銅電解液凈化(purificationofcopperelectrolyte)

脫除銅電解液中超量銅和其他雜質(zhì)的過程，為現(xiàn)代銅電解精煉流程的重要組成部分。在銅電解過程中，陽極板中的銅和雜質(zhì)不斷溶解并在電解液中積累，而硫酸濃度則相對(duì)下降。為使電解液中各成分含量比例保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，以確保電解銅產(chǎn)品質(zhì)量，必須定期定量抽取部分電解液進(jìn)行凈化處理，然后返回電解生產(chǎn)系統(tǒng)。凈液的方法有脫銅電解、生產(chǎn)硫酸銅、生產(chǎn)硫酸鎳等。

脫銅電解在直流電作用下，除去循環(huán)電解液中的過量銅和其他雜質(zhì)的過程。所用陽極材料為鉛基銀(銻)合金，陰極為銅。主要電化學(xué)反應(yīng)為：

CuSO₄+H₂O==Cu+H₂SO₄+1/2O₂

鉛基合金陽極板在硫酸酸性電解液中電解時(shí)，在陽極放電生成的Pb²⁺極易氧化成Pb⁴⁺，后者的硫酸鹽水解時(shí)生成PbO₂，此氧化物沉積在陽極表面上形成一層致密保護(hù)膜，使鉛基合金陽極成為不溶性陽極。溶液中的Cu²⁺濃度隨著Cu²⁺在陰極上的不斷析出，而逐漸下降。當(dāng)降到一定濃度時(shí)，溶液中的砷、銻、鉍等雜質(zhì)也會(huì)在陰極上析出而從銅電解液中除去。

脫銅電解按溶液中銅離子濃度和凈液要求，可分為脫銅和脫銅脫雜質(zhì)兩個(gè)階段。前階段溶液含銅多于30g／L，陰極上可產(chǎn)出質(zhì)量合格的電解銅；后階段溶液含銅降到0.5g／L以下，陰極上除析出海綿銅和黑銅泥之外，還產(chǎn)生劇毒氣體砷化氫，黑銅泥沉積于槽底，集中送熔煉處理。前階段脫銅可在銅電解生產(chǎn)系統(tǒng)中進(jìn)行，而后階段脫銅脫雜質(zhì)則必須在單獨(dú)設(shè)備中完成。

按操作過程，脫銅電解又可分為間斷式和連續(xù)式兩種。前者簡(jiǎn)單易行，但雜質(zhì)脫除率低；后者脫除率高，而脫銅診!復(fù)雜。不論采用哪種方式，都要配置氣體收集、處理相排放等防污染設(shè)施，保證操作環(huán)境和氣體排放區(qū)砷化氫濃度符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。

生產(chǎn)硫酸銅包括蒸發(fā)濃縮、中和、冷卻結(jié)晶、固液分離和干燥包裝等過程。

蒸發(fā)濃縮將需凈化的銅電解液導(dǎo)入蒸發(fā)器內(nèi)，在常壓或真空條件下加熱蒸發(fā)，濃縮溶液。

中和濃縮液移入裝有銅線、銅片一類純銅料的中和槽內(nèi)，或移入填有一定粒度銅粉的鼓泡塔中，在加熱的同時(shí)，鼓入壓縮空氣，使銅料溶入溶液，進(jìn)一步提高溶液中的銅離子濃度。

冷卻結(jié)晶利用硫酸銅溶解度隨溫度降低而下降的性質(zhì)，將中和后液冷卻，使硫酸銅結(jié)晶析出。冷卻方式有自然冷卻和機(jī)械攪拌間接水冷兩種，前者產(chǎn)出的硫酸銅成大小不均塊狀，后者產(chǎn)品為均勻顆粒。

固液分離常用離心機(jī)和抽濾盤來分離結(jié)晶硫酸銅和母液。離心機(jī)脫水效率高，不經(jīng)干燥即可達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。

干燥含大量夾帶水分的硫酸銅需經(jīng)過干燥，方法有回轉(zhuǎn)窯干燥、帶式干燥機(jī)干燥和氣流干燥等。

用生產(chǎn)硫酸銅方法凈化過的電解液含銅20～30g／L，可根據(jù)銅電解生產(chǎn)的要求或返回生產(chǎn)系統(tǒng)，或送脫銅電解作業(yè)進(jìn)行深度脫銅脫雜質(zhì)。硫酸銅的中國國家標(biāo)準(zhǔn)如表。

生產(chǎn)硫酸鎳將脫銅后電解液蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶、離心分離，即可使鎳以硫酸鎳形式從電解液中脫去。

硫酸銅的中國國家標(biāo)準(zhǔn)

(成分含量／％)