王 闐， 許 衛(wèi)， 曹昌盛

(大冶有色金屬股份有限公司， 中國 黃石 435005)

雜質(zhì)As在銅電解精煉中走向分布研究

王 闐， 許 衛(wèi)， 曹昌盛

(大冶有色金屬股份有限公司， 中國 黃石 435005)

詳細統(tǒng)計了銅電解精煉中陽極板帶入As量、黑銅粉除去As量、電解液中As含量變化，計算出了電解液自凈化除As率。結(jié)果表明，系統(tǒng)電解液自凈化除As能力范圍較大，除As率可以在20%～60%之間波動；維持電解液中較高的As含量有利于提高系統(tǒng)的自凈化除As率，即使As含量高達16 g/L也不會影響陰極銅的質(zhì)量，A級銅的產(chǎn)出率仍然可以達到98%以上；可以根據(jù)系統(tǒng)的As含量變化趨勢選擇合適的自凈化率，進而合理安排電積通電槽數(shù)，節(jié)約能耗；由系統(tǒng)自凈化除As產(chǎn)生的渣中As含量從高到低依次是電解槽壁渣>管道渣>板框濾渣>低位槽渣>Larox濾渣。

黑銅粉； 自凈化除As率； 銅電積

0 引言

同時如反應方程式(1)、(2)、(3)所示[5-6]，Cu和As的標準電積電位比較接近，當As在電解液中積累到一定濃度，就有可能與銅一起放電析出，從而造成板面結(jié)粒，降低陰極銅的品質(zhì)。

ψ/v=0.337+0.0295lgα(Cu2+)

(1)

ψ/v=0.373-0.059 1pH+0.011 8lgα

(H3AsO4)

(2)

ψ/v=0.248-0.059 1pH+0.019 7 lgα(HAsO2)

(3)

目前國內(nèi)外大多數(shù)廠家均采用誘導連續(xù)脫As法來盡量降低電解液中的As含量，一般控制在7 g/L以下[7]。大冶有色金屬股份有限公司冶煉廠電解二車間年產(chǎn)陰極銅20萬t，陽極板帶入As量為200 t/a，電積系統(tǒng)脫砷量只有60 t/a，電解液中的As穩(wěn)定控制在11～13 g/L，并沒有出現(xiàn)逐年上漲趨勢，這可能與As自凈化高有關，因此摸清楚As在電解生產(chǎn)中的走向分布對于降低能耗，提高陰極銅的質(zhì)量，實現(xiàn)電積系統(tǒng)的靈活多變具有重要的現(xiàn)實意義。

1 As的走向分布

1.1 陽極板帶入As量

表1是2012年陽極板帶入As量統(tǒng)計表，從中可以看出全年消耗陽極板帶入系統(tǒng)中的As總量為127.86 t，其中小板陽極含As量平均值為0.033 3%，帶入量為20.92 t；大板陽極含As量平均值為0.074 2%，帶入量為106.94 t。

1.2 電積脫除As量

表2是2012年電積黑銅粉脫As量統(tǒng)計表，從中可以看出黑銅含砷量最高可以達到24.63%，平均值為22.44%，全年黑銅粉脫As總量為107.06 t。

1.3 結(jié)果與分析

表3是2012年1、9、12月各系統(tǒng)電解液中砷含量，從中可以看出，相比1月份，12月份系統(tǒng)中As含量有了明顯下降。

結(jié)合表1、表2、表3、以小板、大板1、大板2體積分別為2 200 m3、2 900 m3、2 450 m3，9月份轉(zhuǎn)液1 140 m3到電解一車間計算，可以得出以下公式：

表1 2012年陽極板帶入As量統(tǒng)計

表2 2012年黑銅粉脫砷量統(tǒng)計

表3 2012年1、9、12月系統(tǒng)電解液砷含量 g/L

13.173 g/L×2 200 m3+13.53 g/L×2 900 m3+12.83 g/L×2 450 m3+127.86t-13.126 7 g/L×1 140 m3-X-107.06=10 g/L×2 200 m3+10.37 g/L×2 900 m3+11.59 g/L×2 450 m3

(4)

其中：X為系統(tǒng)自凈化除As量。

解得X=25.015 4 t。按公式自凈化率=(系統(tǒng)自凈化去除As量)/陽極板帶入As量×100%，可以算出2012年系統(tǒng)自凈化除As率約為20%。

而同樣類似以上統(tǒng)計、分析，可以發(fā)現(xiàn)2010年系統(tǒng)自凈化除As率可以達到60%，同時發(fā)現(xiàn)2010年系統(tǒng)電解液平均As含量為14.22 g/L，電積系統(tǒng)為半負荷生產(chǎn)；2012年系統(tǒng)電解液平均As含量為12.75 g/L，電積系統(tǒng)為滿負荷生產(chǎn)。這說明：①維持電解液中較高的As含量有利于提高系統(tǒng)的除As值凈化能力，即使As含量高達16 g/L，A級銅的產(chǎn)出率仍然可以達到98%以上；②系統(tǒng)的除As值凈化能力范圍較大，可以在20%～60%之間波動；③電積系統(tǒng)能力富余，不需要全年滿負荷生產(chǎn)，可以根據(jù)系統(tǒng)的As含量變化趨勢合理選擇通電槽數(shù)，節(jié)約能耗。

表4是系統(tǒng)各處結(jié)渣中As含量化驗結(jié)果，從中可以看出由系統(tǒng)自凈化除As產(chǎn)生的渣中As含量從高到低依次是電解槽壁渣>管道渣>板框濾渣>低位槽渣>Larox濾渣。

表4 系統(tǒng)各處結(jié)渣中As含量 %

2 結(jié)論

對陽極板帶入As量、黑銅粉除去As量、電解液中As含量變化進行了詳細統(tǒng)計，從而返推出了系統(tǒng)電解液自凈化除As率，自凈化除去的As主要以電解槽壁渣、管道渣、板框濾渣、低位槽渣、Larox濾渣形式存在。

(1)系統(tǒng)電解液自凈化除As能力范圍較大，除As率可以在20%～60%之間波動；

(2)維持電解液中較高的As含量有利于提高系統(tǒng)的自凈化除As率，即使As含量高達16 g/L也不會影響陰極銅的質(zhì)量，A級銅的產(chǎn)出率仍然可以達到98%以上；

(3)可以根據(jù)系統(tǒng)的As含量變化趨勢選擇合適的自凈化率，進而合理安排電積通電槽數(shù)，節(jié)約能耗；

(4)由系統(tǒng)自凈化除As產(chǎn)生的渣中As含量從高到低依次是電解槽壁渣>管道渣>板框濾渣>低位槽渣>Larox濾渣。

[1]吳維昌.標準電極電位數(shù)據(jù)手冊[M].北京:科學出版社,1991.

[2]朱元保.電化學數(shù)據(jù)手冊 [M].長沙:湖南科學技術(shù)出版社,1985.

[3]王學文，陳啟元，龍子平，等.銻在銅電解液凈化中的應用[J]. 中國有色金屬學報，2002，12(6)：1277-1280.

[4]陳白珍.控制陰極電勢電積法脫銅砷[J].中國有色金屬學報,1997,7(2):39.

[5]陳白珍.銅電積過程中砷的電化學行為[J].中南工業(yè)大學學報,1997,(4):347.

[6]仇勇海，唐仁衡，陳白珍.砷化氫析出電勢的探討[J].中國有色金屬學報，2000，10(1)：101-104.

[7]姚素平．誘導法脫砷技術(shù)在銅電解液凈化系統(tǒng)中的應用[J]．有色金屬(冶煉部分)，1996,(01)：11-16.

StudyondistributionofimpurityAsincopperelectro-refining

WANG Tian, XU Wei, CAO Chang-sheng

The amounts of As from anode plates，amounts of removed As from the black copper powder and the changes of As contents in electrolyte were counted in details. And then the As removal rate attributed to the electrolyte’s self-purification was calculated. The results showed that the range of the system’s capability to remove As attributed to the self-purification is widely, the As removal rate waved from 20% to 60%. Maintaining high content of As in electrolyte can improve the system’s As removal rate, even if the As content is up to 16 g/L, it wouldn’t impact the cathode copper quality, the grade A copper output rate can still come up to 98%. The suitable self-purification rate can be chosen according to the changes trend of the system’s As contents, then energized electrode-position cell numbers can be determined to save energy consumption. The As contents in residue produced from self-purification system from high to low can be arranged as follows: the electrolytic cell wall residue’s> pipeline residue’s> sheet filter residue’s> low cell residue’s> Larox filter residue’s.

black copper powder; self-purification removed As rate; copper electrodeposition

王 闐(1973—)，云南昆明人，碩士，高級工程師，從事銅冶煉生產(chǎn)及管理工作。

TF811

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