杂质As在铜电解精炼中走向分布研究

王 阗， 许 卫， 曹昌盛

(大冶有色金属股份有限公司， 中国 黄石 435005)

杂质As在铜电解精炼中走向分布研究

王 阗， 许 卫， 曹昌盛

(大冶有色金属股份有限公司， 中国 黄石 435005)

详细统计了铜电解精炼中阳极板带入As量、黑铜粉除去As量、电解液中As含量变化，计算出了电解液自净化除As率。结果表明，系统电解液自净化除As能力范围较大，除As率可以在20%～60%之间波动；维持电解液中较高的As含量有利于提高系统的自净化除As率，即使As含量高达16 g/L也不会影响阴极铜的质量，A级铜的产出率仍然可以达到98%以上；可以根据系统的As含量变化趋势选择合适的自净化率，进而合理安排电积通电槽数，节约能耗；由系统自净化除As产生的渣中As含量从高到低依次是电解槽壁渣>管道渣>板框滤渣>低位槽渣>Larox滤渣。

黑铜粉； 自净化除As率； 铜电积

0 引言

同时如反应方程式(1)、(2)、(3)所示[5-6]，Cu和As的标准电积电位比较接近，当As在电解液中积累到一定浓度，就有可能与铜一起放电析出，从而造成板面结粒，降低阴极铜的品质。

ψ/v=0.337+0.0295lgα(Cu2+)

(1)

ψ/v=0.373-0.059 1pH+0.011 8lgα

(H3AsO4)

(2)

ψ/v=0.248-0.059 1pH+0.019 7 lgα(HAsO2)

(3)

目前国内外大多数厂家均采用诱导连续脱As法来尽量降低电解液中的As含量，一般控制在7 g/L以下[7]。大冶有色金属股份有限公司冶炼厂电解二车间年产阴极铜20万t，阳极板带入As量为200 t/a，电积系统脱砷量只有60 t/a，电解液中的As稳定控制在11～13 g/L，并没有出现逐年上涨趋势，这可能与As自净化高有关，因此摸清楚As在电解生产中的走向分布对于降低能耗，提高阴极铜的质量，实现电积系统的灵活多变具有重要的现实意义。

1 As的走向分布

1.1 阳极板带入As量

表1是2012年阳极板带入As量统计表，从中可以看出全年消耗阳极板带入系统中的As总量为127.86 t，其中小板阳极含As量平均值为0.033 3%，带入量为20.92 t；大板阳极含As量平均值为0.074 2%，带入量为106.94 t。

1.2 电积脱除As量

表2是2012年电积黑铜粉脱As量统计表，从中可以看出黑铜含砷量最高可以达到24.63%，平均值为22.44%，全年黑铜粉脱As总量为107.06 t。

1.3 结果与分析

表3是2012年1、9、12月各系统电解液中砷含量，从中可以看出，相比1月份，12月份系统中As含量有了明显下降。

结合表1、表2、表3、以小板、大板1、大板2体积分别为2 200 m3、2 900 m3、2 450 m3，9月份转液1 140 m3到电解一车间计算，可以得出以下公式：

表1 2012年阳极板带入As量统计

表2 2012年黑铜粉脱砷量统计

表3 2012年1、9、12月系统电解液砷含量 g/L

13.173 g/L×2 200 m3+13.53 g/L×2 900 m3+12.83 g/L×2 450 m3+127.86t-13.126 7 g/L×1 140 m3-X-107.06=10 g/L×2 200 m3+10.37 g/L×2 900 m3+11.59 g/L×2 450 m3

(4)

其中：X为系统自净化除As量。

解得X=25.015 4 t。按公式自净化率=(系统自净化去除As量)/阳极板带入As量×100%，可以算出2012年系统自净化除As率约为20%。

而同样类似以上统计、分析，可以发现2010年系统自净化除As率可以达到60%，同时发现2010年系统电解液平均As含量为14.22 g/L，电积系统为半负荷生产；2012年系统电解液平均As含量为12.75 g/L，电积系统为满负荷生产。这说明：①维持电解液中较高的As含量有利于提高系统的除As值净化能力，即使As含量高达16 g/L，A级铜的产出率仍然可以达到98%以上；②系统的除As值净化能力范围较大，可以在20%～60%之间波动；③电积系统能力富余，不需要全年满负荷生产，可以根据系统的As含量变化趋势合理选择通电槽数，节约能耗。

表4是系统各处结渣中As含量化验结果，从中可以看出由系统自净化除As产生的渣中As含量从高到低依次是电解槽壁渣>管道渣>板框滤渣>低位槽渣>Larox滤渣。

表4 系统各处结渣中As含量 %

2 结论

对阳极板带入As量、黑铜粉除去As量、电解液中As含量变化进行了详细统计，从而返推出了系统电解液自净化除As率，自净化除去的As主要以电解槽壁渣、管道渣、板框滤渣、低位槽渣、Larox滤渣形式存在。

(1)系统电解液自净化除As能力范围较大，除As率可以在20%～60%之间波动；

(2)维持电解液中较高的As含量有利于提高系统的自净化除As率，即使As含量高达16 g/L也不会影响阴极铜的质量，A级铜的产出率仍然可以达到98%以上；

(3)可以根据系统的As含量变化趋势选择合适的自净化率，进而合理安排电积通电槽数，节约能耗；

(4)由系统自净化除As产生的渣中As含量从高到低依次是电解槽壁渣>管道渣>板框滤渣>低位槽渣>Larox滤渣。

[1]吴维昌.标准电极电位数据手册[M].北京:科学出版社,1991.

[2]朱元保.电化学数据手册 [M].长沙:湖南科学技术出版社,1985.

[3]王学文，陈启元，龙子平，等.锑在铜电解液净化中的应用[J]. 中国有色金属学报，2002，12(6)：1277-1280.

[4]陈白珍.控制阴极电势电积法脱铜砷[J].中国有色金属学报,1997,7(2):39.

[5]陈白珍.铜电积过程中砷的电化学行为[J].中南工业大学学报,1997,(4):347.

[6]仇勇海，唐仁衡，陈白珍.砷化氢析出电势的探讨[J].中国有色金属学报，2000，10(1)：101-104.

[7]姚素平．诱导法脱砷技术在铜电解液净化系统中的应用[J]．有色金属(冶炼部分)，1996,(01)：11-16.

StudyondistributionofimpurityAsincopperelectro-refining

WANG Tian, XU Wei, CAO Chang-sheng

The amounts of As from anode plates，amounts of removed As from the black copper powder and the changes of As contents in electrolyte were counted in details. And then the As removal rate attributed to the electrolyte’s self-purification was calculated. The results showed that the range of the system’s capability to remove As attributed to the self-purification is widely, the As removal rate waved from 20% to 60%. Maintaining high content of As in electrolyte can improve the system’s As removal rate, even if the As content is up to 16 g/L, it wouldn’t impact the cathode copper quality, the grade A copper output rate can still come up to 98%. The suitable self-purification rate can be chosen according to the changes trend of the system’s As contents, then energized electrode-position cell numbers can be determined to save energy consumption. The As contents in residue produced from self-purification system from high to low can be arranged as follows: the electrolytic cell wall residue’s> pipeline residue’s> sheet filter residue’s> low cell residue’s> Larox filter residue’s.

black copper powder; self-purification removed As rate; copper electrodeposition

王 阗(1973—)，云南昆明人，硕士，高级工程师，从事铜冶炼生产及管理工作。

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