銅電解陽極泥脫銅生產(chǎn)實踐及工藝優(yōu)化

銅電解陽極泥脫銅生產(chǎn)實踐及工藝優(yōu)化劉敬師;董廣剛【摘要】采用銅陽極泥常壓預(yù)浸脫銅和加壓預(yù)浸脫銅工藝，對陽極泥脫銅流程進行研究.介紹了預(yù)浸脫銅工藝流程，分析了陽極泥中銅含量變化對生產(chǎn)工藝造成的影響,梳理了處理方式，闡述了脫銅處理過程中的調(diào)整關(guān)鍵，提出了改進意見以達到脫銅能力的提升和尾液的再利用.％Theprocessofcopperanodemudprepregdepringandpressuredprepregdepranationisusedtostudythedecuprionprocessofanodeslime.Theprepregcopperremovalprocess,analyzestheinfluenceofthechangeofcoppercontentinanodemudcausedbytheproductionprocess,combingprocessingmethods,expoundsthekeytoadjustthecopperremovalprocess,putforwardsuggestionstoimprovethereuseabilityofthesolutionandtheremovalofcopper.【期刊名稱】《銅業(yè)工程》【年(卷)，期】2018(000)002【總頁數(shù)】4頁(P60-62,80)【關(guān)鍵詞】預(yù)浸;脫銅能力;含銅量波動;工藝參數(shù);尾液;再利用【作者】劉敬師;董廣剛【作者單位】陽谷祥光銅業(yè)有限公司仙東陽谷252327;陽谷祥光銅業(yè)有限公司仙東陽谷252327【正文語種】中文【中圖分類】TF8111引言在銅冶煉行業(yè)，陽極銅經(jīng)銅電解加工為高純陰極銅后，產(chǎn)出的銅陽極泥中含有回收價值高的稀有金屬，高效回收銅陽極泥中的稀有金屬為銅冶金企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益，回收有價金屬處理的第一步就是銅陽極泥脫銅。銅陽極泥在硫酸體系中，通過氧化以硫酸銅的形式進入溶液，剩余的極少量Cu進入后工序，對下游產(chǎn)品質(zhì)量影響較?。?］。如脫銅達不到生產(chǎn)指標(biāo)要求，將對后續(xù)流程造成影響，因此，如何有效地脫除陽極泥中的銅是銅陽極泥加工處理至關(guān)重要的一步。銅陽極泥中Cu元素多以單質(zhì)Cu、CuSO4、Cu2O、Cu2Se、Cu2Te、Cu2S等化合形態(tài)存在，陽谷祥光銅業(yè)有限公司（以下簡稱祥光）陽極泥脫銅方式采用常壓預(yù)浸脫銅和加壓預(yù)浸脫銅工藝。脫銅處理不僅將銅陽極泥中絕大部分銅溶解進入溶液，并且陽極泥中少量銀、硒、碲等在高溫、高壓、強氧化條件下也溶解進入溶液，這些有價金屬必需回收。陽極泥通過浸出脫銅后需入卡爾多爐進一步除雜并生成富集金銀的貴鉛合金，如浸出除銅不徹底，將對入爐除雜造成較大影響或者增加處理難度，所以陽極泥浸出處理的第一步工序脫銅為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。2銅陽極泥處理工藝流程介紹銅陽極泥預(yù)處理工藝分為:硫酸化焙燒、銅銀浸出、銅粉置換三個主要工藝步驟［2］。陽極泥經(jīng)過加料配液后進行常壓預(yù)浸脫銅作業(yè)，然后由預(yù)浸槽底部漿液泵輸送至高壓釜進行加壓預(yù)浸脫銅。脫銅泥經(jīng)干燥機、卡爾多爐等一系列設(shè)備進行熔煉、吹煉除雜，提純金銀［3］;脫銅后液進行銀、硒、碲等有價金屬的回收。銅陽極泥處理工藝流程，如圖1。圖1銅陽極泥處理流程圖銅陽極泥脫銅處理主要有以下反應(yīng)：Cu+1/2O2+H2SO4—CuSO4+H2ONiO+H2SO4—NiSO4+H2OAg2Se+3/2O2+H2SO4—Ag2SO4+H2SeO3Ag2Te+3/2O2+H2SO4—Ag2SO4+H2TeO3Cu2Se+2O2+2H2SO4—2CuSO4+H2SeO3+H2OCu2Te+2O2+2H2SO4—2CuSO4+H2TeO3+H2O3生產(chǎn)實踐3.1銅陽極泥的輸送及成分銅陽極泥的輸送方面，祥光最初是在電解車間壓濾出陽極泥車輛轉(zhuǎn)運至貴金屬車間，后改為經(jīng)電解車間濃密機收集后再通過管道泵送至貴金屬車間，經(jīng)壓濾，濾液返回銅電解車間，此輸送方式有效降低了中間轉(zhuǎn)運的無名損失，同時省略了中間轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)所消耗的人力、轉(zhuǎn)運風(fēng)險、其他費用支出等。陽極泥產(chǎn)出過程中，受陽極銅成分和工藝控制波動影響，陽極泥中的銅含量會有所浮動，2017年上半年實際生產(chǎn)過程中陽極泥其他各元素均有所波動，如表1所示。表12017年1-6月所產(chǎn)銅陽極泥各元素情況統(tǒng)計分析項目最大值最小值平均值分析次數(shù)Cu/%20.770.4714.53263Ni/%0.350.010.11263Se/%9.574.316.11263Sn/%3.380.040.24263Te/%2.641.082.012633.2銅常壓的浸出常壓預(yù)浸脫銅過程中，陽極泥加料配液后，需往預(yù)浸槽中通入蒸汽、氧氣待反應(yīng)，不僅操作步驟較多，延長銅陽極泥處理周期時間，同時還要考慮到煙氣收集等影響；由于常壓預(yù)浸脫銅率較低，脫銅并不徹底，無法滿足直接入爐處理生產(chǎn)需求指標(biāo)要求，需進一步加壓預(yù)浸脫銅處理，固祥光實際陽極泥處理生產(chǎn)中，直接剔除常壓預(yù)浸脫銅這一工序，省時省資源，縮短生產(chǎn)周期。3.3銅的加壓浸出加壓預(yù)浸脫銅即把陽極泥與稀硫酸溶液置于高壓釜中，加熱加壓，通入氧氣起到氧化、催化作用后，陽極泥中銅、硒、碲、鎳等迅速溶解。銅和碲的浸出率隨硫酸濃度的增大而快速提高，當(dāng)硫酸濃度為3mol/L時，銅和碲的浸出率分別達到了93.33%和74.80%，繼續(xù)增大硫酸濃度，銅和碲的浸出率基本不發(fā)生變化，但硫酸濃度的增大促使銀的大量溶解［4］。要想達到脫除絕大部分銅，加壓預(yù)浸高壓釜作業(yè)工藝參數(shù)溫度、壓力、氧氣通入量等各項指標(biāo)參數(shù)要嚴(yán)格控制，蒸汽通入量是升溫的的關(guān)鍵。當(dāng)溫度達到設(shè)定值150~170OC后，高壓釜內(nèi)壓力、漿液濃度均達到作業(yè)要求后；通入氧氣，在設(shè)定溫度下，隨著氧氣的鼓入，陽極泥中絕大部分銅被氧化進而以硫酸銅的形式溶入液體中，其余有價金屬約75%的碲、70%碑、少量的硒（取決于陽極泥中硒的組成）和銀也溶解在液體中。祥光貴金屬車間利用加壓預(yù)浸脫銅，加壓浸出前陽極泥含銅量在13%，經(jīng)加壓浸出后銅含量降至0.4%,銅脫除率達97.57%，為后續(xù)稀有金屬提純創(chuàng)造了有利條件。進入溶液中的有價金屬待后續(xù)工序提取，回收溶液中的有價金屬［5］方面，祥光采用比較成熟的沉銀硒工序、沉碲工序、硫酸銅工序。加壓浸出過程中漿液溫度與體積發(fā)生變化如圖2。圖2銅陽極泥加壓浸出脫銅溫度與體積變化曲線圖4存在問題及優(yōu)化受陽極泥中銅含量的波動影響，如不及時調(diào)整加料配液作業(yè)參數(shù)，將影響加壓預(yù)浸脫銅的效果，因此陽極泥脫銅處理生產(chǎn)過程需實時關(guān)注陽極泥中銅含量的變化，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗及冶金計算推算出正常情況下陽極泥的加入量及硫酸的配入量，以達到工業(yè)連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)需求，做到不積料不斷料，保障生產(chǎn)工藝運轉(zhuǎn)順暢。4.1陽極泥含銅量波動時的處理當(dāng)陽極泥產(chǎn)出的銅含量有增加趨勢時，考慮到受加壓浸出中高壓釜體積和溫度限制，應(yīng)及時合理做好加壓浸出前的配料工作，一般采取降低20%左右陽極泥加入量，降低漿液中銅含量，促使加壓浸出中銅反應(yīng)徹底，脫銅后銅含量控制在1%~3%左右。但這樣會造成陽極泥脫銅工序作業(yè)效率降低，因此采取降低陽極泥加入量的前提為脫銅后的陽極泥有一定的庫存，祥光為2套高壓浸出系統(tǒng)處理陽極泥，能夠保證卡爾多爐處理需求。另一種處理方式稍加大硫酸配入量，同時控制漿液中銅含量，使?jié){液中硫酸根離子量與銅含量成合理比15%~20%左右，配液后漿液的體積會比高壓釜作業(yè)承受的體積大，此時，需要根據(jù)高壓釜作業(yè)各項生產(chǎn)工藝指標(biāo)要求泵入相當(dāng)體積的漿液，按照正常工藝操作規(guī)程進行作業(yè)，以達到正常脫銅的目的；配液槽中剩余的漿液將計入下一批次陽極泥處理。以上兩種常用的脫銅處理辦法主要是針對生產(chǎn)中陽極泥中銅含量波動，為確保加壓浸出脫銅除雜指標(biāo)穩(wěn)定的可行措施。4.2高銅陽極泥的處理較特殊情況下，當(dāng)陽極泥中的銅含量達到25%~40%之上時，僅采取以上降低陽極泥的加入量或者增加硫酸的配入量，其脫銅效果并不明顯，且影響陽極泥脫銅處理作業(yè)效率；而加大硫酸配入量則會造成漿液體積過于增大，將影響下一作業(yè)批次的加入。針對含銅高的批次陽極泥，祥光采用裝袋存儲待集中處理方式。受含銅高影響，若常規(guī)加壓浸出無法有效脫除絕大部分的銅，后續(xù)生產(chǎn)提取稀有金屬將帶來作業(yè)困難;從物料管理看，銅含量高超出車間脫銅工藝處理能力范圍，需回大系統(tǒng)入爐循環(huán)，但如果采取中轉(zhuǎn)閃速吹煉一回爐處理一澆鑄一電解流程處理，將增大陽極泥中轉(zhuǎn)及生產(chǎn)的費用，中轉(zhuǎn)處理流程過多可能會造成無名損失，得不償失，從企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟效益來看是不可取。根據(jù)生產(chǎn)控制經(jīng)驗和冶金計算，將含銅高批次的陽極泥進行返回加壓浸出，不僅減少了中轉(zhuǎn)回爐處理流程的循環(huán)量，也提升了稀貴金屬車間陽極泥脫銅的處理能力。返回加壓浸出即對高銅陽極泥進行兩次加壓浸出作業(yè)以達到脫除絕大部分銅的目的。按照正常配液經(jīng)首次加壓浸出后銅陽極泥中60%~65%的銅溶解進入溶液，待漿液降溫后，通過槽底泵將一次加壓浸出后的漿液泵入陽極泥壓濾機進行第二次投料加壓浸出處理，經(jīng)過一次加壓浸出后陽極泥中銅含量將降低至可控范圍之內(nèi)，重復(fù)加壓浸出后即可有效達到脫除銅的目的。二次加壓浸出僅需在壓浸轉(zhuǎn)運槽泵的出口處增加一根管線至壓濾機入口處即可，消耗資材少，易操作，避免了因銅高脫銅不徹底給后續(xù)入爐除雜及稀有金屬提取帶來不必要的影響，提升了脫銅泥處理脫銅能力，降低了回大系統(tǒng)帶來的稀有金屬無名損耗風(fēng)險，提高了作業(yè)效率，大致粗略計算，高銅陽極泥二次加壓浸出較回爐入大系統(tǒng)循環(huán)節(jié)約1500元/t。4.3浸出過程配酸加壓浸出脫銅不僅要嚴(yán)控高壓釜作業(yè)參數(shù)，加壓前的配液極為重要。因考慮生產(chǎn)的連續(xù)性，配液指令除非受銅含量波動較大需調(diào)整，一般生產(chǎn)配液硫酸均適度過量，以確保脫銅效果的有效性。因此，正常陽極泥中銅含量較低時，經(jīng)加壓浸出后的漿液中硫酸會有富余，考慮到充分利用資源及減少含酸廢水處理，為使貴金屬回收率得到更好提升、降低各種污染，除了需要完善傳統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備之外，還應(yīng)該研究一些新處理手段[6],提高資源綜合利用率，降低成本。經(jīng)過除硒、碲后的沉碲尾液，可以將其尾液中的上清尾液再次用于加壓浸出前的漿液配制以代替93%硫酸的配入。另，受春夏及秋冬季節(jié)影響，93%酸的密度略受影響，故配酸過程如按照體積加入應(yīng)考慮到實際硫酸重量的配入，更有利于脫銅的精細化管理。5結(jié)論綜上所述，陽極泥加壓脫銅要靈活利用生產(chǎn)資源，合理分配，及時掌控生產(chǎn)過程中銅含量的變化趨勢，為更好地脫除陽極泥中的銅和富集貴金屬做好前提條件，處理工藝不斷改進及優(yōu)化。參考文獻：【相關(guān)文獻】[1]熊家春，朱茂蘭,衷水平，等.銅陽極泥處理工藝比較及建議[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金,2017(1):26-30.[2]邱文順，浦紹增,羅永春.銅陽極泥預(yù)處理工藝優(yōu)化及實踐[J].云南冶金,2017(4