浸出預處理降低陽極泥含銅實踐

1、浸出預處理降低陽極泥含銅實踐摘要：本廠銅陽極電解精煉采用的是雙向平行流電解工藝，其電流密度高，電 化反應快，同時產生的一價銅離子也較多。由于一價銅離子在溶液中的不穩(wěn)定特 性，容易發(fā)生解離反應生成銅粉，這使得銅在陽極泥的損失增加，從而降低銅的 回收率，增加生產成本等。為降低銅在陽極泥中的損失，提高生產經濟效益，有 必要將陽極泥中的銅予以回收利用，減少銅的損失。關鍵詞：陽極泥；銅電解精煉；陽極泥預浸；回收利用；浸出率一、陽極泥的物相組成銅電解精煉的陽極板，是一種含有多種元素的合金，其一般雜質成分為金、 銀、鉑族元素、硫、砷、鉛、鐵、鎳、氧等，這些雜質元素隨電解的進行而進入 陽極泥或電解液中。在電解

2、過程中，各種金屬雜質的行為主要是由它們本身的電 極電位及其在電解液中的溶解度決定。雜質元素除了行為決定它們在各電解產物 （如電解液、陰極銅、陽極泥等）間的分布關系外，還與它們在陽極板中的含量及 氧含量和電解工藝技術等條件有關。陽極泥的組分主要分為四類：一是比銅更負電性的，如鉛、錫等，以硫酸鹽 的形式沉淀進入陽極泥；二是比銅更正電性的，如金、銀及鉑族元素，一般以單 質金屬細顆粒沉淀的形式進入陽極泥；三是氧、硫、硒、碲等化合物，直接進入 陽極泥；四是與銅電性接近的，如砷、銻、鉍等，這類元素是否進入陽極泥主要 取決于它們的化合形式及電解液的物理性質、添加劑的使用等。因此，陽極泥的 物相十分復雜，但銅

3、在陽極泥的物相中主要呈金屬銅（如陽極碎屑、陰極粒子、 銅粉）和氧化銅、氧化亞銅的粉末存在，部分與硒、碲、硫、砷、銻等結合陽極泥中的銅，如不加以回收利用，那么將使銅的損失量增加，不僅降低銅 的回收率，使生產成本增加，減少生產效益，也不利于資源的綜合有效利用。不 僅浪費資源也不利于生態(tài)環(huán)境的保護，因此，陽極泥中的銅必須加于回收利用。 目前國內外處理陽極泥的方法主要有以下幾種：（1）火法工藝：是最早用來處 理陽極泥的生產工藝流程。陽極泥經過脫銅、脫硒后，進行貴鉛熔煉和氧化熔煉 產出合質金。（2）選冶聯(lián)合法工藝：陽極泥經低溫氧化焙燒、脫銅、脫硒后， 浮選出銀精礦，銀精礦經熔煉產出合質金，合質金再經電解

4、得到金、銀產品。（3）全濕法或以濕法為主的工藝：濕法工藝與其它生產工藝相比，具有生產周 期短、金屬直收率高，滯料少和環(huán)境污染小等優(yōu)點。此流程可大可小，易于連續(xù) 化和自動化。流程中多以硫酸化焙燒-浸出銅銀-氯化分金為主。以上陽極泥處理 的方法主要是以提煉貴金屬為目的的，對于其原料中銅含量越少越好，且銅幾乎 不計價。為提高我公司銅的綜合回收率，減少銅在陽極泥中的損失，降低生產運 營成本和提高生產效益，因此陽極泥在壓濾出售前，必須先用陽極泥預浸槽將陽 極泥中的銅浸出到電解液中加以回收利用。二、陽極泥酸浸出預處理的基本原理陽極泥酸浸出預處理，是向陽極泥漿料配入一定量含酸的二次脫銅（砷）終 液返回液，并

5、鼓入大量空氣，陽極泥中的銅借助壓縮空氣中的氧，在高溫的酸性 環(huán)境中發(fā)生化學反應，使銅氧化為可溶解的硫酸銅（CuSO4）。由于陽極泥物相組分 十分復雜，且銅除了以單質細銅粉存在于陽極泥外，還以不同的化合形式存在于 陽極泥中。因此，陽極泥浸出化學反應也十分復雜且反應速率不一。銅粉在有O2和H+的環(huán)境中可被氧化為CuSO4，反應為：CU+H2SO4+ O2=CuSO4+H2O。陽極泥中的Cu2O、Cu2SO4在O2和H+的作用下也發(fā)生反應：Cu2SO4+ O2+H2SO4=2CuSO4+H2O； Cu2O+ O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2。當溶液中 有足夠的Fe3+存在時，可加速銅的氧化浸

6、出速率：Cu+Fe2（SO4）3=CuSO4+2FeSO4； Cu2O+Fe2（SO4）3+H2SO4=2CuSO4+2FeSO4+H2O 及 Cu2SO4+Fe2（SO4）3 =2CuSO4+2FeSO4。被還原的Fe2+離子在有氧的酸性溶液中可被氧化： 2FeSO4+H2SO4+ O2=Fe2（SO4）3+H2O得到了重復利用。當陽極板帶入的S超標時， 陽極泥中以Cu2S形式存在的銅會增加，并且很難把銅浸出，從而增加銅在陽極 泥中的損失。上述化學反應在富氧、高酸、高溫的情況下反應會加速，銅的浸出 率也會得到提高。由于銅粉和Cl-的存在，銀幾乎不進入溶液中，因為：Cl- +Ag+=AgCl&

7、 ； As2SO4+Cu=CuSO4+2Ag。三、實際生產中陽極泥酸浸出預處理的效果陽極泥酸浸預處理，是在加溫常壓環(huán)境中進行的。陽極泥通過濃密機濃縮后， 用渣漿泵打入預浸槽內，加入二次脫銅（砷）終液返回液（含酸在200g/L以上）， 按一定的液固比混合攪拌，通蒸汽并鼓入空氣進行浸出。是利用二次脫銅（砷） 終液中的酸和空氣中的氧，在高溫的環(huán)境中，將銅氧化成可溶解的CuSO4進入電 解液而加以回收利用，從而達到提高銅的回收率，降低銅在陽極泥中的損失的目 的。本廠的陽極浸出生產工藝如下：按液固比1:1的體積進行浸出作業(yè)將二次脫銅（砷）終液返回液加到預浸槽內，一般加入量約9m3，再打入陽 極泥漿料約9

8、m3。充分攪拌，通入空氣和蒸汽，空氣閥門開度僅3絲左右（因閥 門沒有刻度，故用閥門螺桿絲做作為閥門的調節(jié)依據(jù)），升溫至70C左右，浸出 約1個小時。壓濾時，物料溫度仍保持在65C至70C，這樣做的目的是盡可能 使Cu2+溶解到電解液中，減少因溫度降低使硫酸銅結晶析出，影響浸出率。陽極 泥浸出前后的銅含量分別于見表一1和表一2。表一1陽極浸出預浸前含銅表一2陽極浸出預浸后含銅陽極泥浸出前，銅的平均含量超過了 20%，達到22.81%。這主要是因為陽極 泥未經過任何的處理，且壓濾時溫度低于50C，未通入蒸汽，溫度較低且?guī)缀醪?停留在預浸槽內，而是直接壓濾。在經過浸出處理后，陽極泥含銅平均值降到了

9、11.01%。陽極泥含銅經過浸出處理后有明顯的降低，且降幅達到了 51.73%，說明 陽極泥浸出能降低銅的損失。按液固比2:1的體積進行浸出作業(yè)在鼓風量和浸出時間不變的情況下，將二次脫銅（砷）終液返回液改為10m3, 再打入陽極泥漿料5m3，充分攪拌。通入空氣和蒸汽，升溫至80C左右，作業(yè)方 法和浸出時間不變，壓濾時溫度仍維持在65C至70C。陽極泥浸出前后銅含量 分別見于表一3和表一4。表一3陽極浸出預浸前含銅表一4陽極浸出預浸后含銅陽極泥浸出前，銅的平均含量為21.08%。經過浸出處理后，陽極泥含銅平均 值降到了 5.68%，降幅達到了 73.06%，這充分說明陽極泥浸出率受到酸度、溫度、

10、 時間的限制。比較這兩個方案，方案2銅含量降幅比方案1提高了 41.23%。在作業(yè)環(huán)境、時間和作業(yè)方法不變的情況下，就能夠將陽極泥含銅降到10% 以下，主要是因為液固比為2:1時，溶劑體積增加，硫酸銅得到充分的溶解且在 壓濾時溫度降低緩慢（浸出溫度為80C，時間則立即壓濾），能夠最大限度的將硫 酸銅溶解到溶液中，減少在壓濾過程中硫酸銅結晶析出；另外，由于酸液體積增 加，帶入的酸也有所增加，且溫度提高了 10C，這使反應較充分，硫酸銅的溶解 度也得到增加等。四、結論陽極泥物相成分十分復雜，當銅大量以Cu2Se、Cu2Te、Cu2S等化合物的形式 進入陽極泥時，在常壓低氧低溫的環(huán)境中，很難將銅浸出，這是導致銅浸出率低 的原因之一。陽極泥浸出需在含氧、高溫的酸性溶液中進行，且隨著酸、氧濃度 的增加，陽極泥中的銅氧化反應也較充分。所以當液固比為2:1時，浸出液中酸 的含量增加，同時溶劑體積擴大，溶劑體積的擴大和溫度的升高降低了硫酸銅在 過濾過程中的結晶析出概率，所以陽極泥浸出基本能將銅的含量降至10%以下。 陽極泥酸性浸出是一個耗氧的過程，因此浸出時鼓入風量及