大冶冶煉廠二段電積脫銅生產實踐

肖劉萍,樂安勝,孫章良,李 東

(大冶有色金屬公司冶煉廠,湖北黃石 435005)

大冶冶煉廠二段電積脫銅生產實踐

肖劉萍,樂安勝,孫章良,李 東

(大冶有色金屬公司冶煉廠,湖北黃石 435005)

對大冶冶煉廠二段電積脫銅工序終液銅濃度高和電耗高的原因進行了探討,并提出了改進措施。結果表明:改進后電積終液銅濃度小于1 g/L,電耗小于2 000 kWh/t銅。

銅;二段電積;終液;電耗

在銅電解生產中,由于陽極溶解效率大于陰極析出效率,銅離子濃度不斷升高,硫酸濃度不斷降低,電解液中有害雜質(如As、Sb、Bi)逐漸積累,這些現象直接影響到陰極銅的質量和產量,因此有必要對電解液進行凈化,以保證生產槽電解液銅酸平衡和較低的雜質濃度[1]。目前大冶有色金屬有限公司冶煉廠負責銅的冶煉,電積終液中硫酸鎳的生產由該公司稀貴廠完成。長期以來冶煉廠凈化工序脫銅效率較低,電積終液含銅量高,造成大量銅從該廠流失。同時管道結垢、電解液中銅雜質的不均衡配比和不合理的操作等因素引起電積電單耗較高。因此探索降低電積電耗和終液含銅量對電解的合理生產有著現實意義。

1 電積脫銅工藝介紹

目前,大冶有色冶煉廠年產陰極銅27萬t,電銅生產采用的是傳統電解,電解液凈化以電積脫銅脫砷工藝為主,并可根據電解液性質進行調整。每日根據生產槽電解液銅酸含量組織電解液凈化,以保證電解液銅酸含量在正常范圍。

電積脫銅包括一段電積脫銅和二段電積脫銅,電積脫銅采用鉛銻合金為陽極,小板銅始極片為陰極。一段電積主要是使Cu2+在陰極析出,生產標準陰極銅;二段電積采用誘導法脫銅脫砷,生產黑銅板和黑銅粉。二段電積共有I、II兩個系列,其中I系24槽,II系22槽,每系日處理量150 m3。該二段脫銅槽系列為六級串聯連續流動式,槽面上用FRP罩密封,排風機與硅整流器連鎖。根據日處理量控制電積電流,根據電流控制電解液流量。

二段電積脫銅工藝參數列于表1。

表1 二段脫銅工藝參數

2 改進前二段電積存在的問題

電積時,陽極中的鉛會氧化生成硫酸鉛、氧化鉛和氯化鉛以及出銅次數多引起的供電不連續性[1],使陽極不斷發生腐蝕變形,變形鉛陽極與垂直性未達標的始極片極易形成極間短路,引起脫銅效率降低,二段終液含銅較高(＞1 g/L)。同時管道結垢,使流量變小,引起脫銅效率下降和電耗升高。另外銅離子和雜質的不合理配比和不規范的出裝槽作業也會引起較高的電耗。

3 采取的措施

3.1 改大進液管道

電積脫銅I、II系進液系統原進液管道是內徑為65 mm的PVC塑料管,使用一段時間后,管內結垢嚴重,導致流量變小。為使進液流量變大,把以前的主進液管道改為內徑為80 mm的管子,把支管改為內徑為65 mm的管子,增強了脫銅效果。

3.2 取消給液桶設計裝置

進液系統(主、輔給液系統)給液桶因桶體大,出口小,很容易結垢,造成出口不能達到正常的給液量。把給液桶改造成一根直塑料管子后,電解液可以直接流下來,使流量通暢,電積脫銅處理量增大,更好控制脫銅。

3.3 改變流量控制方式

進液閥門使用一段時間后結垢變型,不能控制流量,使各組電積槽流量不一致。為此在進液閥門出口安裝截流板,能更好地控制進液流量,使各組流量均衡。

3.4 制定鉛陽極和始極片使用標準

每期出銅時,槽內陽極變形率達到10%左右,因此對變形陽極進行矯直處理保持下槽陽極垂直偏差不超過±8 mm。由于電積為單獨廠房,所用始極片由庫房運輸至電積槽面,運輸及存放過程中不可避免地發生彎曲,極易造成短路,因此在裝槽前對始極片進行拍片平整處理,保持下槽始極片垂直偏差不超過±1 mm。改進后始極片與鉛陽極板粘板現象減少,提高了脫銅效率,終液含銅量明顯降低。

3.5 加強母排緊固和接觸點操作

在出裝作業時,對導電排接點和母排進行清理,并制定相應的作業標準。要求接點先用電解液沖洗,導電排要用鋼絲刷刷去結晶,然后用冷凝水沖至見本色。同時對導電棒進行煮洗,清除表面雜物和結晶。這些操作可使每槽接觸電壓降低10 mV左右[2]。

3.6 保持銅、雜質的均衡脫除比

根據生產系統電解液成分化驗的雜質狀況,相應的調整凈化量,并保持一段脫銅后液含銅控制在20～25 g/L。當電解液雜質含量高時,銅按上限25 g/L,加大輔給流量;雜質含量低時,銅按下限20 g/L,減小輔給流量,從而保持銅、雜質均衡的脫除比。雜質偏高(As≥10 g/L、Sb≥1 g/L)條件下進液銅與槽壓關系列于表2。

表2 雜質偏高條件下進液銅濃度與槽壓關系

3.7 改造電積槽終液管道

原電積脫銅I、II系脫銅、脫雜后的終液直接進入終液槽,大冶有色金屬公司稀貴廠硫酸鎳生產需要電解液時,由終液槽轉液至稀貴廠。但由于電積出銅當天,系統脫銅、脫雜時間過短,終液含銅量會高于2 g/L,若把此時的終液轉至稀貴廠,引起大量銅通過終液流失。

為此把以前終液管道改為一根進終液槽,一根進清液槽,并用閥門控制終液的流向。將電積出銅當天通電時間短的終液轉入清液槽,根據生產情況安排進入生產系統,或再次進入電積脫銅、脫雜。轉入稀貴廠的終液進終液槽存放,當稀貴廠需要終液時,可直接把終液轉出,減少了冶煉廠在終液轉出時銅的損失。

4 改進后效果

工藝改進前后的經濟技術指標列于表3。從表3可看出:(1)改進后經濟指標明顯提高。按平均每年轉出終液54 000 m3,每年可減少約83 t銅損失。按平均每年產黑銅1 700 t,每年可減少電積電耗約17萬元。

表3 改進前后技術指標比較

目前,工廠二段電積前后電解液(即前液和后液)中雜質成分列于表4。從表4可看出,電積脫除一部分As,絕大部分As殘留在電解液中。由于工廠采用高砷自凈化技術[2,3],能夠保持生產槽電解液中As、Sb、Bi在合理化水平,因此二段電積主要脫除溶液中的銅離子。同時二段終液銅離子濃度小于1 g/L,砷保持高含量,可有效減少AsH3的析出[4]。

表4 電積前后電解液雜質成分g/L

5 結 語

通過此次改進,降低了二段電積終液含銅量和噸銅電耗,有效保證金屬平衡和降低電耗。目前大冶有色金屬有限公司冶煉廠電解液中雜質積累速度仍未超過銅的積累速度,電積脫銅工序足以維持生產槽電解液銅酸穩定和較低的雜質濃度。同時自該廠澳斯麥特熔煉爐投產以來,陽極銅品位較往年穩中有升,對于降低電解成本和穩定電解液中銅酸平衡是十分有利的。但由于電積脫銅產出的黑銅板返回熔煉車間,黑銅粉返回備料車間,雜質在系統內閉路循環。隨著電解的進行,電解液中雜質的積累速度有可能超過銅的積累速度,電解液僅僅采用電積脫銅是不夠的,須對電解液凈化工序進行調整以滿足生產需要。

[1] 《有色金屬提取冶金手冊》編輯委員會.有色金屬提取冶金手冊:銅鎳卷[M].北京:冶金工業出版社,2000.403-412,459-460.

[2] 史建遠,許衛,樂安勝,等.銅電解液高As自凈化工業實踐[J].中國有色冶金,2010,2(1):13-16.

[3] 鄭雅杰,許衛,肖發新,等.亞砷酸銅凈化銅電解液工業實驗研究[J].礦冶工程,2008,28(1):51-54.

[4] 朱祖澤,賀家齊.現代銅冶金學[M].北京:科學出版社, 2003.564-572.

Abstract:The paper discussed the reasons for high concentration solution after electrowinning and power consumption in Daye smelter for the second decopperization,and the proper measures were taken for improvement.It was showed that copper concentration was less than 1 g/L in the solution after electrowinning and power consumption was less than 2 000 kWh/t銅after improvement.

Key words:copper;the second segment electrowinning;solution after electrowinning;power consumption

Production Practice for the Second Decopperization by Electrowinning in Daye Smelter

XIAO Liu-ping,YUE An-sheng,SUN Zhang-liang,LI Dong
(S melter of Daye Nonferrous Metal Corporation,Huangshi435005,China)

TF803.2+7

A

1003-5540(2012)01-0034-03

2012-01-20

肖劉萍(1986-),男,研究生,技術員,主要從事銅電解生產管理。