[發明專利]一種提高銅電解液凈化工藝中硫酸銅產品質量的方法

無效

• 申請號: 201310531593.X
• 申請日: 2013-11-01
• 公開（公告）號: CN103526231A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 趙宇飛;郭樹東;王瑋;欒輝;李學國;賈亮鵬
• 申請（專利權）人: 白銀有色集團股份有限公司
• 主分類號: C25C1/12
• 分類號: C25C1/12;C25C7/06;B01D9/02
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 趙立權

技術領域

本發明屬于化工技術領域，涉及一種提高銅電解液凈化工藝中硫酸銅產品質量的方法。

背景技術

銅電解精煉過程中，電解液成分不斷變化，銅離子濃度不斷上升，雜質不斷積累，而硫酸濃度卻逐漸降低，為生產合格質量的陰極銅，使電解液中銅離子、硫酸及雜質濃度維持在規定范圍內，就必須對電解液進行凈化處理，脫除多余的銅以及雜質。目前，電解液凈化大都采用如下工序：抽取一部分電解液或廢電解液進行蒸發濃縮，通過冷卻結晶，使大部分的銅以結晶硫酸銅（CuSO₄·5H₂O）形態產出，得到雜質富集的一次母液，然后將一次母液進行脫雜處理。

然而，通過長期生產實踐我們發現，在電解液凈化工序中，使用真空蒸發系統生產出的硫酸銅產品品級率均不高。原工藝中，由于冷卻結晶過程中晶核生成速度不易控制，晶核形成過多，造成硫酸銅結晶顆粒過細。過細的硫酸銅產品中易夾雜游離酸，而且產品中所含水和砷銻鉍等雜質不易通過洗滌、過濾的方式去除，從而造成產品雜質含量超標，其主品位一直在88%左右，距離96%的品級率有較大差距。以白銀公司凈化生產為例，傳統工藝得到的硫酸銅產品質量如下表所示：

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用二次結晶法提高銅電解液凈化工藝中硫酸銅產品質量的方法，以解決現有電解液凈化工藝中硫酸銅產品主品位低的問題。

為此，本發明采用如下技術方案：

一種采用二次結晶法提高銅電解液凈化工藝中硫酸銅產品質量的方法，包括如下工藝步驟：

（1）采用常規蒸發濃縮工藝將銅電解液濃縮至比重為1.40-1.42g/cm³，得到濃縮電解液，然后用泵將濃縮電解液打入水冷結晶槽內進行循環水冷卻并不斷攪拌，使其溫度由60℃降至30-40℃，時間為1-1.5小時，電解液中硫酸銅以五水合硫酸銅的形態析出，以此進行一次結晶，形成較為細小的硫酸銅結晶顆粒；

（2）停止循環水冷卻和攪拌，?靜置10-20分鐘，使步驟（1）得到的晶體自然沉降至罐底，使用真空泵將水冷結晶槽內上清液及電解液中懸浮的雜質抽出，當液面距離罐底沉積硫酸銅結晶10—15cm時，停止抽液，將硫酸銅結晶留在罐底；

（3）向水冷結晶槽中補充加入60℃的濃縮電解液，不斷攪拌并進行循環水冷卻，以此進行二次結晶，當溫度降至35℃時進行過濾作業，得到硫酸銅結晶產品。

進一步地，步驟（3）中，補充加入的濃縮電解液的體積不超過原濃縮電解液即步驟（1）一次結晶時濃縮電解液加入體積的50%。

本發明的原理如下：

晶核的形成有兩種情況：一種是均相成核作用，在過飽和溶液中，組成沉淀物的構晶離子，由于相互碰撞及靠靜電作用而締合起來，自發地形成晶核，稱為均相成核；另一種是異相成核作用，在進行沉淀的溶劑、試劑以及容器內壁上存在大量固體微粒，這些微粒在沉淀過程中起著晶種的作用，誘導沉淀形成，稱為異相成核。

溶液中有晶核形成之后，溶液中的構晶離子隨即向晶核表面擴散，并沉積到晶核上，晶核逐漸長大成微粒。溶液中的構晶離子繼續在沉淀微粒周圍定向排列，微粒晶體不斷增大，則生成顆粒較大的晶形沉淀。這種沉淀微粒有聚集更大的聚集體的傾向，若沉淀微粒互相凝聚，就生成無定形沉淀。

晶體顆粒的形態和大小，主要由聚集速度和定向速度相對大小所決定。從微觀看，構晶離子聚集成晶核，晶核成長為沉淀微粒，沉淀進一步聚集成聚集體。在聚集的同時，構晶離子又在自己的晶核上按一定的順序排序于晶格內，晶核就漸漸增大，形成晶體。在沉淀過程中，如果聚集速度大于定向速度，生成晶核數量過多，卻來不及進行晶格排列，得到小顆粒的晶體之間有形成較大聚集體的傾向，將互相粘連形成無定形沉淀。反之，如果定向速度大于聚集，構晶離子在自己的晶核上有足夠時間進行晶格排列，能得到較大顆粒的晶形沉淀。

具體到本發明中，由于在一次結晶過程中，不但電解液中的硫酸銅作為構晶離子凝聚成晶核，另外有較多細小雜質作為晶核，在冷卻結晶過程中聚集速度大于定向速度，生成晶核數量過多，晶體來不及形成較大顆粒的晶形沉淀。二次結晶利用第一次結晶形成的細小硫酸銅顆粒作為晶核，通過二次結晶，使得硫酸銅在沉淀微粒（細小硫酸銅顆粒）周圍定向排列，微粒晶體不斷增大，以此獲得大顆粒硫酸銅結晶產品。

????由于大顆粒硫酸銅結晶產品間隙少，不易夾雜游離酸，而且產品中所含水和砷銻鉍等雜質易于通過洗滌、過濾的方式去除，從而可提高硫酸銅產品質量。

本發明的有益效果在于：