一种铜电解液净化除杂质的方法 (一)所属技术领域
一种铜电解液净化除杂质的方法，涉及有色金属湿法冶金过程中电解液净化除杂的方法，特别是铜电解液净化除锑、铋的方法。
(二)背景技术
在粗铜可溶性阳极电解精炼时，由于Sb、Bi的氧化还原电位与Cu接近，当这些杂质在电解液中积累到一定的浓度时，就可能和铜一起在阴极上还原析出，降低阴极铜的质量。另外，Sb、Bi还易与As形成漂浮阳极泥，电解液中的Sb、Bi的浓度越高，形成漂浮阳极泥的可能性越大，从而污染电解液，也降低阴极铜的质量。它们是电解铜过程中最有害的杂质。因此，净化除去锑、铋这些有害杂质，使之在控制范围内，是保证阴极铜质量的重要措施之一。
在电解精炼时存在于阳极铜中的杂质锑、铋一部分溶解进入电解液中，另一部分则进入阳极泥中。目前净化除去电解液中Sb、Bi的方法有常规电积法、离子交换法、溶剂萃取法、碳酸钡沉淀法等。采用这些方法会对电解液产生一定的副作用。而且需要很大的固定资产投资，除杂成本高。采取离子交换法和溶剂萃取法时，会引入不少Na、Cl等新杂质和有机物进入电解液中，而污染电解液；而常规电积法又会大量损失大量的Cu，使系统的铜、酸难以保持平衡。在大型铜电解生产企业，由于处理的铜精矿量大，精矿来源复杂，由于原料的复杂性，常常使得精矿中地Sb、Bi的含量同时都高，其结果也导致阳极铜中Sb、Bi的含量同时都高。这种阳极进入铜电解后，在以往控制的电解工艺条件下，阳极铜中Sb、Bi在电解液中的溶出率非常高，需要一套庞大的电解液净化系统和较大的净液量才能满足除杂的要求。为了保证阴极铜质量，一些生产工艺采用了以常规电积法脱As、Sb、Bi为主的净化工艺，同时还采取了碳酸钡共沉淀法来弥补脱Bi量的不足。此工艺存在以下三大缺陷：一是为了满足除Sb、Bi的要求，常规电积法需要的净液量较大，导致电解液中的铜、酸不平衡，为了维持电解液中的铜酸平衡，又需要建一套硫酸铜生产系统，把生产出来的粗硫酸铜全部重溶后返回电解系统。二是由于常规电积需要的净液量较大，导致电解液过度脱砷，使电解液中的砷浓度严重偏低，再加上阳极铜中As与Sb+Bi的比值偏低，使得阳极铜中Sb、Bi在电解液中的溶出率非常高。三是此工艺杂质的综合脱除率较低。由于存在以上三大缺陷，为了使电解液中的锑、铋和铜、酸同时都保持平衡，需要不断地扩大净液能力和增大净液量，造成电解液净化工艺过长。系统庞大，虽然能抑制电解液中锑、铋的增长，但势必要不断地增加基建投资，脱除杂质所需的费用也需大幅度地增加，而使阴极铜生产成本不断地上升。
(三)发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术中存在的缺点和不足，提供一种具有工艺简单，操作方便，效果显著等优点的一种铜电解液净化除杂质的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铜电解液净化除杂质的方法，其特征在于在铜电解液中加入高砷溶液，将电解液含As浓度维持为10g/L-15g/L，使电解液中绝大部分杂质Sb、Bi与As形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中而除去。
一种电解液净化除锑、铋的方法，其特征在于加入高砷溶液中的As与电解液中的Sb+Bi的重量比为As∶Sb+Bi＝1.3-2.2∶1。
一种电解液净化除锑、铋的方法，其特征在于所加入的高砷溶液是砷酸铜溶液、砷酸溶液、亚砷酸溶液。
本发明的方法根据实施前的电解液的初始含As浓度、高砷溶液含As浓度等因素，确定高砷溶液的加入量。当电解液含砷浓度达到11g/L左右时，电解液中的Sb、Bi浓度便会开始下降，并一直降低到250mg/L以下，此时便可停止加高砷溶液。对含砷量适宜的铜阳极电解过程以后靠阳极本身的As就能维持电解液中砷的平衡，不需再加入高砷溶液。电解液含砷浓度为11g/L-15g/L，脱除1kgSb+Bi用As量为1.3-2.1kg.
本发明的方法，是采用在电解液中加入高砷溶液，提高电解液含As浓度，当维持电解液含As深度达到一定浓度范围时，阳极和电解液中绝大部分杂质Sb、Bi便会进入阳极泥中，而几乎不会进入电解液中，达到超前自净化脱除杂质的目的，其铜电解工艺维持不变，方法简单易行，具有很好的经济性。
采用本发明的方法，对于有一定砷含量的阳极在首次将电解液中的As浓度调到位以后，可以靠阳极中的As来维持平衡，如不够，再用高砷溶液来补充。本发明利用As、Sb、Bi在电解这个特定的氧化-还原环境下，通过价位的转换及溶度积的关系，形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中。它取代了传统的溶液净化除Sb、Bi的方法，具有工艺简单，操作方便，效果显著等优点。
(四)具体实施方案
一种铜电解液净化除杂质的方法，其特征在于在铜电解液中加入高砷溶液，将电解液含As浓度维持为10g/L-15g/L，使电解液中绝大部分杂质Sb、Bi与As形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中而除去。加入高砷溶液中的As与电解液中的Sb+Bi的重量比为As∶Sb+Bi＝1.3-2.2∶1。加入的高砷溶液是砷酸铜溶液、砷酸溶液、亚砷酸溶液。
由于采取了上述技术方案，使本发明与已有技术相比具有超前净化除Sb、Bi的特点。除Sb、Bi效果显蓍，脱除率几乎达到100％。不需要再另建脱除Sb、Bi系统及发生脱除Sb、Bi的运行费用，生产成本低。加入高砷溶液及维持电解液高As浓度，对产品质量无副作用。电解液含Sb、Bi浓度可大幅度降低到250mg/L以下，有利于提高产品质量和提高电流密度强化生产。高砷溶液经济易得。实践证明，只要首次将电解液中的As浓度调到位，以后靠阳极中的As就能基本维持平衡，如不够，可利用高砷溶液来补充。工艺简单，操作方便，除加入高砷溶液外，不需再增加其它任何消耗，也不需改变其任何电解条件。应用范围广，有广泛的推广价值。
实施例1
电解液中含Sb、Bi浓度为690mg/l和550mg/l，铜阳极中含砷的重量百分比为0.18％。
加入砷酸溶液，使电解液中含As浓度维持为10.1g/L，电解液中绝大部分杂质Sb、Bi与As形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中而除去，测得电解液中含Sb+Bi量分别为240mg/l和260mg/l，电解过程不需补充加入高砷溶液。
实施例2
电解液中含Sb、Bi浓度分别为450mg/l和630mg/l，铜阳极中含砷为0.17％。
加入含砷硫酸铜溶液，使电解液中含As浓度维持为12.1g/L，电解液中绝大部分杂质Sb、Bi与As形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中而除去，测得电解液中含Sb、Bi量分别为150mg/l和170mg/l，电解过程不需再加入高砷溶液。
实施例3
电解液中含Sb、Bi浓度分别为530mg/l和600mg/l，铜阳极中含砷为0.16％。
加入硫酸铜和砷酸铜的混合溶液，使电解液中含As浓度维持为11.5g/L，电解液中绝大部分杂质Sb、Bi与As形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中而除去，测得电解液中含Sb、Bi量分别为130mg/l和180mg/l，电解过程不需再加入高砷溶液。
实施例4
电解液中含Sb、Bi浓度分别为480mg/l和660mg/l，铜阳极中含砷的重量比为0.15％。
加入含砷硫酸铜和砷酸铜的混合溶液，使电解液中含As浓度维持为14.3g/L，电解液中绝大部分杂质Sb、Bi与As形成过饱和砷酸锑和砷酸铋结晶物质进入阳极泥中而除去，测得电解液中含Sb、Bi量分别为180mg/l和160mg/l，电解过程不需再加入高砷溶液。
实施例5
下面为电解过程持续一段时间的数据(单位mg)。 As Sb Bi实施前电解液 3430 540 430实施2个月后电解液 12400 160 190实施3个月后电解液 13000 160 160实施4个月后电解液 13200 140 110
满足了铜电解过除Sb、Bi。