CN115074784A - 一种精炼铜电解液中高效电解除砷的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精炼铜电解液中高效电解除砷的方法，属于有色金属冶金领域。该方法包括以下步骤：精炼铜电解液中铜和砷的浓度分别为32.5g/L和38.9g/L，以铅板为阳极，铜板为阴极，电极裸露面积为2×2cm2，其余部分均用硅胶覆盖，电解时温度为20℃，电流密度为0.5A/cm2。取300mL含砷电解液，先将电解液恒电流电解4h后，过滤将固液分离。在过滤后的电解液中加入CuSO4·5H2O，维持电解液中铜的浓度为2g/L，之后仍保持电流密度为0.5A/cm2，每电解1h后将固体过滤掉，重新加入CuSO4·5H2O维持电解液中铜离子浓度。在电解8小时后，电解液中砷的浓度可降为6.5g/L，满足生产需求。本发明优点是实现了精炼铜电解液中砷的高效脱除，过程简单，脱除效率高，产生的固体可作为粗铜出售，脱砷后电解液可返回生产体系循环利用，经济效益高，为精炼铜过程中含砷废液无害处理和循环利用提供支撑。
Description
技术领域
本发明涉及有色金属冶金领域，具体涉及一种精炼铜电解液中高效电解除砷的方法。
背景技术
在自然界中自然铜存量极少，一般多以金属共生矿的形态存在。铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属，如金、银、砷、锑、铋、硒、铅、碲、钴、镍、钼等。由于砷的电负性比铜要大，在精炼铜过程中，砷从阳极中溶解进入到电解液中，电解液中砷浓度过高会降低精炼铜效率，若随意排放则会对环境造成很大影响。目前，我国《工业企业卫生标准》规定：地面水中砷最高允许质量浓度为0.04mg/L。
目前国内外处理含砷废液的方法主要有溶剂萃取法和化学沉淀法，利用有机溶剂将电解液中的砷萃取脱除或利用中和反应将砷与Ca，Mg，Ba，Fe，Al等的氢氧化物共沉淀而分离去除。但是上述方法产生的含砷产物成为新的固废垃圾，无法得到妥善处置，只能选择堆放或是转移，产生的硫化砷或砷酸钙等固体废物都不稳定，极易发生分解，对空气和水体产生二次污染，用铁盐沉淀产生的砷铁共沉物虽然稳定性好可以选择安全填埋，但用该方法不能实现物质的循环使用，经济成本较高。因此，发展一种能够高效脱砷且经济循环的生产方式是提高有色金属冶炼环保和经济效益的关键。
发明内容
本发明目的是提供一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，解决了电解精炼铜过程中砷浓度过高影响生产效率的问题，实现了砷的高效去除。
一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于包括以下步骤：
利用电解槽对含30-35g/L铜和35-40g/L砷的精炼铜废液进行电解，阴极为铜板，阳极为铅板，电极面积为2×2cm2，在阴、阳极间施加0.5A/cm2的电流密度进行电解，每电解一小时将电解液进行过滤，过滤后的清液中加入CuSO4·5H2O维持电解液中铜离子的浓度为2g/L；电解温度为20-30℃，电解时间6-8h，电解结束后，固液分离的固体可作为粗铜出售，液体可作为电解液循环进入工业电解精炼铜体系，电解后电解液中砷含量降低至10g/L以下；
所述电解液中Cu2+浓度优选范围1.5～3.0g/L；
所述电流密度优选范围0.25～0.75A/cm2；
所述电解温度优选15-30℃；
所述电解时间优选6-8h。
所述阴极为铜板；
所述阳极为铅板；
所述过程需过滤处理。
本发明所述方法具有的优点是：实现了精炼铜电解液中砷的高效脱除，过程简单，脱砷效率高，经济效益高，为精炼铜过程中含砷废液无害处理和循环利用提供支撑。
附图说明：
图1示出了根据本发明一个实施方式的精炼铜电解液脱砷方法的整体工艺流程图。
图2示出了根据本发明实施例1的铜、砷浓度随时间变化图。
图3示出了根据本发明实施例2的铜、砷浓度随时间变化图。
图4示出了根据本发明实施例3和实施例4的铜、砷浓度随时间变化图。
具体实施方式：
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
如背景技术所描述的，现有技术处理含砷废液容易产生二次污染，为了解决该问题，本申请提供了一种经济循环精炼电解铜废液脱砷的方法，该方法包括以下步骤：利用电解槽对含30-35g/L铜和35-40g/L汞的精炼铜废液进行电解，阴极为铜板，阳极为铅板，电极面积为2×2cm2，在阴、阳极间施加0.5A/cm2的电流密度进行电解，每电解一小时将电解液进行过滤，过滤后的清液中加入CuSO4·5H2O维持电解液中铜离子的浓度为2g/L；电解温度为20-30℃，电解时间6-8h，电解结束后，固液分离的固体可作为粗铜出售，液体可作为电解液循环进入工业电解精炼铜体系，电解后电解液中砷含量降低至10g/L以下。
本发明所述方法具有的优点是：实现了精炼铜电解液中砷的高效脱除，过程简单，脱砷效率高，经济效益高，为精炼铜过程中含砷废液无害处理和循环利用提供支撑。
在本申请一个优选的实施方式中，精炼铜电解液中砷的高效脱除方法包括以下步骤：利用电解槽对含30-35g/L铜和35-40g/L砷的精炼铜废液进行电解，阴极为铜板，阳极为铅板，电极面积为2×2cm2，在阴、阳极间施加0.5A/cm2的电流密度进行电解，每电解一小时将电解液进行过滤，过滤后的清液中加入CuSO4·5H2O维持电解液中铜离子的浓度为2g/L；电解温度为20-30℃，电解时间6-8h，在电解过程中，脱砷后的液体可作为电解液循环入工业电解精炼铜体系，最终整体电解液中砷含量降低至10g/L以下。
本发明所使用的电解液中Cu2+浓度优选范围1.5～3.0g/L。
本发明的电解液中Cu2+浓度优选范围1.5～3.0g/L。
本发明的电解温度优选15-30℃。
本发明的电解时间优选6-8h。
本发明的阴极为铜板。
本发明的阳极为铅板。
本发明的过程需过滤处理。
本发明所述方法具有的优点是：实现了精炼铜电解液中砷的高效脱除，过程简单，脱砷效率高，经济效益高，为精炼铜过程中含砷废液无害处理和循环利用提供支撑。
通过使用以上说明的本发明的精炼铜废液脱砷的方法，能够实现电解液的循环利用以及高效的脱砷效率。通过本发明，可以很好地解决常规废液脱砷需使用化学试剂、容易产生二次污染、操作条件苛刻的问题。本发明对废液砷含量要求低，且可循环，达到绿色生产要求。下面结合具体实施例和对比例详细介绍本发明。但以下的实施例仅限于解释本发明，本发明的保护范围应包括权利要求的全部内容，不仅仅限于本实施例。而且本发明通过下面实施例，本领域技术人员能够完全实现本发明权利要求记载的所有内容。
实施例1：
利用铜板和铅板分别作为阴阳极，将含有32.5g/L铜和38.9g/L砷的电解液300mL恒电流电解4小时，电流密度为0.5A/cm2，电解温度为20℃，过滤后将滤渣收集，电解后电解液中含有2.4g/L铜和34.6g/L的砷。滤液中加入CuSO4·5H2O补充电解液中铜离子浓度，每电解1h过滤一次并补充铜离子，8h后电解液中砷的浓度降低了32.5g/L。图2给出了该条件下电解液中铜、砷浓度随时间变化图。
实施例2：
利用铜板和铅板分别作为阴阳极，将含有32.5g/L铜和38.9g/L砷的电解液300mL恒电流电解4小时，电流密度为0.25A/cm2，电解温度为20℃，过滤后将滤渣收集，电解后电解液中含有3.8g/L铜和36.6g/L的砷。在滤液中加入CuSO4·5H2O补充电解液中铜离子浓度，每电解1h过滤一次并补充铜离子，7h后电解液中砷的浓度降低了14g/L
实施例3：
利用铜板和铅板分别作为阴阳极，将含有32.5g/L铜和38.9g/L砷的电解液300mL恒电流电解6小时，电流密度为0.25A/cm2，电解温度为20℃，在电解过程中不进行过滤处理，每间隔1h取一次样后继续电解，电解6h后电解液中砷的浓度仅降低了6g/L。
实施例4：
利用铜板和铅板分别作为阴阳极，将含有32.5g/L铜和38.9g/L砷的电解液300mL恒电流电解6小时，电流密度为0.50A/cm2，电解温度为20℃，在电解过程中不进行过滤处理，每间隔1h取一次样后继续电解，电解6h后电解液中砷的浓度仅降低了7g/L。
实施例2与实施例1相比改变了电解时电流密度，即实施例1和实施例2分别采用大电流密度和小电流密度电解除砷。实施例3和实例4改变了电解液处理方式，采取不过滤方式，对比电流密度及循环方式对脱砷效果的影响。
在实施例1-2的两种条件下本发明可以实现电解液中砷的高效脱除，除砷后废液满足要求，且电解液经过滤后可循环利用。实施例3和4以在相同条件下进行电解除砷，只是不进行过滤处理，除砷效率大大降低，证实了过滤处理的必要性。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例达到了如下技术效果：
(1)大电流密度和小电流密度对除砷均有较好的效果，在大电流密度下除砷速率更快。
(2)不经过滤处理的电解液会出现反溶导致除砷效率下降。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于包括以下步骤：精炼铜电解液中铜和砷的浓度分别为32.5g/L和38.9g/L，以铅板为阳极，铜板为阴极，电极裸露面积为2×2cm2，其余部分均用硅胶覆盖，电解时电流密度为0.5A/cm2。取300mL含砷电解液，先将电解液恒电流电解4h后，过滤将固液分离。在过滤后的电解液中加入CuSO4·5H2O，维持电解液中铜的浓度为2g/L，之后仍保持电流密度为0.5A/cm2，每电解1h后将固体过滤掉，重新加入CuSO4·5H2O维持电解液中铜离子浓度。在电解8小时后，电解液中砷的浓度可降为6.5g/L。
2.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述电解液中Cu2+浓度优选范围1.5～3.0g/L。
3.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述电流密度优选范围0.25～0.75A/cm2。
4.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述电解温度优选15-30℃。
5.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述电解时间优选6-8h。
6.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述阴极铜板。
7.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述阳极为铅板。
8.根据权利要求1所述的一种精炼铜电解液中高效电解脱除砷的方法，其特征在于：所述过程中需过滤处理。
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