CN108546963B - 一种提高铜电解液净化效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高铜电解液净化效率的方法，属于电解铜领域，解决了现有的电积法净液技术容易析出砷化氢、会生成大量的黑铜粉、以及酮酸不平衡的问题。本发明的技术方案是：在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道上施加磁场，磁场的磁感应强度为1～2.5T，开启循环泵，设置电解液的流速，将电解液充分磁化；开启阶梯式电解槽的电源，设置加热装置的温度，进行电积脱铜脱杂，电积过程中根据原液的离子浓度调节进液阀和出液阀，使得高位槽中的Cu2+的浓度保持在20g/L以上。本发明的有益效果是：减少了黑铜粉的形成；减少了砷化氢的析出以及酸雾的形成；保持了酮酸平衡；改善了阴极铜表面性能。

Description

一种提高铜电解液净化效率的方法
技术领域
本发明属于电解铜领域，具体涉及一种提高铜电解液净化效率的方法。
背景技术
随着铜电解精炼的进行，阳极中的杂质元素不断在电解液中富集，当杂质富集到一定浓度时，就可能和铜一起在阴极上沉积，如锑、铋等，严重影响电铜质量；有时杂质会使电解液污浊，如砷等，使硫酸量减少，溶液的电阻增大，导致电能的损失。所以，必须经常或定期地对电解液进行净化，以除去积聚在电解液中的杂质。
采用电积法净液技术，对主、辅给液的流量控制有非常严格的要求，否则会析出砷化氢，同时会生成大量的黑铜粉，电积法产生的砷、锑、铋又会引起铜酸不平衡。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高铜电解液净化效率的方法，以解决现有的电积法净液技术容易析出砷化氢、会生成大量的黑铜粉、以及酮酸不平衡的问题。
本发明的技术方案是：一种提高铜电解液净化效率的方法，包括以下步骤：
步骤一、在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道上施加磁场，磁场的磁感应强度为1～2.5T，开启循环泵，通过流量计和控制阀调节设置电解液的流速，将电解液充分磁化；
步骤二、开启阶梯式电解槽的电源，设置加热装置的温度，进行电积脱铜脱杂，电积过程中根据原液的离子浓度调节进液阀和出液阀，使得高位槽中的Cu2+的浓度保持在20g/L以上。
作为本发明的进一步改进，在步骤一中，电解液的流速为0.2～0.8m/s，过大或过小的流速都会影响磁化效果。
作为本发明的进一步改进，在步骤一中，磁化时间为30～60min。磁化时间过短，磁化效果不好，磁化时间过长，造成成本浪费。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，加热装置的温度为45～50℃。温度过高，会产生大量黑铜粉，且会析出大量砷化氢。
优选地，在步骤一中，磁场的磁感应强度为2T。
优选地，在步骤一中，电解液的流速设置为0.5m/s。
优选地，在步骤一中，磁化时间为30min。
作为本发明的进一步改进，在步骤二中，电积工艺参数是：电流为10000~12000A，极距为130mm，铅阳极为1050×940×12mm，始极片为1030×960×0.75mm，每槽的阴极数量为37片、阳极数量为38片。
本发明在现有方法的基础上增设磁场，具有以下有益效果：
1. 在铜电解液净化过程中，磁场促强化了纯金属材料的阳极溶解过程和溶液扩散，加快了液相粒子相对位移速度，增强了电极动力学，改善了沉积形态，从而加快了反应速率，使其铜离子在1~6号电解槽通过电极反应大部分被除去，减少了黑铜粉的形成；
2. 磁化处理可以改变电解液的分子结构，降低电解液的表面张力，从而极大地减少了砷化氢的析出以及酸雾的形成；
3. Cu离子是顺磁性离子，As、Sb、Bi离子是抗磁性离子，磁场可促进Cu溶解，同时抑制As、Sb、Bi溶解，从而能够很容易将Cu离子的浓度控制在20g/L以上，保持酮酸平衡；
4. 电解液经磁化后，可细化阴极铜晶粒，从而减少其内部缺陷以及提高其耐腐蚀性能，达到了改善阴极铜表面性能的目的。
附图说明
图1是本发明所使用的装置的结构示意图。
图中，1-阶梯式电解槽；2-低位槽；3-流量计；4-控制阀；5-循环泵；6-高位槽；7-磁体；8-进液阀；9-出液阀；10-管道；11-加热装置。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
本发明所使用的装置，如图1所示，在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道10上串接有阶梯式电解槽1、低位槽2、流量计3、控制阀4、循环泵5和高位槽6，高位槽6上设有进液阀8和加热装置11，低位槽2上设有出液阀9，在管道10上设置磁体7。
实施例1、
原电解液中Cu、As、Sb、Bi的离子浓度依次为40 g/L、0.10 g/L、0.9g/L和0.5 g/L。
步骤一、在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道10上施加磁场，设置磁场的磁感应强度为1T，开启循环泵5，通过流量计3和控制阀4调节设置电解液的流速为0.2m/s，将电解液充分磁化30min；
步骤二、开启阶梯式电解槽1的电源，设置加热装置11的温度为45℃，电流为10000~12000A，极距为130mm，铅阳极为1050×940×12mm，始极片为1030×960×0.75mm，每槽的阴极数量为37片、阳极数量为38片，在此条件下进行电积脱铜脱杂，电积过程中根据原液的离子浓度调节进液阀8和出液阀9，使得高位槽6中的Cu2+的浓度保持在20g/L以上。
电积结束后，出液阀中的Cu、As、Sb、Bi的离子浓度依次为1.84 g/L、1.1 mg/L、0.12 g/L和0.04 g/L，产出的电积铜含铜量99.97%、含砷量0.0011%、含锑量0.0012%、含铋量0.00011%。砷化氢气体几乎没有析出。
实施例2、
原电解液中Cu、As、Sb、Bi的离子浓度依次为50 g/L、0.15 g/L、2.3g/L和1.7 g/L。
步骤一、在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道10上施加磁场，设置磁场的磁感应强度为2T，开启循环泵5，通过流量计3和控制阀4调节设置电解液的流速为0.5m/s，将电解液充分磁化50min；
步骤二、开启阶梯式电解槽1的电源，设置加热装置11的温度为50℃，电流为10000~12000A，极距为130mm，铅阳极为1050×940×12mm，始极片为1030×960×0.75mm，每槽的阴极数量为37片、阳极数量为38片，在此条件下进行电积脱铜脱杂，电积过程中根据原液的离子浓度调节进液阀8和出液阀9，使得高位槽6中的Cu2+的浓度保持在20g/L以上。
电积结束后，出液阀中的Cu、As、Sb、Bi的离子浓度依次为2.04 g/L、1.5 mg/L、0.1g/L和0.09 g/L，产出的电积铜含铜量99.99%、含砷量0.00106%、含锑量0.0011%、含铋量0.0001%。砷化氢气体几乎没有析出。
实施例3、
原电解液中Cu、As、Sb、Bi的离子浓度依次为30 g/L、0.9 g/L、1.5g/L和1.1 g/L。
步骤一、在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道10上施加磁场，设置磁场的磁感应强度为2.5T，开启循环泵5，通过流量计3和控制阀4调节设置电解液的流速为0.8m/s，将电解液充分磁化60min；
步骤二、开启阶梯式电解槽1的电源，设置加热装置11的温度为50℃，电流为10000~12000A，极距为130mm，铅阳极为1050×940×12mm，始极片为1030×960×0.75mm，每槽的阴极数量为37片、阳极数量为38片，在此条件下进行电积脱铜脱杂，电积过程中根据原液的离子浓度调节进液阀8和出液阀9，使得高位槽6中的Cu2+的浓度保持在20g/L以上。
电积结束后，出液阀中的Cu、As、Sb、Bi的离子浓度依次为0.95 g/L、0.84 mg/L、0.1 g/L和0.05 g/L，产出的电积铜含铜量99.98%、含砷量0.001%、含锑量0.0015%、含铋量0.00013%。砷化氢气体几乎没有析出。

Claims (6)

1.一种提高铜电解液净化效率的方法，包括以下步骤：
步骤一、在连续电积法系列阶梯式电解槽电积液循环系统的管道（10）上施加磁场，所述磁场的磁感应强度为1～2.5T，开启循环泵（5），通过流量计（3）和控制阀（4）调节设置电解液的流速为0.2～0.8m/s，磁化时间为30～60min，将电解液充分磁化；
步骤二、开启阶梯式电解槽（1）的电源，设置加热装置（11）的温度，进行电积脱铜脱杂，电积过程中根据原液的离子浓度调节进液阀（8）和出液阀（9），使得高位槽（6）中的Cu2+的浓度保持在20g/L以上。
2.根据权利要求1所述的一种提高铜电解液净化效率的方法，其特征在于：在步骤二中，加热装置（11）的温度为45～50℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高铜电解液净化效率的方法，其特征在于：在步骤一中，所述磁场的磁感应强度为2T。
4.根据权利要求3所述的一种提高铜电解液净化效率的方法，其特征在于：在步骤一中，电解液的流速设置为0.5m/s。
5.根据权利要求4所述的一种提高铜电解液净化效率的方法，其特征在于：在步骤一中，磁化时间为30min。
6.根据权利要求5所述的一种提高铜电解液净化效率的方法，其特征在于：在步骤二中，电积工艺参数是：电流为10000~12000A，极距为130mm，铅阳极为1050×940×12mm，始极片为1030×960×0.75mm，每槽的阴极数量为37片、阳极数量为38片。
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