铜电解液共沉淀脱杂技术研究

发布时间：2020-08-23 13:51

【摘要】：诱导法脱杂是铜电解液净化较为有效的方法,但对于高杂铜电解液净化,存在脱杂率低、净化量大、电耗大、杂质无法开路等缺点。在查阅相关文献的基础上,开展了铜电解液共沉淀脱杂技术和机理研究,揭示了Sb_2O_3共沉淀法净化铜电解液和Sb_2O_3再生的机理,试验探索了较佳工艺条件,为铜电解液净化提供了理论依据和有效手段。主要研究内容如下:(1)开展了Sb_2O_3共沉淀法净化铜电解液小试和半工业试验,结果表明,Sb_2O_3共沉淀法是一种有效的高杂铜电解液净化方法,其固液比对净化效果的影响因素最大,反应温度次之;并在固液比10 g/L、反应时间90 min、反应温度85℃和搅拌速度300 rmp的条件下,砷锑铋的脱除率分别达到45.33%、44.93%和66.90%,杂质浓度均低于生产控制值;半工业试验进一步验证了实验室小试的结果,净化后液可直接返回电解工序。(2)采用ICP-MS、XRD、SEM-EDS、TG/DTA和激光粒度对净化渣进行了表征,再结合砷锑铋在铜电解液中的物质形态,结果表明,在铜电解液Sb_2O_3自净化过程中砷锑铋离子共沉淀生成了以AsSbO_4、SbAsO_5、Sb_2O_4、Bi SbO_4为主要成分的青黄色沉淀,进而从铜电解液中分离出来。(3)基于净化渣的热分解行为,分析了从净化渣中再生Sb_2O_3的机理。采用两次焙烧工艺可以从净化渣中再生Sb_2O_3的同时,将As和Bi分别以As_2O_3和Bi_2O_3分离富集,是一种较好的从净化渣中再生Sb_2O_3的方法,可避免酸浸或碱浸再生工艺中流程长、试剂消耗量大等缺陷。(4)在氩气气氛(0.10 L/min)中采用两次焙烧对净化渣中的砷锑铋进行分离富集,并在一次焙烧温度、时间分别为800℃、2 h,二次焙烧温度、时间分别为1200℃、2 h的条件下,实现了砷锑铋的深度分离及Sb_2O_3的再生,砷锑回收率、纯度均达到98.50%以上,且再生Sb_2O_3净化铜电解液的效果稳定,净化效果与原料Sb_2O_3的基本一致。并通过对焙烧过程各产物表征,分析了净化渣焙烧过程物相的变化规律及砷锑铋的走向,结果表明,一次焙烧中AsSbO_4(700℃)、SbAsO_5(800℃)热分解生成As_2O_3(g)、Sb_2O_4;二次焙烧中Sb_2O_4(1150℃)、BiSbO_4(1200℃)热分解生成Sb_2O_3(g)、Bi_2O_3,从而实现了净化渣中的砷锑铋开路。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF811
【图文】：

铜电解,铜电解液

图 1.1 铜电解中杂质砷锑铋的走向1.3 铜电解液净化技术研究传统铜电解液净化工艺[17]分为三大部分：1、生产 CuSO4·5H2O 或电积生产阴极铜，从电解液中回收部分铜；2、脱除电解液中的 As、Sb、Bi，使它们电解沉积到不纯的阴极中去；3、浓缩脱铜后液，使 Ni、Fe 等以硫酸盐的形式结晶析出。铜电解液净化一般情况都泛指脱除电解液中的 As、Sb、Bi，因为它们对阴极铜的质量和经济效益有着更直接的影响。1.3.1 传统铜电解液净化技术（1）电积法电积脱铜脱杂法[18,19]是利用铜离子在不同浓度下的析出电位的差异来净化除杂，随着电解过程的进行，当铜离子浓度降低到一定值时，杂质离子会在阴极[20]

砷化氢,砷离子,产生量,电积

图 1.2 砷化氢产生量与铜、砷离子浓度的关系铜电解液净化工艺的研究和关注，发现旋流电积[30,31]是一度溶液的方法，具有流程短、脱杂率高、能耗低等特点，技术。其能够对有价金属进行选择性电积，比较适合于冶属离子进行剥削、低浓度溶液、成分复杂溶液的选择性电的电积法相比较，其可以在更低的浓度下进行金属的生产属离子理论析出电位的差异，通过电化学理论，电位较正析出，传统电积的电解液是缓慢流动或停滞在槽体内，而流来消除浓差极化等对电解过程的不利因素，能将电解液/L 以下[32]。、吸附法是根据电解液中 As、Sb、Bi 等杂质离子的化学性质，生解度很小的沉淀物或吸附在沉淀物来实现脱杂的目的。[33-35]使电解液中的 Sb、Bi 共沉淀，其中对 Bi 的脱除效

工艺流程图,工艺流程图,自净化,铜电解液

图 1.3 工艺流程图[51] 铜电解自净化践证明，当铜电解液中砷含量较高时，尤其是当其浓度达到 11 g/L就会相对较低；当锑铋含量较高时，砷的浓度也会相对较低。因此、Sb、Bi 在一定条件下可以发生共沉淀反应，生成溶解度很小的O4、BiAsO4、AsSbO4和 BiSbO4)进入阳极泥而提出的一种新的净化液自净化[17,52-54]中指的是通过调节电解液中 As、Sb、Bi 的含量和同形态、浓度的砷锑铋离子发生共沉淀反应沉入槽底，保证了正常和阴极铜质量。铜电解液自净化与传统净化技术相比，自净化技术新的杂质、除杂全面、除杂效率高且能耗低等优点。针对铜电解液研究，近年研究主要是王学文和肖发新等补充了锑酸盐[55,56]、砷锑盐[58,59]体系的机理，但各物质的物化性质、热力学数据仍有待广大充完善。

【相似文献】