泵打至第一压滤机8进行初步压滤处理得到压滤后液，压滤后液流至阳极泥滤清液槽7。阳极泥滤清液通过压滤泵打至第二压滤机9进行再次压滤，滤后液返至上清液储罐2，然后再经过净化过滤机3的过滤，过滤后的电解液返至循环槽4，至此完成电解液的整个净化过滤流程。

粗铜电解的阳极周期内，电解槽1中的电解液从溢流口13溢流出后进入循环槽4，再从循环槽4返回电解槽1，实现电解液的流动循环；从循环槽4的第二循环液出口抽取部分电解液，通过过滤泵打至过滤机3进行进一步的净化过滤，过滤后液流至循环槽4。循环槽4内的电解液经过加热后可直接给电解槽1供液。

实施例2

电解液处理方法

采用实施例1所述的处理系统进行电解液处理，具体运行工况如下：

铜电解阳极周期结束后，对分离的上清液和阳极泥浆进行检测，结果为：上清液的杂质悬浮物含量为18ppm，阳极泥浆中杂质含量占阳极泥浆的10wt％；浓密机6内阳极泥浆澄清时间为30分钟；第一压滤机8的进料压力为0.5MPa，压紧压力为20MPa，压滤时间为25分钟；第二压滤机9的进液压力上限设为0.4MPa。阳极泥浆经过两次压滤后其杂质悬浮物可以控制在20ppm以下，过滤机滤液中杂质悬浮物可以控制在1ppm以下。

粗铜电解的阳极周期内，电解所用阳极板化学成分为：Cu 98.6～99.2wt％、As 0.25～0.5wt％、Sb 0.015～0.04wt％、Bi 0.1～0.17wt％、O 0.05～0.17wt％、S 0.001～0.007wt％、Fe 0.001～0.02wt％、Pb 0.1～0.28wt％、Ni 0.01～0.1wt％、Zn 0～0.013wt％、Sn 0.001～0.05wt％；电解的电流密度为380～420A/m²；循环槽4内电解液加热至65℃后返回电解槽1；电解槽1的电解液循环总量为每小时2000m³；每日从电解液循环槽内抽取的电解液量约为每日电解槽电解液循环总量的25wt％。粗铜电解的阳极周期内，过滤机滤液中杂质悬浮物可以控制在1ppm以下。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。