[發明專利]一種銅砷鎳分離凈化銅電解液的方法

有效

• 申請號: 201110300912.7
• 申請日: 2011-10-09
• 公開（公告）號: CN102345143A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 鄭雅杰;彭映林;崔濤;張勝華;柯浪
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C25C7/06
• 分類號: C25C7/06;C25C1/12
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

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技術領域：

本發明涉及一種銅、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，為保證陰極銅質量，維持正常生產，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。但是產生大量黑銅粉，實際生產中往往將黑銅粉和黑銅板返回火法熔煉，造成雜質砷、銻、鉍在銅冶煉系統中循環與累積。離子交換法優點是離子交換樹脂可循環使用，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。化學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，難以大規模工業應用。

發明內容：

本發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；還原后的溶液經蒸發濃縮，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40~80℃。上段電積脫銅電流密度為150~300A·m^-2，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30~150A·m^-2，下段電積脫銅至電解液中Cu²⁺≤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℃-120℃，硫酸濃度≤600g/L。

C.濃縮與結晶

加熱蒸發還原后溶液，蒸發濃縮后溶液體積為還原后溶液體積的20%-80%。蒸發濃縮后溶液冷卻至-30℃~0℃結晶，過濾得到三氧化二砷和硫酸鎳混合物；或蒸發濃縮后溶液冷卻至0~40℃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℃~0℃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銅離子濃度進行調整。

本發明的優點：工藝簡單，成本低，凈化效果好，實現了銅電解液中銅、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。同時經過了砷的還原和濃縮結晶，實現了銅電解液中As的開路。?????

具體實施方式

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·m^-2，銅電解液溫度為55℃，加入骨膠、明膠和硫脲。當銅電解液中Cu²⁺濃度降到25.4g/L時，將電流密度調到100A·m^-2進行電積脫銅至Cu²⁺濃度為0.42g/L。電流密度為200A·m^-2時所得陰極銅銅含量為99.96%，砷含量為0.000602%。電流密度為100A·m^-2時，得到陰極產物47.62g，所得產物中銅含量為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·min^-1，反應時間為4h，反應溫度為30℃。將還原后溶液加熱蒸發濃縮，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℃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·L^-1，mL)