阅读说明：本技术 一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法 (Method for reducing floating anode mud in copper electrolysis process by parallel flow precipitation method ) 是由 吴克富 姚夏妍 李学国 关甫江 李银丽 牛永胜 鲁兴武 李俞良 程亮 于 2020-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法,以解决由于漂浮阳极泥引起的阴极铜长粒子的问题,本发明通过Na<Sub>2</Sub>SO<Sub>3</Sub>在电解过程调节Sb、Bi的价电子数,通过H<Sub>2</Sub>O<Sub>2</Sub>在电解过程调节As的价电子数,将漂浮阳极泥转变为沉淀阳极泥,防止阴极铜表面生成阳极泥粒子,提高阴极铜的表观质量。(The invention discloses a method for reducing floating anode mud in a copper electrolysis process by a parallel-flow precipitation method, which aims to solve the problem of long cathode copper particles caused by the floating anode mud 2 SO 3 Adjusting the valence electron numbers of Sb and Bi in the electrolytic process through H 2 O 2 The valence electron number of As is adjusted in the electrolytic process, the floating anode mud is converted into the precipitated anode mud, anode mud particles are prevented from being generated on the surface of cathode copper, and the apparent quality of the cathode copper is improved.)

一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法

技术领域

本发明涉及铜电解冶炼技术领域，具体地说是一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法。

背景技术

电解精炼是制取高纯度铜的主要方法。从粗铜经过电解得到高纯度的铜，其电解液中必然含有砷、锑、铋等杂质，当砷、锑、铋的价电子数、含量的变化时就会由沉淀阳极泥转化成漂浮阳极泥，As离子浓度在10-30g/L，Sb和Bi的离子浓度在0.1-1g/L范围内的铜电解过程中更容易形成，漂浮阳极泥是由不同价态的As、Sb、Bi形成的SbAsO₄、BiAsO₄等化合物，这种漂浮阳极泥比重轻，易悬浮于电解液中，溶解度很小，表面活性大的漂浮阳极泥极易附着于阴极铜上，特别容易生成阳极泥粒子，影响阴极铜的表观质量，当电解液中As、Sb、Bi离子浓度超标时会加速漂浮阳极泥的形成，所以调节维持恰当的As、Sb、Bi离子浓度和价电子数可以减少铜电解液中的漂浮阳极泥数量，因为As离子浓度过高，电解液中溶解氧量有限，砷来不及氧化便与锑铋结合形成漂浮阳极泥，加入单一的双氧水或亚硫酸钠不易调控电解液中的As、Sb、Bi的价电子数。因此，降低铜电解液漂浮阳极泥的首要任务是促使电解液中的提高As的价电子数，降低锑铋的价电子数，促进电解过程As、Sb、Bi形成沉淀阳极泥。基于此，本发明通过Na₂SO₃在电解过程降低Sb、Bi的价电子数，通过H₂O₂在电解过程升高As的价电子数，减少电解过程As、Sb、Bi形成漂浮阳极泥数量，减少对阴极铜质量的影响。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种减少对阴极铜结粒数量，提高阴极铜表观质量，可提高企业经济效益的并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法。

为实现上述目的，本发明所述一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法，其特点是，包括如下步骤：

步骤1：测量电解液中Cu²⁺、H₂SO₄和其他杂质离子的浓度，当铜离子浓度为 40-50g/L，硫酸的浓度为160-180g/L时，将浓度为400-500mg/L的Na₂SO₃采用滴加方式加入，滴加流速为10-15滴/min；30％的双氧水的稀释10倍采用滴加方式加入，滴加流速为20-30滴/min，然后量取电解液从高位槽缓缓进液并开启蒸汽加热装置后进入电解槽、低位槽以及管道，然后开启循环泵，使得电解液的温度控制在50℃-65℃，之后根据流量计显示的流量读数，使之达到 30-35L/min；

步骤2：磁化完成后将铜阳极和始极片放置于电解槽中，计算进入电解液中的始极片面积S₃、根据电流密度的公式J＝电流/S ₃，确定电流的大小，其中电流密度：220～280A/m²，电流确定之后开启直流电源开始电解，同时按照明胶：20～ 150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t的量滴加盐酸、硫脲、明胶；

步骤3：电解试验完成后，将残极和阴极铜取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥、称重。

本发明一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法技术方案中，进一步优选的技术方案特征是：

1、所述步骤1中Na₂SO₃的滴加流速为10滴/min；

2、所述步骤1中双氧水的滴加流速为20滴/min；

3、所述步骤1中电解液的温度控制在60℃；

4、所述步骤2中明胶的滴加量为80g/t，硫脲的滴加量为80g/t，盐酸的滴加量为150g/t。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：阳极泥通过Na₂SO₃在电解过程降低 Sb、Bi的价电子数，通过H₂O₂在电解过程升高As的价电子数，减少电解过程As、 Sb、Bi形成漂浮阳极泥数量，减少对阴极铜结粒数量，提高阴极铜的表观质量和企业的经济效益，且整个操作过程无砷化氢检测仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法，包括如下步骤，步骤1：测量电解液中Cu²⁺、H₂SO₄和其他杂质离子的浓度，当铜离子浓度为 40-50g/L，硫酸的浓度为160-180g/L时，将浓度为400-500mg/L的Na₂SO₃采用滴加方式加入，滴加流速为10-15滴/min；30％的双氧水的稀释10倍采用滴加方式加入，滴加流速为20-30滴/min，然后量取电解液从高位槽缓缓进液并开启蒸汽加热装置后进入电解槽、低位槽以及管道，然后开启循环泵，使得电解液的温度控制在50℃-65℃，之后根据流量计显示的流量读数，使之达到30-35L/min；步骤2：磁化完成后将铜阳极和始极片放置于电解槽中，计算进入电解液中的始极片面积S₃、根据电流密度的公式J＝电流/S ₃，确定电流的大小，其中电流密度：220～280A/m²，电流确定之后开启直流电源开始电解，同时按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t的量滴加盐酸、硫脲、明胶；步骤3：电解试验完成后，将残极和阴极铜取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥、称重。本发明通过在电解槽的进液口安装分流装置，将原通入电解槽底部的单支进液管增设为双支进液口，分别在每只进液管暴露在空气处安装加压添液装置，两支添液装置分别盛有恰当浓度的Na₂SO₃溶液和双氧水溶液，利用锑铋的氧化速度小于砷的氧化速度的原理将漂浮阳极泥转化为沉淀阳极泥。此工艺适合于As离子浓度在10-30g/L，Sb和Bi的离子浓度在0.1-1g/L 范围内的铜电解过程。所述Na₂SO₃的浓度为400-500mg/L，Na₂SO₃采用滴加方式，滴加流速为10-15滴/min，30％的双氧水的稀释10倍，采用滴加方式，滴加流速为20-30滴/min，每4小时加一次，每次滴加30-40min，加入量过大或过小都不利于阴极铜生产。所述分流后的内径为分流前的内径的1/2，分流前的流速与分流后的一致，分流前底部液管的喷射口由双排改变为每支进液管的单排喷射口。

实施例2，根据实施例1所述的并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法中：所述步骤1中Na₂SO₃的滴加流速为10滴/min。

实施例3，根据实施例1或2所述的并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法中：所述步骤1中双氧水的滴加流速为20滴/min。

实施例4，根据实施例1-3任一项所述的并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法中：所述步骤1中电解液的温度控制在60℃。

实施例5，根据实施例1-4任一项所述的并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法中：所述步骤2中明胶的滴加量为80g/t，硫脲的滴加量为80g/t，盐酸的滴加量为150g/t。

实施例6，一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法，包括以下步骤：

第一步：测量电解液中离子浓度如下表：

第二步：开启循环泵和蒸汽加热装置，使得电解液的温度控制在50℃-65℃；

第三步：调节阀门使得流量计显示为30-35L/min；

第四步：将铜阳极和始极片放置于电解槽中，确定槽电压：0.35V，电流密度：236A/m²，开启直流电源开始电解。同时，打开砷化氢检测仪；

第五步：按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t (t表示每吨阴极铜)的量滴加盐酸、硫脲、明胶；

第六步：电解12d后，将阴极取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥并观察其表面结构，阴极铜表面出现漂浮阳极泥粒子，并测得电解液中As的离子浓度为32.7g/L；Sb的离子浓度为0.96g/L；Bi的离子浓度为0.54g/L，同时电解液中存在漂浮物，并且整个过程无砷化氢溢出。

实施例7，一种并流沉淀降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法，包括以下步骤：

第一步：测得电解液中离子浓度如下表：

第二步：开启循环泵和蒸汽加热装置，使得电解液的温度控制在50℃-65℃，之后调节阀门使得流量计显示为30-35L/min；

第三步：将铜阳极和始极片放置于电解槽中，调节槽电压为0.35V，电流密度为236A/m²；

第四步：打开砷化氢检测仪，开启直流电源开始电解，将30％的双氧水的稀释10倍，采用滴加方式，滴加流速为20-30滴/min，每4小时加一次，每次滴加10min，同时按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t (t表示每吨阴极铜)的量滴加盐酸、硫脲、明胶；

第五步：电解12d后，将阴极取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥并观察其表面结构，阴极铜出现阳极泥粒子，同时，电解液中出现的漂浮阳极泥，测得电解液As的离子浓度为28.6g/L；Sb的离子浓度为0.6g/L；Bi的离子浓度为0.45g/L，证明滴加双氧水可降低电解液中的砷锑铋离子浓度，减少阴极铜表面的阳极泥粒子，但效果有限，无法得到表面质量优良的阴极铜，整个过程无砷化氢溢出。

实施例8，一种并流沉淀降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法，包括以下步骤：

第一步：测得电解液中离子浓度如下表：

第二步：开启循环泵和蒸汽加热装置，使得电解液的温度控制在50℃-65℃，之后调节阀门使得流量计显示为30-35L/min；

第三步：将铜阳极和始极片放置于电解槽中，调节槽电压为0.35V，电流密度为236A/m²；

第四步：开启直流电源开始电解，配制Na₂SO₃的浓度为500mg/L，Na₂SO₃采用滴加方式，滴加流速为10-15滴/min，每4小时加一次，每次滴加10min，同时按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t(t表示每吨阴极铜)的量滴加盐酸、硫脲、明胶；

第五步：打开砷化氢检测仪，发现有砷化氢剧毒气体溢出，无法电解。

实施例9，一种并流沉淀法降低铜电解过程漂浮阳极泥的方法，包括以下步骤：

第一步：测量电解液中离子浓度如下表：

第二步：开启循环泵和蒸汽加热装置，使得电解液的温度控制在50℃-65℃，之后调节阀门使得流量计显示为30-35L/min；

第三步：将铜阳极和始极片放置于电解槽中，调节槽电压为0.35V，电流密度为236A/m²；

第四步：开启直流电源开始电解，配制Na₂SO₃的浓度为500mg/L，Na₂SO₃采用滴加方式，滴加流速为10-15滴/min，30％的双氧水的稀释10倍，采用滴加方式，滴加流速为20-30滴/min，每4小时加一次，每次滴加30min。按照明胶：20～150g/t，硫脲：20～150g/t，盐酸：100～250g/t(t表示每吨阴极铜)的量滴加盐酸、硫脲、明胶。同时，打开砷化氢检测仪发现无砷化氢溢出；

第五步：电解12d后，将阴极取出，用稀硫酸煮洗后，进行真空干燥并观察其表面结构，测得电解液中As的离子浓度为11.6g/L；Sb的离子浓度为 0.2g/L；Bi的离子浓度为0.11g/L。证明并流滴加Na₂SO₃溶液和双氧水可降低电解液中的砷锑铋离子浓度，可有效减少阴极铜表面的阳极泥粒子，改善阴极铜表面质量，并且整个过程无砷化氢溢出。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。