專利名稱：一種銅電解液凈化除雜質的方法
(一)所屬技術領域一種銅電解液凈化除雜質的方法，涉及有色金屬濕法冶金過程中電解液凈化除雜的方法，特別是銅電解液凈化除銻、鉍的方法。
背景技術：
在粗銅可溶性陽極電解精煉時，由于Sb、Bi的氧化還原電位與Cu接近，當這些雜質在電解液中積累到一定的濃度時，就可能和銅一起在陰極上還原析出，降低陰極銅的質量。另外，Sb、Bi還易與As形成漂浮陽極泥，電解液中的Sb、Bi的濃度越高，形成漂浮陽極泥的可能性越大，從而污染電解液，也降低陰極銅的質量。它們是電解銅過程中最有害的雜質。因此，凈化除去銻、鉍這些有害雜質，使之在控制范圍內，是保證陰極銅質量的重要措施之一。
在電解精煉時存在于陽極銅中的雜質銻、鉍一部分溶解進入電解液中，另一部分則進入陽極泥中。目前凈化除去電解液中Sb、Bi的方法有常規電積法、離子交換法、溶劑萃取法、碳酸鋇沉淀法等。采用這些方法會對電解液產生一定的副作用。而且需要很大的固定資產投資，除雜成本高。采取離子交換法和溶劑萃取法時，會引入不少Na、Cl等新雜質和有機物進入電解液中，而污染電解液；而常規電積法又會大量損失大量的Cu，使系統的銅、酸難以保持平衡。在大型銅電解生產企業，由于處理的銅精礦量大，精礦來源復雜，由于原料的復雜性，常常使得精礦中的Sb、Bi的含量同時都高，其結果也導致陽極銅中Sb、Bi的含量同時都高。這種陽極進入銅電解后，在以往控制的電解工藝條件下，陽極銅中Sb、Bi在電解液中的溶出率非常高，需要一套龐大的電解液凈化系統和較大的凈液量才能滿足除雜的要求。為了保證陰極銅質量，一些生產工藝采用了以常規電積法脫As、Sb、Bi為主的凈化工藝，同時還采取了碳酸鋇共沉淀法來彌補脫Bi量的不足。此工藝存在以下三大缺陷一是為了滿足除Sb、Bi的要求，常規電積法需要的凈液量較大，導致電解液中的銅、酸不平衡，為了維持電解液中的銅酸平衡，又需要建一套硫酸銅生產系統，把生產出來的粗硫酸銅全部重溶后返回電解系統。二是由于常規電積需要的凈液量較大，導致電解液過度脫砷，使電解液中的砷濃度嚴重偏低，再加上陽極銅中As與Sb+Bi的比值偏低，使得陽極銅中Sb、Bi在電解液中的溶出率非常高。三是此工藝雜質的綜合脫除率較低。由于存在以上三大缺陷，為了使電解液中的銻、鉍和銅、酸同時都保持平衡，需要不斷地擴大凈液能力和增大凈液量，造成電解液凈化工藝過長。系統龐大，雖然能抑制電解液中銻、鉍的增長，但勢必要不斷地增加基建投資，脫除雜質所需的費用也需大幅度地增加，而使陰極銅生產成本不斷地上升。
發明內容本發明的目的在于克服上述已有技術中存在的缺點和不足，提供一種具有工藝簡單，操作方便，效果顯著等優點的一種銅電解液凈化除雜質的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的。
一種銅電解液凈化除雜質的方法，其特征在于在銅電解液中加入高砷溶液，將電解液含As濃度維持為10g/L-15g/L，使電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去。
一種電解液凈化除銻、鉍的方法，其特征在于加入高砷溶液中的As與電解液中的Sb+Bi的重量比為As∶Sb+Bi＝1.3-2.2∶1。
一種電解液凈化除銻、鉍的方法，其特征在于所加入的高砷溶液是砷酸銅溶液、砷酸溶液、亞砷酸溶液。
本發明的方法根據實施前的電解液的初始含As濃度、高砷溶液含As濃度等因素，確定高砷溶液的加入量。當電解液含砷濃度達到11g/L左右時，電解液中的Sb、Bi濃度便會開始下降，并一直降低到250mg/L以下，此時便可停止加高砷溶液。對含砷量適宜的銅陽極電解過程以后靠陽極本身的As就能維持電解液中砷的平衡，不需再加入高砷溶液。電解液含砷濃度為11g/L-15g/L，脫除1kgSb+Bi用As量為1.3-2.1kg.
本發明的方法，是采用在電解液中加入高砷溶液，提高電解液含As濃度，當維持電解液含As深度達到一定濃度范圍時，陽極和電解液中絕大部分雜質Sb、Bi便會進入陽極泥中，而幾乎不會進入電解液中，達到超前自凈化脫除雜質的目的，其銅電解工藝維持不變，方法簡單易行，具有很好的經濟性。
采用本發明的方法，對于有一定砷含量的陽極在首次將電解液中的As濃度調到位以后，可以靠陽極中的As來維持平衡，如不夠，再用高砷溶液來補充。本發明利用As、Sb、Bi在電解這個特定的氧化-還原環境下，通過價位的轉換及溶度積的關系，形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中。它取代了傳統的溶液凈化除Sb、Bi的方法，具有工藝簡單，操作方便，效果顯著等優點。
(四)具體實施方案一種銅電解液凈化除雜質的方法，其特征在于在銅電解液中加入高砷溶液，將電解液含As濃度維持為10g/L-15g/L，使電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去。加入高砷溶液中的As與電解液中的Sb+Bi的重量比為As∶Sb+Bi＝1.3-2.2∶1。加入的高砷溶液是砷酸銅溶液、砷酸溶液、亞砷酸溶液。
由于采取了上述技術方案，使本發明與已有技術相比具有超前凈化除Sb、Bi的特點。除Sb、Bi效果顯蓍，脫除率幾乎達到100％。不需要再另建脫除Sb、Bi系統及發生脫除Sb、Bi的運行費用，生產成本低。加入高砷溶液及維持電解液高As濃度，對產品質量無副作用。電解液含Sb、Bi濃度可大幅度降低到250mg/L以下，有利于提高產品質量和提高電流密度強化生產。高砷溶液經濟易得。實踐證明，只要首次將電解液中的As濃度調到位，以后靠陽極中的As就能基本維持平衡，如不夠，可利用高砷溶液來補充。工藝簡單，操作方便，除加入高砷溶液外，不需再增加其它任何消耗，也不需改變其任何電解條件。應用范圍廣，有廣泛的推廣價值。
實施例1電解液中含Sb、Bi濃度為690mg/l和550mg/l，銅陽極中含砷的重量百分比為0.18％。
加入砷酸溶液，使電解液中含As濃度維持為10.1g/L，電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去，測得電解液中含Sb+Bi量分別為240mg/l和260mg/l，電解過程不需補充加入高砷溶液。
實施例2電解液中含Sb、Bi濃度分別為450mg/l和630mg/l，銅陽極中含砷為0.17％。
加入含砷硫酸銅溶液，使電解液中含As濃度維持為12.1g/L，電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去，測得電解液中含Sb、Bi量分別為150mg/l和170mg/l，電解過程不需再加入高砷溶液。
實施例3電解液中含Sb、Bi濃度分別為530mg/l和600mg/l，銅陽極中含砷為0.16％。
加入硫酸銅和砷酸銅的混合溶液，使電解液中含As濃度維持為11.5g/L，電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去，測得電解液中含Sb、Bi量分別為130mg/l和180mg/l，電解過程不需再加入高砷溶液。
實施例4電解液中含Sb、Bi濃度分別為480mg/l和660mg/l，銅陽極中含砷的重量比為0.15％。
加入含砷硫酸銅和砷酸銅的混合溶液，使電解液中含As濃度維持為14.3g/L，電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去，測得電解液中含Sb、Bi量分別為180mg/l和160mg/l，電解過程不需再加入高砷溶液。
實施例5下面為電解過程持續一段時間的數據(單位mg)。
滿足了銅電解過除Sb、Bi。
權利要求
1.一種銅電解液凈化除雜質的方法，其特征在于在銅電解液中加入高砷溶液，將電解液含As濃度維持為10g/L-15g/L，使電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去。
2.根據權利要求1所述的一種銅電解液凈化除雜質的方法，其特征在于加入高砷溶液中的As與電解液中的Sb+Bi的重量比為As∶Sb+Bi＝1.3-2.2∶1。
3.根據權利要求1所述的一種銅電解液凈化除雜質的方法，其特征在于所加入的高砷溶液是選自砷酸銅溶液、砷酸溶液、亞砷酸溶液的一種或其混合溶液。
全文摘要
一種銅電解液凈化除雜質的方法，涉及有色金屬濕法冶金過程中電解液凈化除雜的方法，特別是銅電解液凈化除銻、鉍的方法。其特征在于在銅電解液中加入高砷溶液，將電解液含As濃度維持為10g/L－15g/L，使電解液中絕大部分雜質Sb、Bi與As形成過飽和砷酸銻和砷酸鉍結晶物質進入陽極泥中而除去。本發明除Sb、Bi效果顯著，脫除率幾乎達到100％，生產成本低。應用范圍廣，有廣泛的推廣價值。
文檔編號C25C1/00GK1400333SQ0212969
公開日2003年3月5日 申請日期2002年9月16日 優先權日2002年9月16日
發明者肖炳瑞, 蘇中府, 李貽煌, 龍子平, 黃明金, 陳漢春, 趙向明 申請人:江西銅業股份有限公司貴溪冶煉廠