降低黑銅泥含銅生產實踐

左東平，謝祥添，趙寧寧，焦峰超

（陽谷祥光銅業有限公司，山東 聊城 252300）

在銅電解過程中，陽極板中As、Sb、Bi等電位與銅接近但比銅負的雜質，主要以As、Sb、Bi鹽類水解或不同價態相互間結合生成漂浮陽極泥，大部分在電解液中富集，當達到一定濃度時，在陰極表面進行粘附，影響銅離子在陰極的結晶成核過程，對陰極銅質量危害極大[1]。為了維持電解液中的銅、酸含量以及雜質濃度在陰極銅生產規定的范圍內，保證電解陰極銅的純度，定期將陽極泥從電解槽中清理出去，同時對電解液進行凈化和調整，以保證電解過程的正常進行。在電解液凈化過程中，其中所含的銅、鎳等有價成分必須盡可能地回收，砷、銻、鉍等雜質應盡量除去。

1 連續誘導脫銅脫雜工藝簡介

在采用連續誘導脫銅脫雜過程中，將需凈化的電解液連續經過多級電積槽，電解液在電積槽中成階梯型流動，在后邊3個電積槽中加入輔助給液，提高銅離子含量，如圖1。

圖1 連續誘導脫銅脫雜工藝階梯電積槽

隨著電積時間的增加，后邊電積槽中銅含量降低，在銅含量小于12g/l時，電解液中As、Sb、Bi等雜質與銅一起在陰極析出。

2 黑銅泥含Cu偏高帶來的危害

連續誘導脫銅脫雜工藝未將雜質有效分離，無法徹底解決雜質開路問題，經電積產出的黑銅粉，根據原料中雜質成分進行配料、回爐處理，黑銅粉含Cu過高，造成金屬重復冶煉量大，作業流程長，銅回收率降低，同時運輸成本、資金占壓相對增加。含Cu過高的黑銅粉比重大，在出槽過程中管道、設備磨損增加，同時物料流動困難，沖洗過程中容易在管道、地坑泵進口處堆積，導致管道、泵進口易于堵塞，人工清理困難，造成勞動強度大，作業效率低，生產成本高。含Cu過高的黑銅粉，壓濾后在鼓風干燥時壓濾機內部發熱量大，造成壓濾機濾板、濾布燒損嚴重，更換頻率高。

3 黑銅粉含Cu偏高的原因分析

在電積初期，各電積槽產物穩定；第1～2槽產出含量在99.5%以上的電積銅，第3～5槽產出黑銅板，第6～8槽產出黑銅粉并伴隨有砷化氫氣體劇毒氣體產生[2]。隨著電解液中銅含量下降，陰極極化電勢變負，銅、砷、銻、鉍在陰極表面共同析出，陰極表面形成了大量的黑銅。在電積48h后，第4、5個電積槽中產生以絮狀銅形式產出的黑銅導致陰陽極短路，脫銅電效降低，電解液銅濃度下降緩慢，后邊電積槽銅含量升高，同時隨著輔助給液的加入，后邊電積槽不能有效進行誘導脫雜，均產生大量的絮狀銅；在一個電積周期后，出槽過程中，絮狀銅與夾雜的黑銅粉一起脫落在電積槽內（見圖2）。

圖2 與黑銅粉一起脫落在槽底的絮狀銅

在出槽過程中，用電積后液沖洗脫落在槽底的物料，通過電積槽底部回流管至地坑，再通過地坑泵打至壓濾機，經壓濾、卸料后轉運至原料系統，進行配料、回爐。電積過程中，電解液中銅離子含量的升高，造成誘導脫雜過程中與黑銅粉一起析出的銅含量升高；同時大量絮狀銅脫落在槽底，與黑銅粉一起沖洗，在作業過程中，黑銅粉中機械夾帶量較大，導致黑銅粉產出后含銅高達53%左右，這是黑銅粉含銅偏高的主要原因。

4 改進措施及效果

針對上述分析的這些影響黑銅粉中含Cu過高的問題，主要采取以下改進措施來解決問題。

（1）調整進口電解液流量、銅含量。通過控制前段廢電解液處理工藝，穩定需電積脫雜的電解液含銅，經過生產摸索，將該電解液中含Cu可穩定控制在25g/L～28g/L，該電解液作為電積前液。電積生產后，通過檢測各槽出口銅離子濃度，根據銅含爐變化判斷槽內夾心銅及絮狀銅出現時間，在通電36h后將電積槽進口流量進行調整，在電密不變的條件下，降低電積槽內銅含量，防止絮狀銅產生，避免陰陽極短路，可有效提高電效，誘導脫雜效果良好。對應生產參數見表1。

表1 改進前后黑銅粉成分

（2）調整輔給液供液方式。改變原有固定輔助給液給液方式，通過檢測出口槽電解液成分，判斷輔助給液加入時間及加入量；通過調整，在后面4個電積槽進口處增加輔助給液，每個輔助給液實現獨立控制，隨生產時間的變化，對電積槽內電解液Cu2+濃度進行動態控制，確保最佳的誘導脫雜效果，避免絮狀銅出現，降低黑銅粉含Cu，同時提高電效及雜質脫除率。通過上述改進措施，電積過程中無絮狀銅產出（電積槽內產物見圖3）；黑銅粉含Cu明顯降低（改進前后黑銅粉成分見表2），管道堵塞現象減少，有效作業效率提升，壓濾機濾板、濾布無燒毀現象出現，降低生產成本。

圖3 改進工藝后電積槽內黑銅粉產物

表2 改進前后黑銅粉成分

5 結語

黑銅粉是誘導脫銅脫雜工藝的主要產物，在生產過程中嚴格按要求操作，采用本文所描述的解決措施，可有效降低黑銅粉中Cu含量，同時采用上述方法，對電解液凈化過程中雜質脫除、有價金屬回收具有重要意義。