CN109957815A - 铜电解液的净化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了铜电解液的净化方法，包括：(1)将废电解液进行电积脱铜，生成标准阴极铜，以便得到脱铜后液；(2)向脱铜后液中通入硫化氢气体，以便沉淀出铜、砷、锑、铋并过滤，得到除杂后液；(3)对除杂后液进行真空蒸发和冷却处理，以便得到蒸发后液；以及(4)将蒸发后液进行冷冻结晶，以便析出粗硫酸镍并进行压滤，得到滤饼和净化后液，将脱镍后液返回电解车间。该方法具有工艺简单，成本低，环境好，铜离子转化为阴极铜产品的转化率高，铜、砷、锑、铋、镍的脱除率高等优点。

Description

铜电解液的净化方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及铜电解液的净化方法。
背景技术
目前，国内外从电解液中脱除Cu、As、Sb、Bi的方法主要是三大类：第一类是采用电解沉积法使Cu、As、Sb、Bi一同被脱除；第二类是采用萃取或离子交换法除去电解液中的As、Sb、Bi；第三类是利用化学法使As、Sb、Bi被沉淀或共沉淀。现国内大部分大型工厂电解液净化采用的是诱导法技术，As的脱除率能达到90％，产品为含铜约90％的黑铜板及约50％黑铜粉。此方法存在以下问题：(1)黑铜板和黑铜粉如返回熔炼，则不能实现杂质的开路；如开路外卖，则会造成铜的损失(2)生产过程中会产出砷化氢气体，通风不好容易引发安全事故(3)诱导法除杂电流效率低，电耗大：脱砷电流效率约20％，脱锑、铋电流效率约10％，脱砷电耗约10000kwh/t，脱锑铋电耗：20000kwh/t。因此，目前用于废电解液处理的方法有待进一步改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出铜电解液的净化方法，该方法主要包括电积脱铜→硫化除杂→真空蒸发→溶液冷却→冷冻结晶，利用该方法具有工艺简单，成本低，环境好，铜离子转化为阴极铜产品的转化率高，铜、砷、锑、铋、镍的脱除率高。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种铜电解液的净化方法，根据本发明的实施例，该净化方法包括：
(1)将废电解液进行电积脱铜，生成标准阴极铜，以便得到脱铜后液；
(2)向所述脱铜后液中通入硫化氢气体，以便沉淀出铜、砷、锑、铋并过滤，得到除杂后液；
(3)对所述除杂后液进行真空蒸发和冷却处理，以便得到蒸发后液；以及
(4)将所述蒸发后液进行冷冻结晶，以便析出粗硫酸镍并进行压滤，得到滤饼和净化后液，将所述脱镍后液返回电解车间。
本发明上述实施例的铜电解液的净化方法能够最大限度地使废电解液中铜产出阴极铜产品，利用硫化氢沉淀Cu、As、Sb、Bi，取消诱导法除杂，大大减少了耗电量，节省了运行成本，同时避免产生H3As，消除了安全隐患。因此，该方法具有工艺简单，成本低，环境好，铜离子转化为阴极铜产品的转化率高，杂质脱除率高等优点。
另外，根据本发明上述实施例的铜电解液的净化方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，步骤(1)中，所述电积脱铜是在电积电解液温度为55～65℃，电流密度为200～300A/m2的条件下进行的，Cu离子溶度降至10～20g/L。
在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述除杂后液中硫酸的浓度为220～270g/L。
在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述真空蒸发的温度85～95℃。
在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述蒸发后液中硫酸的浓度为350～410g/L。
在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述蒸发后液的温度为30～45℃。
在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述冷冻结晶的温度为-15～-25℃。
在本发明的一些实施例中，所述净化后液中铜、砷、锑、铋、镍的脱除率分别为98％、98％、85％、85％、60％。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的铜电解液的净化方法的流程示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种铜电解液的净化方法，根据本发明的实施例，该净化方法包括：(1)将废电解液进行电积脱铜，生成标准阴极铜，以便得到脱铜后液；(2)向所述脱铜后液中通入硫化氢气体，以便沉淀出铜、砷、锑、铋并过滤，得到除杂后液；(3)对所述除杂后液进行真空蒸发和冷却处理，以便得到蒸发后液；以及(4)将所述蒸发后液进行冷冻结晶，以便析出粗硫酸镍并进行压滤，得到滤饼和净化后液，将所述脱镍后液返回电解车间。
本发明上述实施例的铜电解液的净化方法能够最大限度地使废电解液中铜产出阴极铜产品，利用硫化氢沉淀Cu、As、Sb、Bi，取消诱导法除杂，大大减少了耗电量，节省了运行成本，同时避免产生H3As，消除了安全隐患。因此，该方法具有工艺简单，成本低，环境好，铜离子转化为阴极铜产品的转化率高，杂质脱除率高等优点。
下面参考图1对本发明具体实施例的铜电解液的净化方法进行详细描述：
电积脱铜
根据本发明的具体实施例，首先，将废电解液进行电积脱铜，生成标准阴极铜，以便得到脱铜后液。由此通过电积脱铜可以将废电解液中的铜生成标准阴极铜。
根据本发明的具体实施例，电积脱铜是在电积电解液温度为55～65℃，电流密度为200～300A/m2的条件下进行的，Cu离子溶度降至10～20g/L。由此在上述电积条件下，可以将废电解液中的铜生成标准阴极铜。
硫化除杂
根据本发明的具体实施例，其次，向所述脱铜后液中通入硫化氢气体，以便沉淀出铜、砷、锑、铋并过滤，得到除杂后液。通过硫化氢气体，可以将脱铜后液中的铜、砷、锑、铋生成沉淀，进而有效除杂。该方法较诱导法除杂，显著减少了耗电量，节省了运行成本，同时还避免了产生H3As，消除了安全隐患。
根据本发明的具体实施例，硫化氢除杂后的除杂后液中硫酸的浓度为220～270g/L。
真空蒸发
根据本发明的具体实施例，进一步地，对除杂后液进行真空蒸发，以便浓缩溶液，使溶液的酸度及镍的溶度达到最佳结晶条件，并于后续镍的结晶析出。
根据本发明的具体实施例，真空蒸发是在85～95℃的温度和真空条件下进行的。由此可以提高蒸发效率，同时降低能耗。
根据本发明的具体实施例，经过真空蒸发后得到的蒸发后液中硫酸的浓度为350～410g/L。含酸过低，结晶率较低，含酸过高，结晶颗粒过细，脱酸不容易，造成粗硫酸镍生产精制硫酸镍过程中消耗较多的碱。
冷却处理
根据本发明的具体实施例，进一步地，对真空蒸发后的除杂后液进行冷却处理。由此可以便于后续对其冷冻结晶。根据本发明的具体实施例，经过冷却处理后的蒸发后液的温度为30～45℃。
冷冻结晶
根据本发明的具体实施例，进一步地，将所述蒸发后液进行冷冻结晶，以便析出粗硫酸镍并进行压滤，得到滤饼和净化后液，将所述脱镍后液返回电解车间。
根据本发明的具体实施例，冷冻结晶的温度为-15～-25℃。通过控制该温度，可以显著提高镍的析出率。根据本发明的具体示例，冷冻结晶的温度优选为-20℃。由此可以进一步提高镍析出率。
根据本发明的具体实施例，通过采用上述方法对废电解液进行净化处理，处理后的净化后液中铜、砷、锑、铋、镍的脱除率分别为98％、98％、85％、85％、60％。
实施例
参照图1，取废电解液，成分如表1所示，将废电解液电积脱铜，电积电解液温度55～65℃，电流密度200～300A/m2，Cu离子溶度降至10～20g/L，产出标准阴极铜。2、在电积后液中通入H2S气体，分别将溶液中的Cu、As、Sb、Bi沉淀过滤，得到除杂后液。除杂后液成分如表2所示。3、除杂后液经真空蒸发、冷却、冷冻结晶得到粗硫酸镍产品。蒸发温度为92℃，蒸发后液自流进入冷却槽冷却，冷却溶液至40℃，通过泵打入冷冻结晶槽，结晶温度-20℃，结晶溶液经压滤机压滤，脱镍后液为回收酸，返回电解车间，滤饼为粗硫酸镍产品。
表1废电解液成分
元素 Cu As Sb Bi Ni fH<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
g/L 40～52 1～7 0～0.5 0～0.5 10～15 150～200
表2硫化除杂后液成分
元素 Cu As Sb Bi Ni fH<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>
g/L 0～1 0～1 0～0.2 0～0.2 10～15 200～250
经过电积脱铜、硫化除杂、冷冻结晶以后，铜、砷、锑、铋、镍的脱除率分别为98％、98％、85％、85％、60％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种铜电解液的净化方法，其特征在于，包括：
(1)将废电解液进行电积脱铜，生成标准阴极铜，以便得到脱铜后液；
(2)向所述脱铜后液中通入硫化氢气体，以便沉淀出铜、砷、锑、铋并过滤，得到除杂后液；
(3)对所述除杂后液进行真空蒸发和冷却处理，以便得到蒸发后液；以及
(4)将所述蒸发后液进行冷冻结晶，以便析出粗硫酸镍并进行压滤，得到滤饼和净化后液，将所述脱镍后液返回电解车间。
2.根据权利要求1所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(1)中，所述电积脱铜是在电积电解液温度为55～65℃，电流密度为200～300A/m2的条件下进行的，Cu离子溶度降至10～20g/L。
3.根据权利要求1所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(2)中，采用高效率微气泡群发生器向所述脱铜后液中通入硫化氢气体。
4.根据权利要求1或3所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(2)中，所述除杂后液中硫酸的浓度为220～270g/L。
5.根据权利要求1所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(3)中，所述真空蒸发的温度85～95℃。
6.根据权利要求5所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(3)中，所述蒸发后液中硫酸的浓度为350～410g/L。
7.根据权利要求5或6所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(3)中，所述蒸发后液的温度为30～45℃。
8.根据权利要求1所述铜电解液的净化方法，其特征在于，步骤(4)中，所述冷冻结晶的温度为-15～-25℃。
9.根据权利要求1-8任一项所述铜电解液的净化方法，其特征在于，所述净化后液中铜、砷、锑、铋、镍的脱除率分别为98％、98％、85％、85％、60％。
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