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        降低黑銅泥含銅生產(chǎn)實(shí)踐

        2019-12-26 09:24:08左東平謝祥添趙寧寧焦峰超
        世界有色金屬 2019年20期

        左東平,謝祥添,趙寧寧,焦峰超

        (陽(yáng)谷祥光銅業(yè)有限公司,山東 聊城 252300)

        在銅電解過程中,陽(yáng)極板中As、Sb、Bi等電位與銅接近但比銅負(fù)的雜質(zhì),主要以As、Sb、Bi鹽類水解或不同價(jià)態(tài)相互間結(jié)合生成漂浮陽(yáng)極泥,大部分在電解液中富集,當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí),在陰極表面進(jìn)行粘附,影響銅離子在陰極的結(jié)晶成核過程,對(duì)陰極銅質(zhì)量危害極大[1]。為了維持電解液中的銅、酸含量以及雜質(zhì)濃度在陰極銅生產(chǎn)規(guī)定的范圍內(nèi),保證電解陰極銅的純度,定期將陽(yáng)極泥從電解槽中清理出去,同時(shí)對(duì)電解液進(jìn)行凈化和調(diào)整,以保證電解過程的正常進(jìn)行。在電解液凈化過程中,其中所含的銅、鎳等有價(jià)成分必須盡可能地回收,砷、銻、鉍等雜質(zhì)應(yīng)盡量除去。

        1 連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝簡(jiǎn)介

        在采用連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜過程中,將需凈化的電解液連續(xù)經(jīng)過多級(jí)電積槽,電解液在電積槽中成階梯型流動(dòng),在后邊3個(gè)電積槽中加入輔助給液,提高銅離子含量,如圖1。

        圖1 連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝階梯電積槽

        隨著電積時(shí)間的增加,后邊電積槽中銅含量降低,在銅含量小于12g/l時(shí),電解液中As、Sb、Bi等雜質(zhì)與銅一起在陰極析出。

        2 黑銅泥含Cu偏高帶來(lái)的危害

        連續(xù)誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝未將雜質(zhì)有效分離,無(wú)法徹底解決雜質(zhì)開路問題,經(jīng)電積產(chǎn)出的黑銅粉,根據(jù)原料中雜質(zhì)成分進(jìn)行配料、回爐處理,黑銅粉含Cu過高,造成金屬重復(fù)冶煉量大,作業(yè)流程長(zhǎng),銅回收率降低,同時(shí)運(yùn)輸成本、資金占?jí)合鄬?duì)增加。含Cu過高的黑銅粉比重大,在出槽過程中管道、設(shè)備磨損增加,同時(shí)物料流動(dòng)困難,沖洗過程中容易在管道、地坑泵進(jìn)口處堆積,導(dǎo)致管道、泵進(jìn)口易于堵塞,人工清理困難,造成勞動(dòng)強(qiáng)度大,作業(yè)效率低,生產(chǎn)成本高。含Cu過高的黑銅粉,壓濾后在鼓風(fēng)干燥時(shí)壓濾機(jī)內(nèi)部發(fā)熱量大,造成壓濾機(jī)濾板、濾布燒損嚴(yán)重,更換頻率高。

        3 黑銅粉含Cu偏高的原因分析

        在電積初期,各電積槽產(chǎn)物穩(wěn)定;第1~2槽產(chǎn)出含量在99.5%以上的電積銅,第3~5槽產(chǎn)出黑銅板,第6~8槽產(chǎn)出黑銅粉并伴隨有砷化氫氣體劇毒氣體產(chǎn)生[2]。隨著電解液中銅含量下降,陰極極化電勢(shì)變負(fù),銅、砷、銻、鉍在陰極表面共同析出,陰極表面形成了大量的黑銅。在電積48h后,第4、5個(gè)電積槽中產(chǎn)生以絮狀銅形式產(chǎn)出的黑銅導(dǎo)致陰陽(yáng)極短路,脫銅電效降低,電解液銅濃度下降緩慢,后邊電積槽銅含量升高,同時(shí)隨著輔助給液的加入,后邊電積槽不能有效進(jìn)行誘導(dǎo)脫雜,均產(chǎn)生大量的絮狀銅;在一個(gè)電積周期后,出槽過程中,絮狀銅與夾雜的黑銅粉一起脫落在電積槽內(nèi)(見圖2)。

        圖2 與黑銅粉一起脫落在槽底的絮狀銅

        在出槽過程中,用電積后液沖洗脫落在槽底的物料,通過電積槽底部回流管至地坑,再通過地坑泵打至壓濾機(jī),經(jīng)壓濾、卸料后轉(zhuǎn)運(yùn)至原料系統(tǒng),進(jìn)行配料、回爐。電積過程中,電解液中銅離子含量的升高,造成誘導(dǎo)脫雜過程中與黑銅粉一起析出的銅含量升高;同時(shí)大量絮狀銅脫落在槽底,與黑銅粉一起沖洗,在作業(yè)過程中,黑銅粉中機(jī)械夾帶量較大,導(dǎo)致黑銅粉產(chǎn)出后含銅高達(dá)53%左右,這是黑銅粉含銅偏高的主要原因。

        4 改進(jìn)措施及效果

        針對(duì)上述分析的這些影響黑銅粉中含Cu過高的問題,主要采取以下改進(jìn)措施來(lái)解決問題。

        (1)調(diào)整進(jìn)口電解液流量、銅含量。通過控制前段廢電解液處理工藝,穩(wěn)定需電積脫雜的電解液含銅,經(jīng)過生產(chǎn)摸索,將該電解液中含Cu可穩(wěn)定控制在25g/L~28g/L,該電解液作為電積前液。電積生產(chǎn)后,通過檢測(cè)各槽出口銅離子濃度,根據(jù)銅含爐變化判斷槽內(nèi)夾心銅及絮狀銅出現(xiàn)時(shí)間,在通電36h后將電積槽進(jìn)口流量進(jìn)行調(diào)整,在電密不變的條件下,降低電積槽內(nèi)銅含量,防止絮狀銅產(chǎn)生,避免陰陽(yáng)極短路,可有效提高電效,誘導(dǎo)脫雜效果良好。對(duì)應(yīng)生產(chǎn)參數(shù)見表1。

        表1 改進(jìn)前后黑銅粉成分

        (2)調(diào)整輔給液供液方式。改變?cè)泄潭ㄝo助給液給液方式,通過檢測(cè)出口槽電解液成分,判斷輔助給液加入時(shí)間及加入量;通過調(diào)整,在后面4個(gè)電積槽進(jìn)口處增加輔助給液,每個(gè)輔助給液實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制,隨生產(chǎn)時(shí)間的變化,對(duì)電積槽內(nèi)電解液Cu2+濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制,確保最佳的誘導(dǎo)脫雜效果,避免絮狀銅出現(xiàn),降低黑銅粉含Cu,同時(shí)提高電效及雜質(zhì)脫除率。通過上述改進(jìn)措施,電積過程中無(wú)絮狀銅產(chǎn)出(電積槽內(nèi)產(chǎn)物見圖3);黑銅粉含Cu明顯降低(改進(jìn)前后黑銅粉成分見表2),管道堵塞現(xiàn)象減少,有效作業(yè)效率提升,壓濾機(jī)濾板、濾布無(wú)燒毀現(xiàn)象出現(xiàn),降低生產(chǎn)成本。

        圖3 改進(jìn)工藝后電積槽內(nèi)黑銅粉產(chǎn)物

        表2 改進(jìn)前后黑銅粉成分

        5 結(jié)語(yǔ)

        黑銅粉是誘導(dǎo)脫銅脫雜工藝的主要產(chǎn)物,在生產(chǎn)過程中嚴(yán)格按要求操作,采用本文所描述的解決措施,可有效降低黑銅粉中Cu含量,同時(shí)采用上述方法,對(duì)電解液凈化過程中雜質(zhì)脫除、有價(jià)金屬回收具有重要意義。

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