张晓瑜，吕海波，王文龙

(1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055； 2.金川集团股份有限公司,甘肃 金昌 737103)



利用真空蒸发技术进行深度脱铜的探讨

张晓瑜1，吕海波2，王文龙2

(1.西安建筑科技大学，陕西 西安 710055； 2.金川集团股份有限公司,甘肃 金昌 737103)

本文通过对铜电解净化系统除铜工艺的进一步改进，提高真空蒸发终点密度、降低结晶终点温度、降低硫酸铜结晶母液含铜，优化诱导脱铜工艺技术条件等技术措施，实现深度脱铜、减少黑铜渣量，达到节能减排之目的。

铜电解； 真空蒸发； 脱铜； 结晶母液

在铜电解精炼过程中，因采用的阳极主品位高，杂质含量较低，使阴极电流效率低于阳极电流效率，导致电解液中铜离子浓度不断上升，同时随着电解的持续进行，电解液成分不断发生变化，溶液中镍、砷、锑、铋等杂质逐渐富集，添加剂的分解产物不断累积，给电解生产带来极大不利，为此，每天必须抽取一定量的电解液进行净化处理。目前国内大部分厂家普遍采用真空蒸发生产粗硫酸铜，诱导法脱除铜及砷、锑、铋，电热蒸发(或冷冻结晶)生产粗硫酸镍进行电解后液脱杂处理。

经真空蒸发浓缩—水冷结晶工序生产出粗硫酸铜后，得到的富集了砷、锑、铋、镍等杂质结晶母液，结晶母液中铜含量的高低，对诱导脱铜工序来说是一项非常重要的工艺参数，它不仅影响诱导脱铜工序砷、锑、铋等杂质脱除效果，同时也决定脱铜槽脱除杂质所需的脱除时间和能耗的高低。

1 结晶母液含铜浓度降低的意义

结合生产实践，当结晶母液铜离子浓度相对较高时，配入一定量的添加剂，诱导脱铜槽单系列主给液流量必须对应调整，脱铜时间至少两个班制才能达到杂质的脱除效果，当结晶母液铜离子浓度相对较低时，诱导脱铜槽单系列主给液流量继续提高，同时配入一定量的添加剂，脱铜时间需要一个班制同样能够满足脱除杂质的要求。由此可见，诱导脱铜单系列在配入一定量的添加剂后，给液流量随着结晶母液铜离子浓度的降低而增大，并且随着结晶母液铜离子浓度的降低缩短诱导脱出杂质的时间。

此外，通过试验表明，结晶母液中铜离子浓度高，会造成诱导脱铜除杂效率下降，影响净化效率，为保证铜电解精炼工序电解液杂质稳定，必须增加净液工序诱导脱铜槽槽数或增加脱除时间，这样不仅增加净液系统的生产运行成本，同时也增加脱铜岗位劳动强度。为了减轻诱导脱铜工序的负担，降低诱导脱铜工序的电耗，使需脱除的铜量以硫酸铜的形式产出，减少黑铜渣的产出量，提高铜的直收率指标，增大硫酸铜结晶率，降低硫酸铜结晶母液铜离子浓度具有重要意义。

2 结晶母液优化前铜离子浓度及诱导脱杂情况

2.1 优化前铜离子浓度

通过跟踪结晶母液中铜离子浓度，统计得出月平均结晶母液含铜，结果如图1所示，具体变化趋势如图1所示。

表1 某电解车间1～12月份结晶母液铜离子浓度 g/L

图1 某电解车间1～12月份结晶母液铜离子浓度

根据表1也可以看出，结晶母液中平均铜离子浓度最低在9月份，最高在3月份。

2.2 优化前诱导脱铜槽脱铜

同时跟踪诱导脱铜槽脱除杂质砷的脱除率，及脱除杂质所需要的时间，统计得出月平均砷的脱除率及时间，结果如表2、表3所示，曲线图见图2、图3。

表2 某电解车间1～12月份诱导脱铜槽砷的脱除率变化 %

表3 某电解车间1～12月份诱导脱铜槽砷的脱除时间 h

图2 某电解车间1～12月份诱导脱铜槽砷的脱除率变化曲线图

图3 某电解车间1～12月份诱导脱铜槽砷的脱除时间曲线图

从图2、图3中可以看出，当结晶母液中铜离子浓度高时，诱导脱铜工序的脱杂效率下降，所用的脱除杂质的时间有所增加；结晶母液中铜离子浓度下降时，诱导脱杂的效率有所上升，相应的缩短了脱杂的时间。

3 影响结晶母液含铜的因素

结晶母液含铜量的高低取决于硫酸铜结晶率，结晶率越高，结晶析出的硫酸铜量越多，相应的结晶母液中的铜离子浓度也越低。硫酸铜结晶率的高低取决于真空蒸发终点后液的比重、结晶过程冷却速、结晶终点温度等因素。

4 优化措施

4.1 提高真空蒸发后液的密度

水冷结晶机处理的溶液为真空蒸发后液，真空蒸发将从电解返回的电解液在负压状态下进行初步的浓缩。生产实践表明：真空蒸发后液密度设置值越大，其中的铜离子浓度越高，同等冷却条件下硫酸铜的结晶率越高。

4.2 精确控制水冷结晶机冷却水出水温度

控制真空蒸发后液温度，在其进入结晶机后，合理、有效的降温对提高硫酸铜的结晶率至关重要。利用温度的变化来控制自动调节阀的开启度，同时调整搅拌速度及频率，使终点温度比原工艺降低3℃，并严格控制温度始终恒定在设定值内。从电解系统返回的电解液中含有As、Sb、Bi等杂质，随着真空蒸发浓缩，电解液中含As、Sb、Bi的杂多酸盐浓度也有一定的提高，这种杂多酸盐随温度的降低易形成沉淀，随硫酸铜结晶一起粘附在水冷结晶机槽壁上形成结垢，导致传热阻力增加，冷却效果变差。为保证结晶机的整体冷却效果，定期清理水冷结晶槽槽壁结垢，提高水冷结晶机的整体冷却效果。

5 优化后的效果与经济效益

(1)优化完成后，提高了粗硫酸铜的产出量，硫酸铜结晶率比改造前提高7%～15%，提高了硫酸铜产量，减少了诱导脱铜工序黑铜渣量。

(2)提高了诱导脱铜脱除杂质的脱除率，缩短了诱导脱铜脱杂工序生产时间，达到提高设备利用率，节约用电量的目的。

6 结语

工艺改进优化后，有效降低结晶母液含铜的浓度，减轻脱铜工序的生产负荷，使净化系统的净液能力得到很大的提升，节约了生产成本，达到了节能降耗的目的。

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Discussion on in-depth decoppering with vacuum evaporation technology

ZHANG Xiao-yu,LÜ Hai-bo,WANG Wen-long

By the ways of further improvement of decoppering process of purification system of copper electrolysis,adopting measures included increasing the final density of vacuum evaporation,decreasing the final temperature of crystallization,decreasing the contents of copper in crystallization mother liquor of copper sulfate,and optimizing the process conditions of induce decoppering etc.,the in-depth decoppering was realized and the amounts of black copper slag was decreased,the goals of energy-saving and emission reduction was achieved.

copper electrolysis; vacuum evaporation; decoppering; crystal mother liquor

张晓瑜(1981—)，男，甘肃永登人，现任金川集团股份有限公司铜冶炼厂电解车间生产主任，工程师，在读西安建筑科技大学工程硕士学位，主要从事镍铜钴的生产和技术管理工作。

2014-04-11

2014-10-24

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1672-6103(2015)01-0078-03