占康乐，李俊标，邹 贤

（铜陵有色金隆铜业有限公司，安徽 铜陵 244000）

在电解过程中，电解液中的铜和杂质离子的浓度会逐渐增加，如不加以去除，铜及杂质离子的浓度会超过极限浓度，对电解过程造成不利影响，故需要定期抽取一定量的电解液送至净液工序脱铜脱杂[1]。

电解液的净化工序一般包括：平衡铜离子系统、脱砷系统、硫酸镍系统以及电解液循环和过滤系统等。提升净液蒸发器处理能力，实现阳极泥浸出后液杂质充分脱除，优化电积槽面作业方式，有利于降低电解生产成本，是降低电解系统杂质含量的有效手段。

1 金隆公司净液工序简介

金隆公司目前阴极铜年产量46 万吨，净液工序由1 系统和2 系统组成，设计电解液净化能力为600kt/a，2 套系统采用独立的硅整流控制。

其中，1 系统5 个系列，每系列8 槽，共计40 槽，主要完成电积脱铜任务；2 系统8 个系列，每系列8 槽，共计64 槽，主要完成电积脱杂任务。

目前，净液1 系统1 次脱铜为1、2、4 系列（生产合格电积铜），具体开动系列数可随电解系统Cu2+浓度高低进行调控，一般1 次脱铜终液Cu2+浓度控制在35g/L 左右，2 次脱铜为3、5 系列，二次脱铜终液Cu2+浓度控制在25g/L 左右。

鉴于金隆净液工序蒸发器处理能力有限（处理量17m3/h），一部分2 次脱铜终液泵入净液2 系统1～4 系列进行脱杂，脱杂后液返电解系统；余下部分2 次脱铜终液经列管式蒸发器浓缩、导流式离心机离心后（离心后液Cu2+浓度控制在20g/L 左右），泵入净液2 系统进行脱杂，脱杂终液专供硫酸镍生产。

2 所做的工作

2.1 提升电解液净化量

目前国内外铜精矿市场高杂矿种占比增大，中间物料全部回炉处理，As、Sb、Bi、Ni 元素在火法冶炼过程中难以完全除去，阳极板含杂质升高[2]，同时电解年处理阳极泥浸出后液约20000m3，为保证电解液杂质成分稳定，净液脱杂能力需实现提升。

表1 阳极板杂质含量统计情况（ppm）

在净液电积过程中，同等浓度状态下，净液电积对电解液中元素脱除顺序为Cu、As、Bi、Sb，实现Bi、Sb 的有效脱除，需保证电积液中较低的Cu、As 浓度[3]。

表2 电解主要元素统计数据

以Bi 元素为例，电解液中Bi 每日溶出量为：

mBi=56.58＊10^4＊400＊10^-6＊63%＊（1-14.5%）＊10^3/365=334kg/d。

若要使电解液中Bi 含量稳定在0.6g/L 以内，对应的每日净液量应为：

VBi=(334＊10^-3)/(0.6＊10^-3＊95%)=586m3/d。

依次计算Cu、As、Bi、Ni 对应的脱杂净液量（见表3）。

表3 对应的脱杂净液量

Cu 平衡所需净液量为336m3/d，As、Sb、Ni 平衡所需净液量分别为141m3/d、265m3/d、110m3/d，但Bi 平衡所需净液量为586m3/d，Cu、Bi 净液量不匹配会导致电解系统Cu 失衡，需借助真空蒸发器实现电解液浓缩，采用带式过滤机实现硫酸铜重溶返至电解系统。Bi 的脱杂净液量VBi与Cu 的脱杂净液量VCu差值越大，需对应的蒸发器处理能力越大。

原真空蒸发工序处理二次电积终液，蒸发后液经净液2系统5-8 系列脱杂后，专供硫酸镍工序生产。现将真空蒸发工序前移，直接处理电解液，提升CuSO4 重溶量、杂质元素富集量。

VBi–VCu=586-336=250m3/d。

若蒸发器处理母液为二次脱铜终液，则需要蒸发器处理量。

V二次脱铜终液=(250＊46)/(25＊0.6＊24)=32m3/h。

若蒸发器处理母液为电解液，则需要的蒸发器处理量。

V电解液=250/(0.6＊24)=17m3/h。

图1 原工艺流程

图2 改进后的工艺流程

表4 阳极泥浸出后液化验数据（mg/L）

经此改进后，可最大程度地发挥蒸发器浓缩能力，稳定控制蒸发器浓缩比0.6，蒸发后液Cu 含量可达27g/L，经5-8 系列电积脱杂后，专供硫酸镍生产（详见图）。

2.2 优化阳极泥浸出后液处理方式

阳极泥浸出后液中铜含量约45g/L，直接外售计价系数低（按含铜量60%计价），旋流电积工艺生产电积铜能耗较高[4]，因此，金隆公司采取净液电积工艺处理阳极泥浸出后液。但阳极泥浸出后液中成分不稳定，若杂质脱除不充分，引起电解液中悬浮物升高，严重影响阴极铜质量；同时，因阳极泥浸出后液中氯离子含量高（达电解液的10 倍），易造成压滤机滤布堵塞，影响电积槽面作业效率[5，6]。

对净液1 系统进行改造，研究处理阳极泥浸出后液的最佳工艺条件，降低其对电解生产系统的影响，实现电积标准铜产量、质量的提升。

结合阳极泥浸出后液杂质元素的特点（见表4），研究阳极泥浸出后液在净液的处理方式对生产系统、电积铜质量的影响，方案一是与阳极泥浸出后液电解净化液混合后大流量循环产出标准电积铜，少部分进行脱杂段；方案二是阳极泥浸出后液直接与脱杂始液混合，进入净液2 系统处理；方案三是阳极泥浸出后液与一段脱铜终液混合进行预脱铜再全部进入脱杂段返回电解系统。不同处理方式比较（见表5）。

实践比较以上三种方案，分析阳极泥浸出后液Te、Cl、As、Bi 等杂质元素高的特点对电解系统的影响，采用方案三进行处理，同时增设阳极泥浸出后液中间过渡槽，均匀进入净液系统[7]。

2.3 提升净液脱杂效率

蒸发后液粘度大、比重高、温度低，部分细颗粒硫酸铜结晶进入结晶母液中，造成储槽硫酸铜结晶，在槽面流量较小时易发生管道内部结晶堵塞现象，严重时造成槽面断流，当电积槽面流量过小时，脱杂槽面甚至会出现断流现象，产生剧毒AsH3气体。

采用夹套式储罐进行离心后液加热，在侧部开有不锈钢管通道，通以蒸汽实现对离心后液加热，在罐内设置搅拌装置，水冷槽内部设置盘管，在盘管内通蒸汽换热效率更高，保温效果更好，内部有搅拌桨，可有效防止底部硫酸铜结晶堵塞，稳定蒸发后液温度[8]。

通过内循环方式加大循环量，将电积槽面始液与终液混合，采用泵实现强制内循环，进出电积槽的液量保持不变，循环量扩大了3 倍，减小浓差极化带来的影响，有效避免槽面断流[9]。

表5 不同阳极泥浸出后液处理方式比较

图3 电积槽内循环方式

3 总结

蒸发器处理量提升后，解决了电解系统铜、杂质不匹配的问题，净液量由15m3/h 提升至24m3/h（含3m3/h 阳极泥浸出后液），净液能力提升约50%，每月黑铜泥产量由300吨增加至400 吨以上，黑铜泥铜含量由55%降低至45%左右。

通过优化阳极泥浸出后液处理方式，年阳极泥浸出后液处理量20000m3以上，电铜质量不受影响。阳极泥浸出后液产出量约80～90m3/天，铜量1300 吨，旋流电积处理量35m3/天，外售50m3/天（计价系数为铜价的63.5%），避免外售铜损失。

通过内循环、增加中间加热槽等方式，净液脱杂效率大于90%，脱杂终液Cu 含量控制在1%左右，Sb、Bi 含量低于100mg/L。