大冶冶炼厂二段电积脱铜生产实践

肖刘萍,乐安胜,孙章良,李 东

(大冶有色金属公司冶炼厂,湖北黄石 435005)

大冶冶炼厂二段电积脱铜生产实践

肖刘萍,乐安胜,孙章良,李 东

(大冶有色金属公司冶炼厂,湖北黄石 435005)

对大冶冶炼厂二段电积脱铜工序终液铜浓度高和电耗高的原因进行了探讨,并提出了改进措施。结果表明:改进后电积终液铜浓度小于1 g/L,电耗小于2 000 kWh/t铜。

铜;二段电积;终液;电耗

在铜电解生产中,由于阳极溶解效率大于阴极析出效率,铜离子浓度不断升高,硫酸浓度不断降低,电解液中有害杂质(如As、Sb、Bi)逐渐积累,这些现象直接影响到阴极铜的质量和产量,因此有必要对电解液进行净化,以保证生产槽电解液铜酸平衡和较低的杂质浓度[1]。目前大冶有色金属有限公司冶炼厂负责铜的冶炼,电积终液中硫酸镍的生产由该公司稀贵厂完成。长期以来冶炼厂净化工序脱铜效率较低,电积终液含铜量高,造成大量铜从该厂流失。同时管道结垢、电解液中铜杂质的不均衡配比和不合理的操作等因素引起电积电单耗较高。因此探索降低电积电耗和终液含铜量对电解的合理生产有着现实意义。

1 电积脱铜工艺介绍

目前,大冶有色冶炼厂年产阴极铜27万t,电铜生产采用的是传统电解,电解液净化以电积脱铜脱砷工艺为主,并可根据电解液性质进行调整。每日根据生产槽电解液铜酸含量组织电解液净化,以保证电解液铜酸含量在正常范围。

电积脱铜包括一段电积脱铜和二段电积脱铜,电积脱铜采用铅锑合金为阳极,小板铜始极片为阴极。一段电积主要是使Cu2+在阴极析出,生产标准阴极铜;二段电积采用诱导法脱铜脱砷,生产黑铜板和黑铜粉。二段电积共有I、II两个系列,其中I系24槽,II系22槽,每系日处理量150 m3。该二段脱铜槽系列为六级串联连续流动式,槽面上用FRP罩密封,排风机与硅整流器连锁。根据日处理量控制电积电流,根据电流控制电解液流量。

二段电积脱铜工艺参数列于表1。

表1 二段脱铜工艺参数

2 改进前二段电积存在的问题

电积时,阳极中的铅会氧化生成硫酸铅、氧化铅和氯化铅以及出铜次数多引起的供电不连续性[1],使阳极不断发生腐蚀变形,变形铅阳极与垂直性未达标的始极片极易形成极间短路,引起脱铜效率降低,二段终液含铜较高(＞1 g/L)。同时管道结垢,使流量变小,引起脱铜效率下降和电耗升高。另外铜离子和杂质的不合理配比和不规范的出装槽作业也会引起较高的电耗。

3 采取的措施

3.1 改大进液管道

电积脱铜I、II系进液系统原进液管道是内径为65 mm的PVC塑料管,使用一段时间后,管内结垢严重,导致流量变小。为使进液流量变大,把以前的主进液管道改为内径为80 mm的管子,把支管改为内径为65 mm的管子,增强了脱铜效果。

3.2 取消给液桶设计装置

进液系统(主、辅给液系统)给液桶因桶体大,出口小,很容易结垢,造成出口不能达到正常的给液量。把给液桶改造成一根直塑料管子后,电解液可以直接流下来,使流量通畅,电积脱铜处理量增大,更好控制脱铜。

3.3 改变流量控制方式

进液阀门使用一段时间后结垢变型,不能控制流量,使各组电积槽流量不一致。为此在进液阀门出口安装截流板,能更好地控制进液流量,使各组流量均衡。

3.4 制定铅阳极和始极片使用标准

每期出铜时,槽内阳极变形率达到10%左右,因此对变形阳极进行矫直处理保持下槽阳极垂直偏差不超过±8 mm。由于电积为单独厂房,所用始极片由库房运输至电积槽面,运输及存放过程中不可避免地发生弯曲,极易造成短路,因此在装槽前对始极片进行拍片平整处理,保持下槽始极片垂直偏差不超过±1 mm。改进后始极片与铅阳极板粘板现象减少,提高了脱铜效率,终液含铜量明显降低。

3.5 加强母排紧固和接触点操作

在出装作业时,对导电排接点和母排进行清理,并制定相应的作业标准。要求接点先用电解液冲洗,导电排要用钢丝刷刷去结晶,然后用冷凝水冲至见本色。同时对导电棒进行煮洗,清除表面杂物和结晶。这些操作可使每槽接触电压降低10 mV左右[2]。

3.6 保持铜、杂质的均衡脱除比

根据生产系统电解液成分化验的杂质状况,相应的调整净化量,并保持一段脱铜后液含铜控制在20～25 g/L。当电解液杂质含量高时,铜按上限25 g/L,加大辅给流量;杂质含量低时,铜按下限20 g/L,减小辅给流量,从而保持铜、杂质均衡的脱除比。杂质偏高(As≥10 g/L、Sb≥1 g/L)条件下进液铜与槽压关系列于表2。

表2 杂质偏高条件下进液铜浓度与槽压关系

3.7 改造电积槽终液管道

原电积脱铜I、II系脱铜、脱杂后的终液直接进入终液槽,大冶有色金属公司稀贵厂硫酸镍生产需要电解液时,由终液槽转液至稀贵厂。但由于电积出铜当天,系统脱铜、脱杂时间过短,终液含铜量会高于2 g/L,若把此时的终液转至稀贵厂,引起大量铜通过终液流失。

为此把以前终液管道改为一根进终液槽,一根进清液槽,并用阀门控制终液的流向。将电积出铜当天通电时间短的终液转入清液槽,根据生产情况安排进入生产系统,或再次进入电积脱铜、脱杂。转入稀贵厂的终液进终液槽存放,当稀贵厂需要终液时,可直接把终液转出,减少了冶炼厂在终液转出时铜的损失。

4 改进后效果

工艺改进前后的经济技术指标列于表3。从表3可看出:(1)改进后经济指标明显提高。按平均每年转出终液54 000 m3,每年可减少约83 t铜损失。按平均每年产黑铜1 700 t,每年可减少电积电耗约17万元。

表3 改进前后技术指标比较

目前,工厂二段电积前后电解液(即前液和后液)中杂质成分列于表4。从表4可看出,电积脱除一部分As,绝大部分As残留在电解液中。由于工厂采用高砷自净化技术[2,3],能够保持生产槽电解液中As、Sb、Bi在合理化水平,因此二段电积主要脱除溶液中的铜离子。同时二段终液铜离子浓度小于1 g/L,砷保持高含量,可有效减少AsH3的析出[4]。

表4 电积前后电解液杂质成分g/L

5 结 语

通过此次改进,降低了二段电积终液含铜量和吨铜电耗,有效保证金属平衡和降低电耗。目前大冶有色金属有限公司冶炼厂电解液中杂质积累速度仍未超过铜的积累速度,电积脱铜工序足以维持生产槽电解液铜酸稳定和较低的杂质浓度。同时自该厂澳斯麦特熔炼炉投产以来,阳极铜品位较往年稳中有升,对于降低电解成本和稳定电解液中铜酸平衡是十分有利的。但由于电积脱铜产出的黑铜板返回熔炼车间,黑铜粉返回备料车间,杂质在系统内闭路循环。随着电解的进行,电解液中杂质的积累速度有可能超过铜的积累速度,电解液仅仅采用电积脱铜是不够的,须对电解液净化工序进行调整以满足生产需要。

[1] 《有色金属提取冶金手册》编辑委员会.有色金属提取冶金手册:铜镍卷[M].北京:冶金工业出版社,2000.403-412,459-460.

[2] 史建远,许卫,乐安胜,等.铜电解液高As自净化工业实践[J].中国有色冶金,2010,2(1):13-16.

[3] 郑雅杰,许卫,肖发新,等.亚砷酸铜净化铜电解液工业实验研究[J].矿冶工程,2008,28(1):51-54.

[4] 朱祖泽,贺家齐.现代铜冶金学[M].北京:科学出版社, 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铜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

肖刘萍(1986-),男,研究生,技术员,主要从事铜电解生产管理。