張曉瑜，呂海波，王文龍

(1.西安建筑科技大學，陜西 西安 710055； 2.金川集團股份有限公司,甘肅 金昌 737103)

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利用真空蒸發(fā)技術(shù)進行深度脫銅的探討

張曉瑜1，呂海波2，王文龍2

(1.西安建筑科技大學，陜西 西安 710055； 2.金川集團股份有限公司,甘肅 金昌 737103)

本文通過對銅電解凈化系統(tǒng)除銅工藝的進一步改進，提高真空蒸發(fā)終點密度、降低結(jié)晶終點溫度、降低硫酸銅結(jié)晶母液含銅，優(yōu)化誘導脫銅工藝技術(shù)條件等技術(shù)措施，實現(xiàn)深度脫銅、減少黑銅渣量，達到節(jié)能減排之目的。

銅電解； 真空蒸發(fā)； 脫銅； 結(jié)晶母液

在銅電解精煉過程中，因采用的陽極主品位高，雜質(zhì)含量較低，使陰極電流效率低于陽極電流效率，導致電解液中銅離子濃度不斷上升，同時隨著電解的持續(xù)進行，電解液成分不斷發(fā)生變化，溶液中鎳、砷、銻、鉍等雜質(zhì)逐漸富集，添加劑的分解產(chǎn)物不斷累積，給電解生產(chǎn)帶來極大不利，為此，每天必須抽取一定量的電解液進行凈化處理。目前國內(nèi)大部分廠家普遍采用真空蒸發(fā)生產(chǎn)粗硫酸銅，誘導法脫除銅及砷、銻、鉍，電熱蒸發(fā)(或冷凍結(jié)晶)生產(chǎn)粗硫酸鎳進行電解后液脫雜處理。

經(jīng)真空蒸發(fā)濃縮—水冷結(jié)晶工序生產(chǎn)出粗硫酸銅后，得到的富集了砷、銻、鉍、鎳等雜質(zhì)結(jié)晶母液，結(jié)晶母液中銅含量的高低，對誘導脫銅工序來說是一項非常重要的工藝參數(shù)，它不僅影響誘導脫銅工序砷、銻、鉍等雜質(zhì)脫除效果，同時也決定脫銅槽脫除雜質(zhì)所需的脫除時間和能耗的高低。

1 結(jié)晶母液含銅濃度降低的意義

結(jié)合生產(chǎn)實踐，當結(jié)晶母液銅離子濃度相對較高時，配入一定量的添加劑，誘導脫銅槽單系列主給液流量必須對應調(diào)整，脫銅時間至少兩個班制才能達到雜質(zhì)的脫除效果，當結(jié)晶母液銅離子濃度相對較低時，誘導脫銅槽單系列主給液流量繼續(xù)提高，同時配入一定量的添加劑，脫銅時間需要一個班制同樣能夠滿足脫除雜質(zhì)的要求。由此可見，誘導脫銅單系列在配入一定量的添加劑后，給液流量隨著結(jié)晶母液銅離子濃度的降低而增大，并且隨著結(jié)晶母液銅離子濃度的降低縮短誘導脫出雜質(zhì)的時間。

此外，通過試驗表明，結(jié)晶母液中銅離子濃度高，會造成誘導脫銅除雜效率下降，影響凈化效率，為保證銅電解精煉工序電解液雜質(zhì)穩(wěn)定，必須增加凈液工序誘導脫銅槽槽數(shù)或增加脫除時間，這樣不僅增加凈液系統(tǒng)的生產(chǎn)運行成本，同時也增加脫銅崗位勞動強度。為了減輕誘導脫銅工序的負擔，降低誘導脫銅工序的電耗，使需脫除的銅量以硫酸銅的形式產(chǎn)出，減少黑銅渣的產(chǎn)出量，提高銅的直收率指標，增大硫酸銅結(jié)晶率，降低硫酸銅結(jié)晶母液銅離子濃度具有重要意義。

2 結(jié)晶母液優(yōu)化前銅離子濃度及誘導脫雜情況

2.1 優(yōu)化前銅離子濃度

通過跟蹤結(jié)晶母液中銅離子濃度，統(tǒng)計得出月平均結(jié)晶母液含銅，結(jié)果如圖1所示，具體變化趨勢如圖1所示。

表1 某電解車間1～12月份結(jié)晶母液銅離子濃度 g/L

圖1 某電解車間1～12月份結(jié)晶母液銅離子濃度

根據(jù)表1也可以看出，結(jié)晶母液中平均銅離子濃度最低在9月份，最高在3月份。

2.2 優(yōu)化前誘導脫銅槽脫銅

同時跟蹤誘導脫銅槽脫除雜質(zhì)砷的脫除率，及脫除雜質(zhì)所需要的時間，統(tǒng)計得出月平均砷的脫除率及時間，結(jié)果如表2、表3所示，曲線圖見圖2、圖3。

表2 某電解車間1～12月份誘導脫銅槽砷的脫除率變化 %

表3 某電解車間1～12月份誘導脫銅槽砷的脫除時間 h

圖2 某電解車間1～12月份誘導脫銅槽砷的脫除率變化曲線圖

圖3 某電解車間1～12月份誘導脫銅槽砷的脫除時間曲線圖

從圖2、圖3中可以看出，當結(jié)晶母液中銅離子濃度高時，誘導脫銅工序的脫雜效率下降，所用的脫除雜質(zhì)的時間有所增加；結(jié)晶母液中銅離子濃度下降時，誘導脫雜的效率有所上升，相應的縮短了脫雜的時間。

3 影響結(jié)晶母液含銅的因素

結(jié)晶母液含銅量的高低取決于硫酸銅結(jié)晶率，結(jié)晶率越高，結(jié)晶析出的硫酸銅量越多，相應的結(jié)晶母液中的銅離子濃度也越低。硫酸銅結(jié)晶率的高低取決于真空蒸發(fā)終點后液的比重、結(jié)晶過程冷卻速、結(jié)晶終點溫度等因素。

4 優(yōu)化措施

4.1 提高真空蒸發(fā)后液的密度

水冷結(jié)晶機處理的溶液為真空蒸發(fā)后液，真空蒸發(fā)將從電解返回的電解液在負壓狀態(tài)下進行初步的濃縮。生產(chǎn)實踐表明：真空蒸發(fā)后液密度設置值越大，其中的銅離子濃度越高，同等冷卻條件下硫酸銅的結(jié)晶率越高。

4.2 精確控制水冷結(jié)晶機冷卻水出水溫度

控制真空蒸發(fā)后液溫度，在其進入結(jié)晶機后，合理、有效的降溫對提高硫酸銅的結(jié)晶率至關(guān)重要。利用溫度的變化來控制自動調(diào)節(jié)閥的開啟度，同時調(diào)整攪拌速度及頻率，使終點溫度比原工藝降低3℃，并嚴格控制溫度始終恒定在設定值內(nèi)。從電解系統(tǒng)返回的電解液中含有As、Sb、Bi等雜質(zhì)，隨著真空蒸發(fā)濃縮，電解液中含As、Sb、Bi的雜多酸鹽濃度也有一定的提高，這種雜多酸鹽隨溫度的降低易形成沉淀，隨硫酸銅結(jié)晶一起粘附在水冷結(jié)晶機槽壁上形成結(jié)垢，導致傳熱阻力增加，冷卻效果變差。為保證結(jié)晶機的整體冷卻效果，定期清理水冷結(jié)晶槽槽壁結(jié)垢，提高水冷結(jié)晶機的整體冷卻效果。

5 優(yōu)化后的效果與經(jīng)濟效益

(1)優(yōu)化完成后，提高了粗硫酸銅的產(chǎn)出量，硫酸銅結(jié)晶率比改造前提高7%～15%，提高了硫酸銅產(chǎn)量，減少了誘導脫銅工序黑銅渣量。

(2)提高了誘導脫銅脫除雜質(zhì)的脫除率，縮短了誘導脫銅脫雜工序生產(chǎn)時間，達到提高設備利用率，節(jié)約用電量的目的。

6 結(jié)語

工藝改進優(yōu)化后，有效降低結(jié)晶母液含銅的濃度，減輕脫銅工序的生產(chǎn)負荷，使凈化系統(tǒng)的凈液能力得到很大的提升，節(jié)約了生產(chǎn)成本，達到了節(jié)能降耗的目的。

[1] 任鴻九，王立川．有色金屬提取冶金手冊[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，2000．

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[3] 毛志琨．銅電解液脫銅及脫雜技術(shù)探討[J]．有色冶金設計與研究，2010，31(6)：44-47．

[4] 吳曉光．貴冶電解一系統(tǒng)凈液改造與優(yōu)化[J]．有色金屬(冶煉部分)，2011，(2)：55-57．

[5] 張帆．硫酸銅生產(chǎn)線改造[J]．銅業(yè)工程，2004，(1)：34-35．

[6] 張恩明．提高真空蒸發(fā)處理量的生產(chǎn)實踐[J]．銅業(yè)工程，2008，(1)：37-38．

Discussion on in-depth decoppering with vacuum evaporation technology

ZHANG Xiao-yu,Lü Hai-bo,WANG Wen-long

By the ways of further improvement of decoppering process of purification system of copper electrolysis,adopting measures included increasing the final density of vacuum evaporation,decreasing the final temperature of crystallization,decreasing the contents of copper in crystallization mother liquor of copper sulfate,and optimizing the process conditions of induce decoppering etc.,the in-depth decoppering was realized and the amounts of black copper slag was decreased,the goals of energy-saving and emission reduction was achieved.

copper electrolysis; vacuum evaporation; decoppering; crystal mother liquor

張曉瑜(1981—)，男，甘肅永登人，現(xiàn)任金川集團股份有限公司銅冶煉廠電解車間生產(chǎn)主任，工程師，在讀西安建筑科技大學工程碩士學位，主要從事鎳銅鈷的生產(chǎn)和技術(shù)管理工作。

2014-04-11

2014-10-24

TF811

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1672-6103(2015)01-0078-03