專利名稱：一種銅砷鎳分離凈化銅電解液的方法
技術領域：
本發(fā)明 涉及一種銅、砷、鎳分離凈化銅電解液的方法。
背景技術：
銅電解精煉過程中，陽極效率高于陰極效率，Cu2+濃度不斷升高，必須脫銅。同時，陽極銅中雜質(zhì)Ni、Fe、As、Sb、Bi等隨之溶解進入電解液而不斷積累，為保證陰極銅質(zhì)量，維持正常生產(chǎn)，必須對銅電解液進行凈化。凈化銅電解液的主要方法有電積法、離子交換法、溶劑萃取法、化學沉淀法等。工業(yè)上廣泛采用誘導脫銅脫砷法，該法凈化銅電解液技術成熟，除As、Sb、Bi效果好。但是產(chǎn)生大量黑銅粉，實際生產(chǎn)中往往將黑銅粉和黑銅板返回火法熔煉，造成雜質(zhì)砷、銻、鉍在銅冶煉系統(tǒng)中循環(huán)與累積。離子交換法優(yōu)點是離子交換樹脂可循環(huán)使用，工藝簡單，操作簡便。其缺點是離子交換樹脂交換容量有限，會引入Na、Cl等新雜質(zhì)和有機物進入電解液，污染電解液。萃取法缺點有對As萃取強，對銻、鉍萃取弱，萃取劑損失大，成本高等?；瘜W沉淀法沉淀效果不理想，沉淀劑用量大，處理成本高。這些方法都只能作為銅電解液凈化的輔助工藝，難以大規(guī)模工業(yè)應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種銅、砷、鎳分離凈化銅電解液的方法。首先采用分段控制電流密度電積脫銅。電積脫銅后，在溶液中通入二氧化硫，將五價As還原為三價As ；還原后的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，回收三氧化二砷和硫酸鎳。具體步驟和工藝參數(shù)為 A.分段控制電流密度電積脫銅
采用分段控制電流密度電積脫銅，銅電解液溫度為4(Γ80 V。上段電積脫銅電流密度為15(Γ300Α · πΓ2，上段電積脫銅至電解液中Cu2+彡35g/L。下段電積脫銅電流密度為 3(Γ150Α · πΓ2，下段電積脫銅至電解液中Cu2+彡5g/L。B.砷的還原
在電積脫銅后溶液中通入二氧化硫，將五價As還原為三價As，得到還原后溶液。還原時，反應溫度為0°C _120°C，硫酸濃度彡600g/L。C.濃縮與結晶
加熱蒸發(fā)還原后溶液，蒸發(fā)濃縮后溶液體積為還原后溶液體積的20%-80%。蒸發(fā)濃縮后溶液冷卻至-30°C、°C結晶，過濾得到三氧化二砷和硫酸鎳混合物；或蒸發(fā)濃縮后溶液冷卻至(T40°C結晶，過濾得到三氧化二砷，過濾后得到的結晶母液冷卻至-30°C、°C結晶，過濾得到硫酸鎳。A步驟所述的分段控制電流密度電積脫銅，也可以是三段或三段以上，電積脫銅電流密度可以根據(jù)銅離子濃度進行調(diào)整。本發(fā)明的優(yōu)點工藝簡單，成本低，凈化效果好，實現(xiàn)了銅電解液中銅、砷、鎳的分離與回收，由于采用分段控制電流密度電積脫銅，大大減少黑銅粉。同時經(jīng)過了砷的還原和濃縮結晶，實現(xiàn)了銅電解液中As的開路。
具體實施例方式實施例1
取銅電解液1. 6L，其成分如表1 所示，以Pb-Ag合金為陽極，銅始極片為陰極，電流密度為200A ·πΓ2，銅電解液溫度為55°C，加入骨膠、明膠和硫脲。當銅電解液中Cu2+濃度降到 25. 4g/L時，將電流密度調(diào)到100A · m_2進行電積脫銅至Cu2+濃度為0. 42g/L。電流密度為 200A · πΓ2時所得陰極銅銅含量為99. 96%，砷含量為0. 000602%。電流密度為100Α · πΓ2時， 得到陰極產(chǎn)物47. 62g，所得產(chǎn)物中銅含量為81. 43%，砷含量為6. 17%，所得電積脫銅后液成分和體積比較如表1所示。在電積脫銅后溶液中通入二氧化硫，其流量為400 mL ^irT1,反應時間為4h，反應溫度為30°C。將還原后溶液加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶后過濾，得到一次結晶母液683mL，其成分如表2所示，得到三氧化二砷13. 5g，其成分如表3所示，As的回收率為71. 69%。一次結晶母液冷卻至-20°C結晶，過濾后結晶母液成分及體積如表2所示，所得硫酸鎳成分如表4所示。表1脫銅前后銅電解液成分及體積(g · IA mL)
|Cu [As Isb |Bi |Fe |Ni IH2SO4 |體積銅電解原液 4 Γ33" 10. 09 0. 40 0. 30 θ5~ 10. 10 185 1600 電積脫銅后液 |θ. 42 \7. 68 |θ. 14 |θ. 04 |θ. 78 |9. 40 \22,7 | 715
表2結晶母液成分及體積fe · L'1, mL)
|Cu |As Isb |Bi |Fe |Ni IH2SO4|體積
一次結晶母液 055~ 5. 46 Q7 0. 01 TU 22. 6 705683
二次結晶母液 |θ. 56 |3. 55 |θ. 14 |θ. 01 |l. 08 |l4. 87 |715丨660
表3三氧化？砷成_分/%
As |0 |S |Ca |Ni |Sb |Bi |Cu |Mg |其它 46. 49 丨31. 34 |l0. 26 丨4. 07 |θ. 22 |θ. 41 |θ. 25 |θ. 04 丨3. 1 丨3. 82
表4硫酸鎳成分/%
0 |Ni |S [As |Fe |Cu |其它 42. 2 丨24. 43 丨20. 79 丨6. 82 |l. 83 |θ. 5 丨3. 43
通過銅、砷、鎳分離凈化銅電解液后，銅、砷、銻、鉍及鎳總脫去率分別為99.514%%，
85. 48%, 85. 56%, 98. 63%, 39. 27%。實施例2
取銅電解液1. 6L，其成分如表5所示，使用不溶性陽極，銅始極片為陰極，電流密度為 180A · m_2，銅電解液溫度為65°C。當銅電解液中Cu2+濃度降到24g/L時，將電流密度調(diào)到 80A ·πΓ2進行電積脫銅至Cu2+濃度為0. 25g/L。電流密度為180A ·πΓ2時所得陰極銅銅含量為99. 27%，砷含量為0. 0014%。電流密度為80Α · m_2時，得到陰極產(chǎn)物45. 9g，其中銅含量為81. 6%，砷含量為5. 98%，所得電積脫銅后溶液成分和體積比較如表6所示。在電積脫銅后溶液中通入二氧化硫，其流量為500 mL ^irT1,反應時間為2h，反應溫度為60°C。將還原后溶液加熱蒸發(fā)濃縮，冷卻至_25°C后過濾，濾液成分及體積如表6所示，所得結晶渣成分如表7所示。表5脫銅前后銅電解液成分及體積(g · IA mL)
|Cu [As Isb |Bi |Fe |Ni IH2SO4 | 體積銅電解原液 50 12 θΓ52"θ. 23 0 6~ 11.2 190 1600 電積脫銅后液 |θ. 38 \9. 79 |θ. 16 |θ. 05 |θ. 47 |l0. 5 \2&& | 700表6結晶母液成分及體積(g · ΙΛ mL)
權利要求
1.一種銅砷鎳分離凈化銅電解液的方法，其特征在于采用分段控制電流密度電積脫銅、SO2還原、濃縮結晶凈化銅電解液，使銅電解液中銅、砷、鎳得到分離，具體步驟為A.采用分段控制電流密度電積脫銅銅電解液溫度為4(T8(TC，上段電積脫銅電流密度為15(Γ300Α · πΓ2，上段電積脫銅至電解液中Cu2+ ^ 35g/L，下段電積脫銅電流密度為3(Γ150Α · m_2，下段電積脫銅至電解液中 Cu2+ 彡 5g/L ；B.砷的還原在電積脫銅后溶液中通入二氧化硫，將五價As還原為三價As，得到還原后溶液；C.濃縮與結晶加熱蒸發(fā)還原后溶液，蒸發(fā)濃縮后溶液體積為還原后溶液體積的20%-80%，蒸發(fā)濃縮后溶液冷卻至-30°C、°C結晶，過濾得到三氧化二砷和硫酸鎳混合物；或蒸發(fā)濃縮后溶液冷卻至(T40°C結晶，過濾得到三氧化二砷，過濾后得到的結晶母液冷卻至-30°C、°C結晶，過濾得到硫酸鎳。
2.根據(jù)權利要求1所述的銅砷鎳分離凈化銅電解液的方法，其特征在于B步驟砷的還原反應溫度為0°C _120°C，硫酸濃度彡600g/L。
3.根據(jù)權利要求1所述的銅砷鎳分離凈化銅電解液的方法，其特征在于A步驟所述的分段控制電流密度電積脫銅是三段或三段以上。
全文摘要
一種銅、砷、鎳分離凈化銅電解液的方法，本發(fā)明首先采用分段控制電流密度電積脫銅。電積脫銅后，在溶液中通入二氧化硫，將五價As還原為三價As；還原后的溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，回收三氧化二砷和硫酸鎳。從而銅電解液中銅、砷、鎳得到分離，并使銅電解液得到凈化。本發(fā)明工藝簡單，成本低，凈化效果好，并大大減少黑銅粉，實現(xiàn)了銅電解液凈化過程中As的開路。
文檔編號C25C7/06GK102345143SQ20111030091
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權日2011年10月9日
發(fā)明者崔濤, 張勝華, 彭映林, 柯浪, 鄭雅杰 申請人:中南大學