铜阳极泥预处理工艺改进生产实践

张焕然， 王俊娥， 陈 杭， 吕旭龙， 衷水平

(1.紫金铜业有限公司， 福建 上杭 364204; 2.厦门紫金矿冶技术有限公司， 福建 厦门 361101; 3.福州大学紫金矿业学院， 福建 福州 350108)

阳极泥是有色金属冶炼过程中间产物，在粗铜电解精炼过程中，铜以离子形态进入电解液，剩余的其他金属和不溶性杂质脱落，在电解槽阳极底部累积形成铜阳极泥，其产率主要取决于阳极板成分、铸造条件及电解操作条件，质量一般为铜阳极板的0.2%～1%。铜阳极泥中富含金、银、铜、硒、碲以及铂族金属等有价元素，是提取稀散稀贵金属的主要原料之一[1-2]。

铜阳极泥的处理方法有多种，使用较为广泛的有传统火法工艺、选冶联合工艺、全湿法工艺等[3]。紫金铜业有限公司稀贵厂铜阳极泥处理采用先进的常压、加压预脱铜处理- 卡尔多炉熔炼- 金银精炼工艺，项目配套引进芬兰奥托泰公司先进的卡尔多炉熔炼系统、直线浇铸系统等先进设施。卡尔多炉熔炼之前，铜阳极泥需经常压、加压预脱铜处理[4]，以尽可能多的脱除铜、钡、砷、碲、硒等杂质金属，而由于原料成分差异及设备适应性等原因，项目实施以来预处理工序一直存在脱杂率低、操作受限、故障率高等问题。本文立足于铜阳极泥预处理工艺实践，针对生产过程存在的相关问题进行优化和改进，以达到提高设备生产率、完善工艺指标的目的。

1 工艺流程

卡尔多炉处理铜阳极泥的工艺为酸浸预处理脱铜- 卡尔多炉熔炼- 金银精炼，主要工艺过程为：酸浸过程中部分硒、碲进入浸出液，在SO2还原作用下，硒与溶液中Ag+形成AgxSey渣，经干燥后进入卡尔多炉处理，碲在铜粉还原作用下生成Cu2Te沉淀。脱铜阳极泥卡尔多炉熔炼过程中，硒以SeO2形式挥发经文丘里洗涤形成H2SeO3溶液，亚硒酸溶液通入SO2还原得到粗硒。金银形成朵儿合金并浇铸成阳极板。合金阳极经银电解、阳极泥金精炼等工序得到金、银产品及铂钯精矿[5-6]。其中卡尔多炉熔炼之前的步骤都称为预处理过程，其工艺流程如图1所示。

图1 铜阳极泥预处理工艺流程

2 存在问题

2.1 铜阳极泥中硫酸钡脱除困难

铜冶炼行业通常采用硫酸钡作阳极板脱模剂，在阳极板浇铸过程中，会有部分硫酸钡嵌入阳极板表面的沟壑，不易被冲洗下来，而随着阳极板进入到铜电解系统。在铜电解过程中，大部分硫酸钡会富集进入铜阳极泥[7]。为了优化阳极板合格率，熔炼厂经常会加大硫酸钡的涂覆量，从而使阳极泥钡含量持续偏高，达10%～20%。含钡较高的阳极泥进入预处理系统后，会带来系列问题，主要体现在影响浸出系统设备、管道正常运行，增加设备检修次数及作业人员劳动强度，增长卡尔多炉系统作业时间，降低卡尔多炉处理能力及效率，同时增加稀贵厂运行成本。

目前，紫金铜业稀贵厂铜阳极泥钡含量约10%，浸出和干燥系统管道结垢严重，卡尔多炉钡渣产量大，工人劳动强度大，严重影响稀贵厂的整体运行。

2.2 脱铜渣铜含量高，脱铜率低

铜阳极泥经常压低酸浸出- 热压酸浸脱铜后，再经洗涤- 干燥后才能入卡尔多炉熔炼，其中洗涤方式及强度对脱铜渣中铜含量的多少至关重要。目前，稀贵厂脱铜渣洗涤困难，使进入卡尔多炉阳极泥含铜平均为0.8%～1%，大量的铜进入卡尔多炉，吹炼阶段难以氧化去除，使吹炼渣和金属分层困难，吹炼氧的利用率降低，吹炼时间延长。

目前，铜阳极泥预浸后采用厢式压滤机过滤，通过观察发现，压滤机上部滤饼较薄，下部滤饼较厚。同时，滤饼的上部和下部为三角形，而中间为长方体状。从滤饼的厚度分布来看，滤饼不均匀的分布结构容易出现水洗短路现象，造成水洗时间长且水洗不易彻底的问题，也是脱铜渣洗涤不充分的主要原因。

2.3 碲沉淀率低，金银夹带量高

碲在阳极泥中存在的形式比较复杂，多以Ag2Te、Cu2Te、Au2Te等形式存在。在加压酸浸过程中，以硫酸为浸出剂，铜阳极泥中的碲在高温下会发生如下反应：

(1)

H2TeO3

(2)

2H2TeO4

(3)

2H2TeO4

(4)

(5)

(6)

(7)

加压浸出反应时，碲在高温状态下生成溶于水的H2TeO4，和铜一起进入到浸出液中，后经铜粉置换生成Cu2Te而从铜阳极泥系统开路出来[8]。

在铜阳极泥预处理过程中，压力浸出脱铜产生的分铜液中除了含有铜、碲等金属离子，还有含500～700 mg/L微量金银等贵金属的悬浮物，由于其粒度极细，常规固液分离手段难以有效回收，在铜粉脱碲工序一并富集至渣中，致使碲化铜渣中金含量高达1 kg/t，银含量高达3 kg/t。

3 改进措施

针对原阳极泥预处理工序存在的不足，稀贵厂采取了一系列改进措施。

3.1 硫酸钡的高效富集与分离

在硫酸钡脱除方面，利用硫酸钡与阳极泥比重差异，进行了低酸常压预浸槽底改进和增设清洗槽操作。

3.1.1 预浸槽底的改进

利用预浸工序作业后需静置的特点，在预浸槽将水和铜阳极泥混合搅拌，过程中硫酸钡比重大，会优先沉积于预浸槽底部。为了方便铜阳极泥与硫酸钡有效分离，对预浸槽底部下料管进行改造，具体改进见图2。

图2 改造前后预浸槽底部结构图

如图2所示，具体改进措施是在预浸槽底部下料管内加装一个比下料管小的内伸套管，该套管为活动且带法兰片，套管伸入至预浸槽底部，高出槽底30 cm。当预浸槽泵工作时，槽底套管出口上部的阳极泥矿浆将会进入下一道工序，而槽底套管出口下部的物料暂时留在预浸槽底部。总结每次清理的效率，当阳极泥处理量达50 t时就拆下内伸套管，清理出槽底的硫酸钡钡砂。

3.1.2 增加硫酸钡清洗槽

从预浸槽底部回收的硫酸钡夹带有较多铜阳极泥，若直接开路仍会造成金银等贵金属损失。为了回收其中铜阳极泥，设计了硫酸钡清洗槽，其结构详见图3。

图3 硫酸钡清洗槽结构

如图3所示，将铜阳极泥与水进行搅拌，静置分层后从上到下打开侧面管口回收上层含阳极泥溶

液，而硫酸钡砂从槽底排出。

经过搅拌分离- 静置沉降- 清水清洗等设备和工艺改进，铜阳极泥中硫酸钡的脱除率大于70%，所回收硫酸钡纯度大于90%，实现了铜阳极泥中硫酸钡的有效开路，并达到恢复设备管道正常运行、减少作业人员劳动强度、提高卡尔多炉处理能力和作业效率及降低运行成本的目的。

3.2 阳极泥预处理浸出渣强化洗涤技术

为了强化脱铜渣洗涤，优化了洗涤方式。

针对厢式压滤机滤饼厚度分布特点，对比分析了中心洗涤和侧边洗涤的原理，不同洗涤方式的洗水走向见图4。

图4 中心洗涤(左)和侧边洗涤(右)洗水走向示意图

如图4所示，中心洗涤过程中洗水从中心孔穿过滤饼向四周扩散，后经分布在滤板四周出液孔流出，中心洗涤洗水横穿滤饼流程较短，洗水易从流动阻力小的地方流走，再加上滤饼厚度不均，更容易造成短路，从而使得滤饼洗涤效率变差。侧边洗涤洗水从右上和右下两个进液口进入，经滤板透过滤布对滤饼进行洗涤，洗涤过程中洗水横穿整个滤饼，后洗水穿过滤布流入洗液出口，侧边洗涤在洗涤前对滤饼进行预压榨，滤饼和滤布间更密实，这种洗涤方式不会有短路现象，故滤饼洗涤效率较高。因此，采用侧边洗涤于铜洗脱更有利，但因洗水横穿整个滤饼造成流动阻力较大，洗涤时间会较中心洗涤有所增加。

为综合考虑洗涤效果和洗涤效率，克服单一侧边洗涤时间较长的缺点，对洗涤作业制度进行优化，经试验发现：滤饼经两次侧边洗涤效果最好，铜洗脱率为89.7%，时间为48.3 min；两次中心洗涤铜洗脱率偏低为84.5%，时间为21.1 min；一次中心+一次侧边洗涤铜洗脱率居中为88.1%，时间为33.6 min。综合考虑，采用一次中心+一次侧边洗涤的方式进行强化洗涤，阳极泥铜含量降低至0.6%。

3.3 阳极泥浸出液金银梯度捕集技术

为了解决金银在碲化铜渣中损失量大的问题，于银硒沉淀前添加压滤机，高效捕集含金银等贵金属悬浮物。

为了在具有良好的颗粒捕集性的同时具有良好的过滤性能，采用两级过滤的工艺。第一级过滤旨在快速实现大部分固体颗粒与液体的分离，适合采用丙纶斜纹滤布；第二级过滤旨在能实现颗粒的高效捕集，故采用丙纶复丝滤饼。所述的滤布如图5所示，两级过滤工业化装备如图6所示。采用该工艺使浸出液中金、银的截留率大大提升，碲化铜渣中金含量由1 kg/t降低到16 g/t、银含量由3 kg/t降低至800 g/t。

图5 不同编织法的丙纶滤布

图6 梯度捕集工业化装备

4 结论

紫金铜业稀贵厂铜阳极泥酸浸处理系统经过两年多摸索总结，工艺、设备均得到不同程度的优化与改进。改进后铜阳极泥中70%以上的硫酸钡在预浸阶段脱除，脱铜阳极泥中铜含量可降至0.6%以下，为后续卡尔多炉熔炼释放了产能，节约了吹炼时间，提高了生产效率，降低了生产成本，大幅减少了金银等有价金属在预处理工序的损失，碲化铜渣中的金银含量分别降至16 g/t和800 g/t。