CN102554186B - 一种铜电解阳极板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铜电解阳极板的制备方法，包括原料铜块和铅块，所述铜块的质量纯度为99%～99.95%，其杂质含量0.05%～1%、杂质中主要成分为结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分，所述铅块的质量纯度为95%～99%；将所述铜块放在与铜阳极形状相同的铸铁凹模内，再将所述铅块熔化成铅液浇注到该铸铁凹模内，自然状态下静置冷却24h凝固脱模。将制成的铜电解阳极板进入正常电解工艺，有价成分沉入阳极泥中回收，游离铜形成标准阴极铜。本发明采用铅液浇注铜块铸成铜电解阳极板的方法，铅的熔点低，导电性好,耐腐蚀能力强，铅液不仅起到粘接剂的作用，而且铅液凝固后支撑散在铸铁凹槽内的铜块，起到了骨架的作用；本发明工艺和操作都十分简便，成本低，便于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种铜电解阳极板的制备方法，特别是涉及一种保护废铜料中结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分的铜电解阳极板的制备方法。
背景技术
铜的精炼是把粗铜中的杂质除去产出精炼铜的炼铜过程，粗铜精炼分为火法精炼和电解精炼。火法精炼铜是矿产粗铜或紫杂铜在精炼炉中氧化除杂和还原熔炼产出精炼铜，然后铸成铜电解阳极板供电解精炼用；矿产粗铜常含有S、Fe、Pb、Zn、Ni、As、Sb、Sn、Bi等杂质，其总量约占粗铜总量的1％～2％，有些含杂质低、不含贵重金属的粗铜，经过火法精炼后，即可直接供应市场；而铜原料中富含有价成分的比如结晶石墨、金刚石细粒、金、银等就不能再采用火法精炼铜的方法精炼铜，否则就会破坏铜原料中的有价成分，不利于对稀有金属的回收和利用。
电解精炼铜法是保护富含结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分的铜原料精炼铜的重要方法。它是以硫酸性硫酸铜溶液为电解质，以精铜板为阳极，纯铜片或不锈钢板作阴极，在电解槽中进行电解。电解时在直流电压作用下，阳极铜发生电化学溶解溶入电解液，电解液中铜离子Cu2+趋向阴极，并在阴极上沉积为金属铜。电极反应是：
阳极 Cu-2e＝＝＝＝Cu2+
阴极 Cu2++2e＝＝＝＝Cu
电解过程中，电解产出含铜99.95％以上的电铜，电位比铜正的有价成分结晶石墨、金刚石细粒、Au、Ag等不被溶解而沉落富集于阳极泥内；与铜电位接近的As、Sb可与铜一起溶入电解液。
除了火法精铜之外，废铜亦为精炼铜的主要原料之一，废铜中用于回收的铜资源主要有几大类：第一大类称为新资源，主要是指工业生产过程中产生的“废料”；第二类铜回收资源称之为旧资源，是各类工业产品、设备、备件中的铜制品；还有一类特殊的铜废料，尤其是一些高科技产业用后的废铜料，比如废弃的地质用勘探金刚石钻头；为回收其中的金刚石，将金刚石钻头经在厚壁铁管内高温高压爆炸后形成长20cm左右的半圆柱型铜柱，该铜柱铜纯度高，含铜大于99％以上，其中杂质成分含0.05％～1％左右，杂质主要含结晶石墨、金刚石细粒等有价成分，基本不含其它杂质，且原料形状统一；经处理后的废铜料中铜成分、微量有价成分都是回收和再利用的宝贵资源。
回收和利用这部分铜柱中的铜和有价成分，不能再采用火法精炼铜的方法，只能采用电解精炼铜的方法精炼铜，否则就会破坏其中的有价成分，因为金的熔点仅为1063℃，而火法精炼法温度最高能达到1600℃以上，该铜柱中结晶石墨和结晶金刚石颗粒在100目以下，若经过高温熔炼就会破坏其中的有价成分，无法完成对该部分有价成分的回收和再利用，造成了很大的资源浪费和经济损失。
由于该铜柱形状、大小均达不到电解精炼铜铜电解阳极板的要求，无法用该部分铜废料作为铜阳极直接参与电解精炼铜；行业中曾经将上述铜柱放入钛金属网兜中并作为阳极回收该废铜料，但钛金属的导电性不好，仅为铜的二十五分之一，铜熔化需要满足150安培左右的高电流，极易烧毁钛金属网，无法满足回收有价金属的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以保护废铜块中含有的结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分而采用的铜电解阳极板的制备方法。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的：一种铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：生产所述铜电解阳极板的原料为铜块和铅块，所述铜块的质量纯度为99％～99.95％，其杂质含量0.05％～1％、杂质中主要成分为结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分，所述铅块的质量纯度为95％～99％；将所述铜块放在与铜阳极形状相同的铸铁凹模内，再将所述铅块熔化成铅液浇注到该铸铁凹模内，自然状态下静置冷却24h凝固脱模，以上百分含量均以质量百分比计。
为了进一步确保所述铜块在所述铸铁凹模内稳固，且脱模后不易脱落，所述铜块均匀摆放在距离凹模四周边缘20mm～30mm内。
为了均布所述铜块，保证电解铜的质量，在所述铸铁凹模内所述铜块呈矩阵式等距排列。
为了保证所述铜电解阳极板的表面质量，所述铜块厚度与所述铸铁凹模高度相差不超过5mm。
为了充分将所述铅块熔化完全，所述铅块熔化到350℃～360℃。
为了达到固定所述铜块在所述铸铁凹模的位置，浇注的铅液高度满足所述铸铁凹模高度的三分之二。
在本发明中，所述铜块为主料，熔点1083.4±0.2℃，主要来源为含结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分含量高的高科技产业用后的废铜料为主，特别是某种地质用勘探钻头经处理后的铜柱，它纯度高，形状规整，块状一致，厚度接近全铜阳极厚度，含有价值昂贵的结晶石墨、金刚石细粒等有价成分，是回收和再利用铜及有价成分极好的铜原料。
由于所述铅块熔点327℃±0.5℃，熔点相对铜的熔点和含结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分的熔点低很多，耐腐蚀性和导电性好，化学稳定性高，将所述铅块在铅锅中350℃～360℃熔化后，浇注到所述铜块上，不会损坏所述铜块上的有价成分，铅液在本发明中作为粘接剂，起到粘接铜块的作用，铅液凝固后起到了骨架的作用。
将制成的铜铅混合铜电解阳极板进入正常电解工艺，将铜铅混合铜电解阳极板作为阳极，永久性不锈钢或纯铜阴极作为阴极片，相间放入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜会失去两个电子生成-2价铜离子，而结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分及某些不溶金属等成为阳极泥沉淀于电解槽底，通过脱水过滤等方法回收有价成分。溶液中的-2价铜离子会在阴极上优先析出，形成阴极铜；而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液定期净化时除去。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下的优点：
本发明所述制备方法，其工艺和操作都十分简便，采用铅块熔化铅液浇注铜块，根据铅的熔点低、耐腐蚀能力强、导电性好、化学稳定性高、易铸成型的特点，在凹模内铸锭成型；在本发明中铅液不仅起到粘接剂的作用，而且铅液凝固后支撑散在铸铁凹槽内的铜块，起到了骨架的作用，铜铅混合铜电解阳极板经电解后，铜转化为纯度为99.95％～99.97％的阴极铜，达到了标准阴级铜的要求；结晶石墨、金刚石细粒经脱水过滤后，在阳极泥中的回收率可达99.5％以上，金、银等有价成分和其它不溶金属富集到阳极泥中，经酸处理或强化洗涤等方法分别回收，回收率可达99.5％以上；在铜电解过程中铅几乎不溶出，没有铅害问题，铅骨架经熔融后可重新铸锭循环利用。本发明方法简便，投资少，见效快，成本低，经济效益显著。尤其适合于保护含结晶石墨、金刚石细粒、金、银等有价成分的废铜料的回收和利用。
具体实施方式：
以下各实施例仅用作对本发明的解释说明，其中的百分比无特殊说明，均以质量百分比计，也均可换成质量g、Kg或其它质量单位。
实施例1：一种铜电解阳极板的制备方法，包括生产所述铜电解阳极板的原料铜块和铅块，所述铜块是一种用某种地质用勘探钻头处理后的长20cm、厚10mm的半圆柱型铜块，质量纯度为99％～99.95％，杂质含量0.05％～1％、杂质中主要成分为结晶石墨、金刚石细粒等有价成分，所述铅块的质量纯度为95％～99％；将所述铜块放在与铜阳极形状相同的铸铁凹模内，距离凹模四周边缘20mm内呈矩阵式等距排列，所述铜块厚度与所述铸铁凹模高度相差2mm，再将所述铅块熔化到355℃成铅液浇注到该铸铁凹模内，浇注的铅液高度到所述铸铁凹模高度的三分之二即可，自然状态下静置冷却24h凝固脱模，以上百分含量均以质量百分比计。
将制成的铜铅混合的所述铜电解阳极板进入正常电解工艺，将铜铅混合的铜电解阳极板作为阳极，纯铜板作为阴极片，相间的放入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜失去两个电子生成-2价铜离子，而结晶石墨、金刚石细粒等有价成分成为阳极泥沉淀于电解槽底。溶液中的-2价铜离子在阴极上析出，形成纯度很高的阴极铜；而其它电位较负的贱金属留在电解液中。
Claims (6)
1. 一种铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：包括生产所述铜电解阳极板的原料铜块和铅块，所述铜块的质量纯度为99%～99.95%，其杂质含量0.05%～1%、杂质中主要成分为结晶石墨、金刚石细粒、金、银有价成分，所述铅块的质量纯度为95%～99%；将所述铜块放在与铜阳极形状相同的铸铁凹模内，再将所述铅块熔化成铅液浇注到该铸铁凹模内，自然状态下静置冷却24h凝固脱模，以上百分含量均以质量百分比计。
2. 如权利要求1所述的铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：所述铜块在距离凹模四周内边缘20mm～30mm内均匀摆放。
3. 如权利要求1所述的铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：所述铸铁凹模内所述铜块呈矩阵式等距排列。
4. 如权利要求1所述的铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：所述铜块厚度与所述铸铁凹模高度相差不超过5mm。
5. 如权利要求1所述的铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：所述铅块熔化到350℃～360℃。
6. 如权利要求1所述的铜电解阳极板的制备方法，其特征在于：所述浇注后的铅液高度为所述铸铁凹模高度的三分之二。
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