提高铜电解净液脱砷效率的生产实践

陈崇善（紫金铜业有限公司，福建 龙岩 364205）

提高铜电解净液脱砷效率的生产实践

陈崇善
（紫金铜业有限公司，福建 龙岩 364205）

介绍了紫金铜业公司采用诱导法脱砷工艺的原理和流程。对生产实践中技术数据进行分析，提出对工艺技术措施进行优化的方法，找到了脱铜砷的最佳工艺条件。通过对工艺条件进行准确的控制，脱砷效率达到90%以上，并取得了较好的经济技术效益。

铜电解；电解液净化；诱导法脱砷；脱砷效率；工艺优化

1 引言

在铜电解中，由于砷的标准电极电位与铜相近，易在电解液中累积，达到一定量时还会与铜一起在阴极析出，所以砷含量高低被认为是影响阴极铜质量的主要原因，电解液除砷成了国内外同行多年以来不断探索的问题［1］。目前在电铜行业主要采用的是诱导法除杂技术脱砷，该工艺相比传统电积脱砷法和间断电积除杂工艺有了较大改进，不仅砷的脱除率大幅度提高，而且具有效率高、能耗低、AsH3析出少、污染小等优点［1-3］。

紫金铜业公司经过近2年的生产实践，净液工段逐步摸索出诱导法脱除砷的最佳控制条件，在此条件下砷脱除率达到90%以上，取得了较好的经济技术效益。

2 诱导法脱砷工艺简介

在电积脱砷过程中，随着溶液铜离子浓度的降低，砷、锑、铋等一些杂质离子也相继在阴极上析出。据报道［2］，在铜离子浓度低于8g/L时，砷开始与铜一起在阴极上析出；当铜离子浓度下降到2g/L时，砷化氢气体开始产生；在铜、砷离子浓度均降至1g/L以下时，砷化氢气体产出量急剧上升。由此可见，当铜离子的浓度在2～5g/L范围内，砷离子浓度降低较快，但又无砷化氢气体产生。

紫金铜业净液工段脱铜槽采用3个系列并联，每系列为8槽串联，呈50mm落差台阶式布置，进液方式为高进低出。结晶母液进入脱铜液槽再由泵输送至板式加热器加热到40℃后，经分液槽至主、辅给液器自流入脱铜槽。辅助补液管直接加在上、下槽之间的溜槽内，槽上用玻璃钢罩覆盖密封，用风机将电积过程所产生的酸雾和AsH3等有害气体抽送至酸雾净化塔中和处理。该工艺应严格控制电解液主辅给液流量，进而控制各阶段电积液中的铜、砷离子浓度，使各项杂质在电积过程中分段析出而达到脱除的目的［3-6］。图1为净液工段电积脱砷工艺流程图。

图1 电积脱砷工艺流程图

3 工艺优化措施

2014年阳极板含砷量不断增高（见图2），且大部分进入电解液中（见表1），需要净液进行处理，随着阳极板含砷量的不断增大（全年平均0.26%），净液处理的难度加大，所以需要通过不断改进工艺条件，才能满足生产要求。我们采取的改进措施如下：

图2 2014年紫金铜业公司阳极板中含砷量

表1 紫金铜业公司阳极板中的砷在溶液、阳极泥和残极中的分布

3.1 改造水冷结晶槽，严格控制结晶母液铜离子浓度

为有效控制滤液含铜量，减轻后续脱铜、砷生产负荷［6］，降低生产成本，便于操作，将串联连续式作业改为单进单出式单槽作业，搅拌装置增设了调频控制器，提高冷却水流量，提升了冷却结晶的效率；将CuSO4结晶温度控制在32～34℃。保证结晶母液中含铜量在20～25g/L。

3.2 增加控制点，改造管道，精确控制铜砷比

每列前2槽生产电积铜；3～4槽铜离子控制在8～10g/L；从第5槽开始对其进行补液，由于槽子辅液管多且自流压力小，电解液杂质较多时，易将管道堵死，故将辅液管改成DN50FRPP管，用DN15不锈钢阀门控制。并在最后一槽增加补液控制点，由原来的4、5、7补液，改成5、6、7、8槽补液，补液流量由0.1m3/h降至0.06m3/h，使5～7槽内电解液中含Cu2+控制在2～5g/L，精准的控制了铜离子浓度，极大提升了砷的脱除率。而第8槽铜离子浓度控制在1g/L左右，产生少量的砷化氢，便于集中处理。图3为我厂净液工段诱导法脱砷工艺控制图。

图3 诱导法脱砷工艺控制图

3.3 调整循环量，准确控制流量

为了达到最佳的脱砷效果，更好地控制脱砷溶液铜离子浓度，根据电解液中铜、砷含量，适当调整脱砷过程中主、辅给液器的循环量，进液主管流量控制在0.7～0.9m3/h，辅液流量控制在0.35～0.55 m3/h，以保证槽内溶液成分在控制规定的范围内，发挥最大的脱砷效率。

4 优化后的效果和经济效益

（1）经过优化改进，脱砷效率由1-6月份平均70%以下，提高到8-12月份平均90%以上。

（2）提高了脱砷过程中铜的有效利用率，减少了无效铜在脱砷过程的电能消耗。净液吨铜直流电耗大幅下降，由最高时的37.99kW·h/t铜降至平均30kW·h/t铜以下（如图4所示），脱铜槽利用率得到了提高，每月可节约用电约16万kW·h，电费约8万余元。

（3）随着阳极板中砷浓度的上升，砷处理量不断增大，但由于脱砷效率的提高，电解液中砷离子浓度一直稳步下降（图4显示8月以后平均降至12g/L以下），有效地保障了电解工段标准阴极铜的生产。

Practice of Arsenic Removal Efficiency Improvement in Electrolyte Purification

CHEN Chong-shan
（Zijin Copper Co., Ltd., Longyan 364205, Fujian, China）

the principle and process of arsenic removal by derivative method used in ZiJin Copper Corporation was introduced in the paper. The optimum processing conditions of copper and arsenic removing was achieved, through analyzing the productive data and optimizing the process. The efficiency of arsenic removal reached above 90% and good economic and technical benefits were achieved through accurate controlling the processing conditions.

copper electrolysis；electrolyte purification；arsenic removal by derivative method；efficiency of arsenic removal；optimizing process

TF811

B

1009-3842（2015）03-0007-02

2015-01-27

陈崇善（1975-），男，山西忻州人，工程师，主要从事铜冶炼工作。E-mail: zjwyccs99429942@163.com