肖劉萍,樂安勝,孫章良,李 東

(大冶有色金屬公司冶煉廠,湖北黃石 435005)

大冶冶煉廠二段電積脫銅生產(chǎn)實(shí)踐

肖劉萍,樂安勝,孫章良,李 東

(大冶有色金屬公司冶煉廠,湖北黃石 435005)

對大冶冶煉廠二段電積脫銅工序終液銅濃度高和電耗高的原因進(jìn)行了探討,并提出了改進(jìn)措施。結(jié)果表明:改進(jìn)后電積終液銅濃度小于1 g/L,電耗小于2 000 kWh/t銅。

銅;二段電積;終液;電耗

在銅電解生產(chǎn)中,由于陽極溶解效率大于陰極析出效率,銅離子濃度不斷升高,硫酸濃度不斷降低,電解液中有害雜質(zhì)(如As、Sb、Bi)逐漸積累,這些現(xiàn)象直接影響到陰極銅的質(zhì)量和產(chǎn)量,因此有必要對電解液進(jìn)行凈化,以保證生產(chǎn)槽電解液銅酸平衡和較低的雜質(zhì)濃度[1]。目前大冶有色金屬有限公司冶煉廠負(fù)責(zé)銅的冶煉,電積終液中硫酸鎳的生產(chǎn)由該公司稀貴廠完成。長期以來冶煉廠凈化工序脫銅效率較低,電積終液含銅量高,造成大量銅從該廠流失。同時管道結(jié)垢、電解液中銅雜質(zhì)的不均衡配比和不合理的操作等因素引起電積電單耗較高。因此探索降低電積電耗和終液含銅量對電解的合理生產(chǎn)有著現(xiàn)實(shí)意義。

1 電積脫銅工藝介紹

目前,大冶有色冶煉廠年產(chǎn)陰極銅27萬t,電銅生產(chǎn)采用的是傳統(tǒng)電解,電解液凈化以電積脫銅脫砷工藝為主,并可根據(jù)電解液性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。每日根據(jù)生產(chǎn)槽電解液銅酸含量組織電解液凈化,以保證電解液銅酸含量在正常范圍。

電積脫銅包括一段電積脫銅和二段電積脫銅,電積脫銅采用鉛銻合金為陽極,小板銅始極片為陰極。一段電積主要是使Cu2+在陰極析出,生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)陰極銅;二段電積采用誘導(dǎo)法脫銅脫砷,生產(chǎn)黑銅板和黑銅粉。二段電積共有I、II兩個系列,其中I系24槽,II系22槽,每系日處理量150 m3。該二段脫銅槽系列為六級串聯(lián)連續(xù)流動式,槽面上用FRP罩密封,排風(fēng)機(jī)與硅整流器連鎖。根據(jù)日處理量控制電積電流,根據(jù)電流控制電解液流量。

二段電積脫銅工藝參數(shù)列于表1。

表1 二段脫銅工藝參數(shù)

2 改進(jìn)前二段電積存在的問題

電積時,陽極中的鉛會氧化生成硫酸鉛、氧化鉛和氯化鉛以及出銅次數(shù)多引起的供電不連續(xù)性[1],使陽極不斷發(fā)生腐蝕變形,變形鉛陽極與垂直性未達(dá)標(biāo)的始極片極易形成極間短路,引起脫銅效率降低,二段終液含銅較高(＞1 g/L)。同時管道結(jié)垢,使流量變小,引起脫銅效率下降和電耗升高。另外銅離子和雜質(zhì)的不合理配比和不規(guī)范的出裝槽作業(yè)也會引起較高的電耗。

3 采取的措施

3.1 改大進(jìn)液管道

電積脫銅I、II系進(jìn)液系統(tǒng)原進(jìn)液管道是內(nèi)徑為65 mm的PVC塑料管,使用一段時間后,管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重,導(dǎo)致流量變小。為使進(jìn)液流量變大,把以前的主進(jìn)液管道改為內(nèi)徑為80 mm的管子,把支管改為內(nèi)徑為65 mm的管子,增強(qiáng)了脫銅效果。

3.2 取消給液桶設(shè)計裝置

進(jìn)液系統(tǒng)(主、輔給液系統(tǒng))給液桶因桶體大,出口小,很容易結(jié)垢,造成出口不能達(dá)到正常的給液量。把給液桶改造成一根直塑料管子后,電解液可以直接流下來,使流量通暢,電積脫銅處理量增大,更好控制脫銅。

3.3 改變流量控制方式

進(jìn)液閥門使用一段時間后結(jié)垢變型,不能控制流量,使各組電積槽流量不一致。為此在進(jìn)液閥門出口安裝截流板,能更好地控制進(jìn)液流量,使各組流量均衡。

3.4 制定鉛陽極和始極片使用標(biāo)準(zhǔn)

每期出銅時,槽內(nèi)陽極變形率達(dá)到10%左右,因此對變形陽極進(jìn)行矯直處理保持下槽陽極垂直偏差不超過±8 mm。由于電積為單獨(dú)廠房,所用始極片由庫房運(yùn)輸至電積槽面,運(yùn)輸及存放過程中不可避免地發(fā)生彎曲,極易造成短路,因此在裝槽前對始極片進(jìn)行拍片平整處理,保持下槽始極片垂直偏差不超過±1 mm。改進(jìn)后始極片與鉛陽極板粘板現(xiàn)象減少,提高了脫銅效率,終液含銅量明顯降低。

3.5 加強(qiáng)母排緊固和接觸點(diǎn)操作

在出裝作業(yè)時,對導(dǎo)電排接點(diǎn)和母排進(jìn)行清理,并制定相應(yīng)的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。要求接點(diǎn)先用電解液沖洗,導(dǎo)電排要用鋼絲刷刷去結(jié)晶,然后用冷凝水沖至見本色。同時對導(dǎo)電棒進(jìn)行煮洗,清除表面雜物和結(jié)晶。這些操作可使每槽接觸電壓降低10 mV左右[2]。

3.6 保持銅、雜質(zhì)的均衡脫除比

根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)電解液成分化驗(yàn)的雜質(zhì)狀況,相應(yīng)的調(diào)整凈化量,并保持一段脫銅后液含銅控制在20～25 g/L。當(dāng)電解液雜質(zhì)含量高時,銅按上限25 g/L,加大輔給流量;雜質(zhì)含量低時,銅按下限20 g/L,減小輔給流量,從而保持銅、雜質(zhì)均衡的脫除比。雜質(zhì)偏高(As≥10 g/L、Sb≥1 g/L)條件下進(jìn)液銅與槽壓關(guān)系列于表2。

表2 雜質(zhì)偏高條件下進(jìn)液銅濃度與槽壓關(guān)系

3.7 改造電積槽終液管道

原電積脫銅I、II系脫銅、脫雜后的終液直接進(jìn)入終液槽,大冶有色金屬公司稀貴廠硫酸鎳生產(chǎn)需要電解液時,由終液槽轉(zhuǎn)液至稀貴廠。但由于電積出銅當(dāng)天,系統(tǒng)脫銅、脫雜時間過短,終液含銅量會高于2 g/L,若把此時的終液轉(zhuǎn)至稀貴廠,引起大量銅通過終液流失。

為此把以前終液管道改為一根進(jìn)終液槽,一根進(jìn)清液槽,并用閥門控制終液的流向。將電積出銅當(dāng)天通電時間短的終液轉(zhuǎn)入清液槽,根據(jù)生產(chǎn)情況安排進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng),或再次進(jìn)入電積脫銅、脫雜。轉(zhuǎn)入稀貴廠的終液進(jìn)終液槽存放,當(dāng)稀貴廠需要終液時,可直接把終液轉(zhuǎn)出,減少了冶煉廠在終液轉(zhuǎn)出時銅的損失。

4 改進(jìn)后效果

工藝改進(jìn)前后的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)列于表3。從表3可看出:(1)改進(jìn)后經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯提高。按平均每年轉(zhuǎn)出終液54 000 m3,每年可減少約83 t銅損失。按平均每年產(chǎn)黑銅1 700 t,每年可減少電積電耗約17萬元。

表3 改進(jìn)前后技術(shù)指標(biāo)比較

目前,工廠二段電積前后電解液(即前液和后液)中雜質(zhì)成分列于表4。從表4可看出,電積脫除一部分As,絕大部分As殘留在電解液中。由于工廠采用高砷自凈化技術(shù)[2,3],能夠保持生產(chǎn)槽電解液中As、Sb、Bi在合理化水平,因此二段電積主要脫除溶液中的銅離子。同時二段終液銅離子濃度小于1 g/L,砷保持高含量,可有效減少AsH3的析出[4]。

表4 電積前后電解液雜質(zhì)成分g/L

5 結(jié) 語

通過此次改進(jìn),降低了二段電積終液含銅量和噸銅電耗,有效保證金屬平衡和降低電耗。目前大冶有色金屬有限公司冶煉廠電解液中雜質(zhì)積累速度仍未超過銅的積累速度,電積脫銅工序足以維持生產(chǎn)槽電解液銅酸穩(wěn)定和較低的雜質(zhì)濃度。同時自該廠澳斯麥特熔煉爐投產(chǎn)以來,陽極銅品位較往年穩(wěn)中有升,對于降低電解成本和穩(wěn)定電解液中銅酸平衡是十分有利的。但由于電積脫銅產(chǎn)出的黑銅板返回熔煉車間,黑銅粉返回備料車間,雜質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)閉路循環(huán)。隨著電解的進(jìn)行,電解液中雜質(zhì)的積累速度有可能超過銅的積累速度,電解液僅僅采用電積脫銅是不夠的,須對電解液凈化工序進(jìn)行調(diào)整以滿足生產(chǎn)需要。

[1] 《有色金屬提取冶金手冊》編輯委員會.有色金屬提取冶金手冊:銅鎳卷[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2000.403-412,459-460.

[2] 史建遠(yuǎn),許衛(wèi),樂安勝,等.銅電解液高As自凈化工業(yè)實(shí)踐[J].中國有色冶金,2010,2(1):13-16.

[3] 鄭雅杰,許衛(wèi),肖發(fā)新,等.亞砷酸銅凈化銅電解液工業(yè)實(shí)驗(yàn)研究[J].礦冶工程,2008,28(1):51-54.

[4] 朱祖澤,賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社, 2003.564-572.

Abstract:The paper discussed the reasons for high concentration solution after electrowinning and power consumption in Daye smelter for the second decopperization,and the proper measures were taken for improvement.It was showed that copper concentration was less than 1 g/L in the solution after electrowinning and power consumption was less than 2 000 kWh/t銅after improvement.

Key words:copper;the second segment electrowinning;solution after electrowinning;power consumption

Production Practice for the Second Decopperization by Electrowinning in Daye Smelter

XIAO Liu-ping,YUE An-sheng,SUN Zhang-liang,LI Dong
(S melter of Daye Nonferrous Metal Corporation,Huangshi435005,China)

TF803.2+7

A

1003-5540(2012)01-0034-03

2012-01-20

肖劉萍(1986-),男,研究生,技術(shù)員,主要從事銅電解生產(chǎn)管理。