降低黑铜泥含铜生产实践

左东平，谢祥添，赵宁宁，焦峰超

（阳谷祥光铜业有限公司，山东 聊城 252300）

在铜电解过程中，阳极板中As、Sb、Bi等电位与铜接近但比铜负的杂质，主要以As、Sb、Bi盐类水解或不同价态相互间结合生成漂浮阳极泥，大部分在电解液中富集，当达到一定浓度时，在阴极表面进行粘附，影响铜离子在阴极的结晶成核过程，对阴极铜质量危害极大[1]。为了维持电解液中的铜、酸含量以及杂质浓度在阴极铜生产规定的范围内，保证电解阴极铜的纯度，定期将阳极泥从电解槽中清理出去，同时对电解液进行净化和调整，以保证电解过程的正常进行。在电解液净化过程中，其中所含的铜、镍等有价成分必须尽可能地回收，砷、锑、铋等杂质应尽量除去。

1 连续诱导脱铜脱杂工艺简介

在采用连续诱导脱铜脱杂过程中，将需净化的电解液连续经过多级电积槽，电解液在电积槽中成阶梯型流动，在后边3个电积槽中加入辅助给液，提高铜离子含量，如图1。

图1 连续诱导脱铜脱杂工艺阶梯电积槽

随着电积时间的增加，后边电积槽中铜含量降低，在铜含量小于12g/l时，电解液中As、Sb、Bi等杂质与铜一起在阴极析出。

2 黑铜泥含Cu偏高带来的危害

连续诱导脱铜脱杂工艺未将杂质有效分离，无法彻底解决杂质开路问题，经电积产出的黑铜粉，根据原料中杂质成分进行配料、回炉处理，黑铜粉含Cu过高，造成金属重复冶炼量大，作业流程长，铜回收率降低，同时运输成本、资金占压相对增加。含Cu过高的黑铜粉比重大，在出槽过程中管道、设备磨损增加，同时物料流动困难，冲洗过程中容易在管道、地坑泵进口处堆积，导致管道、泵进口易于堵塞，人工清理困难，造成劳动强度大，作业效率低，生产成本高。含Cu过高的黑铜粉，压滤后在鼓风干燥时压滤机内部发热量大，造成压滤机滤板、滤布烧损严重，更换频率高。

3 黑铜粉含Cu偏高的原因分析

在电积初期，各电积槽产物稳定；第1～2槽产出含量在99.5%以上的电积铜，第3～5槽产出黑铜板，第6～8槽产出黑铜粉并伴随有砷化氢气体剧毒气体产生[2]。随着电解液中铜含量下降，阴极极化电势变负，铜、砷、锑、铋在阴极表面共同析出，阴极表面形成了大量的黑铜。在电积48h后，第4、5个电积槽中产生以絮状铜形式产出的黑铜导致阴阳极短路，脱铜电效降低，电解液铜浓度下降缓慢，后边电积槽铜含量升高，同时随着辅助给液的加入，后边电积槽不能有效进行诱导脱杂，均产生大量的絮状铜；在一个电积周期后，出槽过程中，絮状铜与夹杂的黑铜粉一起脱落在电积槽内（见图2）。

图2 与黑铜粉一起脱落在槽底的絮状铜

在出槽过程中，用电积后液冲洗脱落在槽底的物料，通过电积槽底部回流管至地坑，再通过地坑泵打至压滤机，经压滤、卸料后转运至原料系统，进行配料、回炉。电积过程中，电解液中铜离子含量的升高，造成诱导脱杂过程中与黑铜粉一起析出的铜含量升高；同时大量絮状铜脱落在槽底，与黑铜粉一起冲洗，在作业过程中，黑铜粉中机械夹带量较大，导致黑铜粉产出后含铜高达53%左右，这是黑铜粉含铜偏高的主要原因。

4 改进措施及效果

针对上述分析的这些影响黑铜粉中含Cu过高的问题，主要采取以下改进措施来解决问题。

（1）调整进口电解液流量、铜含量。通过控制前段废电解液处理工艺，稳定需电积脱杂的电解液含铜，经过生产摸索，将该电解液中含Cu可稳定控制在25g/L～28g/L，该电解液作为电积前液。电积生产后，通过检测各槽出口铜离子浓度，根据铜含炉变化判断槽内夹心铜及絮状铜出现时间，在通电36h后将电积槽进口流量进行调整，在电密不变的条件下，降低电积槽内铜含量，防止絮状铜产生，避免阴阳极短路，可有效提高电效，诱导脱杂效果良好。对应生产参数见表1。

表1 改进前后黑铜粉成分

（2）调整辅给液供液方式。改变原有固定辅助给液给液方式，通过检测出口槽电解液成分，判断辅助给液加入时间及加入量；通过调整，在后面4个电积槽进口处增加辅助给液，每个辅助给液实现独立控制，随生产时间的变化，对电积槽内电解液Cu2+浓度进行动态控制，确保最佳的诱导脱杂效果，避免絮状铜出现，降低黑铜粉含Cu，同时提高电效及杂质脱除率。通过上述改进措施，电积过程中无絮状铜产出（电积槽内产物见图3）；黑铜粉含Cu明显降低（改进前后黑铜粉成分见表2），管道堵塞现象减少，有效作业效率提升，压滤机滤板、滤布无烧毁现象出现，降低生产成本。

图3 改进工艺后电积槽内黑铜粉产物

表2 改进前后黑铜粉成分

5 结语

黑铜粉是诱导脱铜脱杂工艺的主要产物，在生产过程中严格按要求操作，采用本文所描述的解决措施，可有效降低黑铜粉中Cu含量，同时采用上述方法，对电解液净化过程中杂质脱除、有价金属回收具有重要意义。