本發(fā)明涉及銅冶煉電解液除雜工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

銅電解過程中，砷、銻、鉍、鎳、鈣、鎂等雜質(zhì)隨著陽極銅一起電化學(xué)溶解進(jìn)入電解液。當(dāng)累積到一定程度時(shí)，就需要對電解液進(jìn)行凈化，否則會(huì)影響陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量。目前國內(nèi)普遍采用的工藝是電解液真空蒸發(fā)結(jié)晶，生產(chǎn)硫酸銅帶走部分鈣、鎂；硫酸銅過濾后液采用誘導(dǎo)法電積脫銅、砷、銻、鉍等雜質(zhì)，脫銅后液進(jìn)行冷凍結(jié)晶脫除鎳，脫鎳后液返回電解系統(tǒng)。該方法的缺點(diǎn)是：1)電解液中的鈣、鎂等雜質(zhì)不斷富集形成難溶性化合物，附著于電解槽管壁、槽壁等部位，長期會(huì)導(dǎo)致管道堵塞，流量難以達(dá)到生產(chǎn)需求，清理過程困難。2)脫銅后液經(jīng)過-20～-15℃的冷凍結(jié)晶8～10h，結(jié)晶后液含鎳仍有15～20g/l，鎳的直收率僅為50～62％左右，存在生產(chǎn)成本高，作業(yè)效率低等缺陷。3)脫鎳后液由于溫度在-10至-13℃，返回電解系統(tǒng)時(shí)，需要通過板式換熱器升溫，而脫銅電解液冷凍時(shí)需要通過冷凍機(jī)進(jìn)行降溫，升溫和降溫都需要消耗能量，造成能源浪費(fèi)。4)常規(guī)硫酸鎳生產(chǎn)液體運(yùn)輸都需要通過泵來實(shí)現(xiàn)，存在能源消耗高現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種銅電解液深度凈化工藝，以降低生產(chǎn)成本，節(jié)能降耗，增加電解凈化過程中有價(jià)金屬鎳的直收率，提高作業(yè)效率；同時(shí)深度脫除電解系統(tǒng)中的鈣、鎂等雜質(zhì)，避免生產(chǎn)過程中各類輸液管道堵塞，槽壁結(jié)垢，進(jìn)一步優(yōu)化電解液凈化過程。

本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種銅電解液深度凈化工藝，工藝步驟如下：

1)添加硫酸：：向含H₂SO₄200～350g/l、Ni18～30g/l、Cu0.5～5g/l、As0.1～0.5g/l、Sb 0.01～0.5g/l、Bi0.15～0.5g/l、Ca0.1～0.3g/l、Mg0.1～0.3g/l的脫銅電解液中加入50％以上濃度的硫酸；

2)一次降溫：使用-10至-13℃的脫鎳電解液對貯存在罐內(nèi)的脫銅電解液進(jìn)行一次降溫，使脫銅電解液的溫度從45～55℃降到20～30℃；

3)二次降溫：把20～30℃的脫銅電解液放入二次降溫槽，經(jīng)過8～10h再降溫過程，使溫度降低35～45℃，使脫銅電解液中的鎳以NiSO₄晶體形態(tài)冷凝析出；

4)一次脫雜：把二次降溫槽內(nèi)的低溫脫銅電解液放入固液分離設(shè)備進(jìn)行固液分離回收硫酸鎳，得到硫酸鎳產(chǎn)品，分離后液為含鎳6～8g/l的脫鎳電解液；

5)二次脫雜：脫鎳后電解液經(jīng)過板框壓濾機(jī)進(jìn)行二次脫雜，將液體中含有鈣、鎂雜質(zhì)過濾出來，形成深度凈化的電解液，減少電解系統(tǒng)中管壁、槽壁的附著物；

6)高溫洗滌：向二次脫雜裝置中通入60～90℃的熱水，洗滌二次脫雜板框壓濾機(jī)中含有的銅、鎳等有價(jià)金屬，洗滌后液返回電解系統(tǒng)；

7)卸載板框：經(jīng)過洗滌的板框壓濾機(jī)通過壓縮風(fēng)吹干后，打開板框卸載鈣鎂渣，達(dá)到了鈣鎂雜質(zhì)的開路。

2、根據(jù)權(quán)利要求1所述，硫酸加入速度以0.1～1.0t/h，并同時(shí)均勻攪拌，控制攪拌速度在30～100r/min，最終使脫銅電解液中硫酸濃度達(dá)到380～420g/l。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述，脫銅電解液從一次降溫到二次降溫，再到一次脫雜，最后到二次脫雜，整個(gè)過程是通過液位差自流完成液體輸送。

4、根據(jù)權(quán)利要求1所述，使用-10至-14℃的脫鎳電解液對貯存在罐內(nèi)的脫銅電解液進(jìn)行一次降溫，使脫銅電解液的溫度從45～55℃降到20～30℃。

5、根據(jù)權(quán)利要求1所述，控制二次脫雜后的脫鎳電解液溫度在-10至-14℃，脫鎳電解液自流進(jìn)入板框壓濾機(jī)，所述板框壓濾機(jī)使用的濾布為200～400目，當(dāng)進(jìn)液壓力達(dá)15～20kPa后達(dá)到滿載狀態(tài)停止進(jìn)液。

6、根據(jù)權(quán)利要求1所述，高溫洗滌是板框壓濾機(jī)滿載后通入熱水，通入熱水的時(shí)間為5～10分鐘，水壓為0.6～0.8MPa，含銅、鎳的洗滌水與凈化后的電解液混合，返回電解系統(tǒng)。滿載板框壓濾機(jī)用0.1～0.3Mpa壓縮風(fēng)吹0.5～3小時(shí)吹干鈣鎂渣，卸載板框，鈣鎂渣作為棄渣在渣場堆存。

本發(fā)明通過在脫銅電解液中加入H₂SO₄，使脫銅電解液中H₂SO₄含量在380～420g/l，降低有價(jià)金屬鎳在脫銅電解液中的飽和度，提高鎳析出率的同時(shí)增加了直收率；脫銅電解液經(jīng)過一次降溫和二次降溫，使脫銅電解液中的鎳以NiSO₄晶體形態(tài)冷凝析出，通過固液分離設(shè)備產(chǎn)出硫酸鎳晶體和脫鎳后液，脫鎳后液在通過板框壓濾機(jī)進(jìn)行二次脫雜，有效脫除液體中的鈣、鎂等雜質(zhì)，減少了電解系統(tǒng)中槽壁、管壁的附著物。用熱水對板框渣進(jìn)行清洗，綜合回收板框渣中銅、鎳等有價(jià)金屬。另外還利用了脫鎳后液需要升溫和脫銅電解液需要降溫的因素進(jìn)行了熱交換，有效節(jié)約了能源。在整個(gè)工藝流程中，脫銅電解液從一次降溫到二次降溫，再到一次脫雜，最后到二次脫雜，整個(gè)過程是通過液位差自流完成液體輸送，有效減少了通過泵體輸液所需的能量。本工藝明具有工藝簡單、凈化效果好，節(jié)能降耗明顯，得到的硫酸鎳產(chǎn)品可直接出售。雜質(zhì)鈣、鎂通過簡單的工藝即得到脫除，保證了主工藝陰極銅的產(chǎn)品質(zhì)量，特別適合于銅電解凈化工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖；

圖2為設(shè)備連接圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的銅電解液深度凈化工藝步驟如下：

1)通過向含H₂SO₄200～350g/l、Ni18～30g/l、Cu0.5～5g/l、As0.1～0.5g/l、Sb 0.01～0.5g/l、Bi0.15～0.5g/l、Ca0.1～0.3g/l、Mg0.1～0.3g/l的脫銅電解液中以0.1～1.0t/h的速度加入50％以上濃度的硫酸,控制攪拌速度在30～100r/min,攪拌均勻后使脫銅電解液中硫酸濃度達(dá)到380～420g/l。

2)利用步驟5)得到的脫鎳電解液對脫銅電解液進(jìn)行一次降溫，使脫銅電解液的溫度從45～55℃降到20～30℃；同時(shí)脫鎳電解液的溫度升高10～25℃。

3)步驟2)的脫銅電解液自流至二次降溫槽，經(jīng)過8～10h再降溫過程，使溫度降低35～45℃，脫銅電解液中的鎳以NiSO₄晶體形態(tài)冷凝析出；

4)步驟3)中的脫銅電解液自流至固液分離設(shè)備進(jìn)行固液分離，完成了一次脫雜過程，得到了硫酸鎳晶體和分離后液，分離后液為含鎳6～8g/l的脫鎳電解液；

5)控制步驟4)的脫鎳電解液溫度在-10至-14℃，自流進(jìn)入板框，板框壓濾機(jī)使用的濾布為200～400目，當(dāng)板框壓力達(dá)到15～20Kpa，停止進(jìn)液；二次脫雜后的脫鎳電解液進(jìn)入一次降溫槽對脫銅電解液進(jìn)行一次降溫。

6)板框壓濾機(jī)滿載后通入熱水，通入熱水時(shí)間為5～10分鐘，水壓0.6-0.8Mpa,將板框渣中的銅、鎳等有價(jià)金屬進(jìn)行回收。含銅、鎳的洗滌水與完成一次降溫過程的脫鎳電解液混合，返回電解系統(tǒng)。

滿載板框壓濾機(jī)用0.1～0.3Mpa壓縮風(fēng)吹0.5～3小時(shí)吹干鈣鎂渣，卸載板框，鈣鎂渣作為棄渣堆存在渣場。降低電解槽中管壁、槽壁的附著，達(dá)到了深度凈化的目的。

驗(yàn)證例：采用本發(fā)明方法，使用脫銅電解液，溫度為50℃，其主要成分為：H₂SO₄340g/l、Cu1.35g/l、Sb 0.01g/l、Ni30g/l、Bi0.15g/l、As0.40g/l、Ca0.19g/l、Mg0.18g/l等，將其泵至一次降溫槽，加入98％濃度的硫酸同時(shí)不斷攪拌，攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為40r/min,使脫銅電解液含H₂SO₄達(dá)到400g/l；將二次脫雜后的脫鎳電解液通過一次降溫槽內(nèi)的蛇形冷卻管冷卻脫銅電解液至25℃；然后自流至二次降溫槽，在不斷攪拌的條件下，打開冷凍機(jī)組的冷凍介質(zhì)鹽水對二次降溫槽進(jìn)行降溫，經(jīng)過10h后，二次降溫槽內(nèi)脫銅電解液降溫至-15℃；打開二次降溫槽放液閥門，二次降溫槽內(nèi)的固液混合體自流至三足離心機(jī)，得到了含Ni20％的硫酸鎳晶體和進(jìn)入儲(chǔ)槽的脫鎳電解液，脫鎳電解液主要成分為：H₂SO₄400g/l、Cu1.15g/l、Sb 0.01g/l、Ni7g/l、Bi0.10g/l、As0.40g/l、Ca0.17g/l、Mg0.16g/l等，通過三足離心機(jī)后脫鎳電解液溫度在-13℃，脫鎳電解液自流至板框壓濾機(jī)，板框壓濾機(jī)使用濾布為300目，經(jīng)過板框壓濾機(jī)過濾后，由泵運(yùn)輸至一次降溫槽進(jìn)行一次冷卻，冷卻后脫鎳電解液溫度為12℃，返回電解系統(tǒng)；當(dāng)板框壓濾機(jī)壓力達(dá)到20Kpa時(shí)，停止進(jìn)液，然后對板框壓濾機(jī)通入80℃熱水進(jìn)行洗滌，水壓為0.6Mpa,時(shí)間8分鐘，洗滌水主要含Cu1g/l、Ni2g/l,返回電解系統(tǒng)，板框壓濾機(jī)用0.2Mpa的壓縮風(fēng)吹風(fēng)1小時(shí)后卸載板框，得到了鈣鎂渣堆存于渣場，主含量為Cu0.0001％、Sb 0.001％、Ni0.02％、Bi0.05％、As0.03％、Ca6.04％、Mg5.20％。