本发明属于多金属电积脱杂技术领域，具体是铜电解过程中的废电解液净化的一种方法。
背景技术：
铜电解过程中，为产出合格阴极铜产品，需除去随阳极板进入电解液中的杂质as、sb、bi，避免其在电解液中的富集。目前铜废电解液净化工业化应用的工艺有间断电积法、诱导法、并联循环法。间断电积法因电积过程难以控制，电积末期易产生砷化氢气体，存在安全隐患已基本淘汰。由日本引进的诱导法具有连续、高效的优点，基本解决了砷化氢产生的问题，但由于随着电积槽序号的增加，电积液中铜含量降低，槽电压逐步升高而使得电积脱铜、砷的能耗较高。而云南铜业股份有限公司发明的并联循环法利用电积后液大量返回，将电积前液配制成cu∶as＝(1.7～3.0)∶1，由于其中的电积液铜、砷低，电积槽槽压高，脱铜、脱砷综合能耗高，约15000kwh/t砷。目前，连续、低能耗脱除电积液中铜、砷的技术应用未见有明确报道。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有连续电积法脱铜砷电流效率不高、槽电压高、电能消耗偏高的难题，提供一种可降低槽电压、操作简单、控制方便的连续、低能耗的控制电势电积脱除铜砷的方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现：
一种控制电势电积脱除铜砷的方法，包括以下步骤：
(1)将电积槽以4～8个为一组从高到低呈阶梯式布置，每阶设置1～2个电积槽，含铜、砷的电积前液从最高处的第一个电积槽流进，从最低处的最后一个电积槽流出；
(2)将阴极和阳极按照同极等间距分别吊装入阶梯式布置的各电积槽中，一组电积槽从高到低，槽内同极间距逐阶下降，下一阶电积槽中的同极间距比上一阶电积槽中的同极间距降低10mm～20mm；
(3)将含铜、砷的电积前液由最高处的第一个电积槽给液，依次补满电积槽组的前几个电积槽，最后1～2个电积槽补充上个周期已电积过的电积液，待所有电积槽均充满电积液后，保持第一个电积槽的给液流量稳定，通直流电电积，最后一个电积槽出液即为除铜、砷后的电积后液；
采用本发明方法，每天停电30～90min，处理阴阳极短路，经过指定的阴极周期后，将前几个电积槽中的阴极吊出，更换新的阴极；后面1～2个电积槽的阴极清理其中的黑铜泥后，重复装槽使用。
本发明所述阴极为铜电解过程中产生的残极或始极片或不锈钢阴极板，所述阳极为惰性不溶阳极。所述阳极为网状或格栅状阳极。所述的电积液给液流量每组为1.0～5.0m3/h；电积的直流电流强度为5000～20000a，阴极电流密度为70～450a/m2；所述的阴极周期为4～8d。
本发明在所述的电积槽有效装槽长度a、同极间距b、阴极液下长c、阴极液下宽f、电积液电阻率ω、通直流电强度为i的情况下，电积槽的阴极数目n按式(1)计算，阳极数目为n+1，阴极电流密度dk按式(2)计算，电积液电势降按式(3)计算，电解槽电压ece按式(4)计算，电能消耗w按式(5)计算：
n＝a÷b(1)
dk＝i/2ncf＝bi/2acf(2)
et＝dk×ω×b＝(b2iω)/2acf(3)
ece＝et+ea+eca+e接触＝(b2iω)/2acf+ea+eca+e接触(4)
w＝1000ece/ηk(5)
上述式(4)和式(5)中，ea为阳极极化电势、eca为阴极极化电势、e接触为接触电势、et为电积液电势降，η为电积电流效率，k为析出金属综合电化当量。
采用本发明方法，由于同极间距的缩短、电积槽阴极数增加、阴极电流密度下降，阴、阳极极化电势、电积液电势降均下降，电积槽电压下降，降低了电能消耗。本发明通过调整每组阶梯式布置的电积槽的同极间距，降低电流密度，降低浓差极化，稳定控制各电积槽压相对稳定，实现低能耗电积脱除铜、砷。本发明操作简单，控制方便，可实现连续、高效、低能耗的从含铜、砷电积液中脱除脱铜、砷。
附图说明
图1为本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
图1所示为本发明的基本工艺流程。本发明控制电势电积脱除铜砷的方法包括以下步骤：
(1)将电积槽以4～8个为一组从高到低呈阶梯式布置，每阶设置1～2个电积槽，电积槽的梯级高差为100mm～200mm，以便于电积液有足够的高差自流；含铜、砷的电积前液从最高处的第一个电积槽流进，从最低处的最后一个电积槽流出；图1所示设置有四阶电积槽；
(2)将阴极和阳极按照同极等间距分别吊装入阶梯式布置的各电积槽中，一组电积槽从高到低，槽内同极间距逐阶下降，下一阶电积槽中的同极间距比上一阶电积槽中的同极间距降低10mm～20mm，本实施例为10mm；所述阴极为铜电解过程中产生的残极或始极片或不锈钢阴极板，所述阳极为惰性不溶阳极，阳极优选网状或格栅状阳极；吊装阴极和阳极的吊架采用可移动式吊钩，吊钩间距可根据需要调整；
(3)将含铜、砷的电积前液由最高处的第一个电积槽(一阶槽)给液，依次补满电积槽组的前几个电积槽(本实施例为二阶槽和三阶槽)，最后1～2个电积槽补充上个周期已电积过的电积液(本实施例是最后的四阶槽补充上个周期已电积过的电积液)，待所有电积槽均充满电积液后，保持第一个电积槽的给液流量稳定，通直流电电积，最后一个电积槽出液即为除铜、砷后的电积后液；
(4)每天停电30～90min，处理阴阳极短路，经过指定的阴极周期后，将前几个电积槽中的阴极吊出，更换新的阴极；后面1～2个电积槽的阴极清理其中的黑铜泥后，重复装槽使用。
本发明所述的电积液给液流量每组为1.0～5.0m3/h；电积的直流电流强度为5000～20000a，阴极电流密度为70～450a/m2；所述的阴极周期为4～8d。
本发明在所述的电积槽有效装槽长度为a、同极间距为b，则每个电积槽可装的阴极数目n按式(1)计算，阳极数目为n+1：
n＝a÷b(1)
阴极被电积液浸泡的液下长为c、宽为f，则电积槽的液下总表面积，即通电的总表面积为2×n×c×f；
结合式(1)，在通直流电强度为i的情况下，每槽的电流密度dk则按式(2)计算：
同样，在电积液电阻率为ω(随着同极间距的降低而降低)，电积液电势降按式(3)计算：
电积槽的槽电压ece由阴极极化电势、阳极极化电势、阴阳极与导电铜排的接触电势以及电积液的电势降四部分构成，故电积槽的槽电压按式(4)计算，直流电能消耗w按式(5)计算。
上述式(4)和式(5)中，ea为阳极极化电势、eca为阴极极化电势、e接触为接触电势、et为电积液电势降，η为电积电流效率，k为析出金属综合电化当量。
本发明的实施可在现有诱导法连续脱铜砷的基础上技术改造，也可新建。实施例如下。
实施例1：在每组8槽，每2槽一个阶梯的电积槽，电积槽有效装槽长度3.00m，同极间距分别为一阶槽130mm、二阶槽120mm、三阶槽110mm、四阶槽100mm，每阶槽阴极数分别为一阶槽23片、二阶槽25片、三阶槽27片，四阶槽30片。在给液1.2m3/h，通直流电6000a进行电积，阴极板液下尺寸为0.95m×0.95m,其电流密度计算分别为：一阶槽144.53a/m2、二阶槽132.96a/m2、三阶槽123.11a/m2、四阶槽110.80a/m2，其槽电压测量为1.73v、1.72v、1.69v、1.71v，经过6d的周期电积后，分阶产出阴极铜、黑铜板、黑铜泥。其电流效率分别为94％、93％、92％、90％，整组脱铜砷综合电单耗为11350kwh/t砷
实施例2：在每组8槽，每2槽一个阶梯的电积槽，电积槽有效装槽长度3.00m，同极间距分别为一阶槽140mm、二阶槽120mm、三阶槽100mm、四阶槽80mm，每阶槽阴极数分别为一阶槽21片、二阶槽25片、三阶槽30片，四阶槽37片。在给液2.6m3/h，通直流电14000a进行电积，阴极板液下尺寸为0.95m×0.95m,其电流密度计算分别为：一阶槽370.00a/m2、二阶槽297.84a/m2、三阶槽258.54a/m2、四阶槽209.63a/m2，其槽电压测量为2.13v、1.98v、1.95v、2.03v，经过4d的周期电积后，分阶产出阴极铜、黑铜板、黑铜泥。其电流效率分别为90％、91％、91％、89％，整组脱铜砷综合电单耗为13300kwh/t砷
实施例3：在每组8槽，每2槽一个阶梯的电积槽，电积槽有效装槽长度3.00m，同极间距分别为一阶槽120mm、二阶槽110mm、三阶槽100mm、四阶槽90mm，每阶槽阴极数分别为一阶槽25片、二阶槽27片、三阶槽30片，四阶槽33片。在给液3.0m3/h，通直流电16000a进行电积，阴极板液下尺寸为0.95m×0.95m,其电流密度计算分别为：一阶槽354.57a/m2、二阶槽328.31a/m2、三阶槽295.48a/m2、四阶槽268.61a/m2，其槽电压测量为2.03v、1.99v、1.97v、2.05v，经过4d的周期电积后，分阶产出阴极铜、黑铜板、黑铜泥。其电流效率分别为90％、91％、91％、89％，整组脱铜砷综合电单耗为13450kwh/t砷
除特别注明外，文中的单位均为国际标准单位。
本发明可推广应用于其他多金属电积脱杂或提取有价金属的技术领域。