SO2還原法凈化銅電解液工藝研究.pdf

1、隨著進(jìn)入銅冶煉流程的銅精礦中雜質(zhì)含量越來越高,成分越來越復(fù)雜,更多無法在火法精煉工藝中很好去除的As、Sb、Bi雜質(zhì)進(jìn)入電解液,從而對(duì)銅電解工藝提出了更高的要求。本文旨在探索高效、節(jié)能的銅電解液凈化新技術(shù)以維持銅電解過程的正常進(jìn)行。為此,本文研究了SO2還原法凈化銅電解液新工藝。
　　 SO2還原銅電解液中As(Ⅴ)實(shí)驗(yàn)表明,As(Ⅴ)還原率隨反應(yīng)溫度和H2SO4濃度升高而降低,隨SO2氣流量增大及反應(yīng)時(shí)間延長而升高。適宜的還原

2、條件為:反應(yīng)溫度為65℃,電解液中H2SO4和CuSO4濃度分別為203g·L-1和80g·L-1,SO2氣流量為200mL·min-1,反應(yīng)時(shí)間為2h。此時(shí)銅電解液中As(Ⅴ)還原率可達(dá)到92％。
　　 As、Sb價(jià)態(tài)對(duì)銅電解液As、Sb、Bi雜質(zhì)脫除率的影響研究表明,采用SO2還原,使銅電解液中As(Ⅴ)還原為As(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)還原為Sb(Ⅲ),并調(diào)節(jié)電解液中nAs(V):nAs(T)和nSb(V):nSb(T)后,蒸發(fā)

3、濃縮銅電解液,冷卻結(jié)晶過濾,能有效脫除電解液中As、Sb、Bi雜質(zhì)。當(dāng)銅電解液體積為3L,Cu濃度為32g·L-1,As(T)濃度為9.36g·L-1,Sb(T)濃度為0.65g·L-1,Bi濃度為0.45 g·L-1,nAs(V):nAs(T)和nSb(V):nSb(T)分別為0.4時(shí),蒸發(fā)濃縮結(jié)晶,冷卻至10℃,濃縮前電解液體積與濃縮結(jié)晶后體積比為2.5,銅電解液中Cu、As、Sb、Bi脫除率分別達(dá)到82％、62％、55％、93％。

4、
　　 一個(gè)陰極周期電解實(shí)驗(yàn)表明,電流密度分別為235A·cm-2和305A·cm-2時(shí),SO2還原凈化后銅電解液返回電解工藝電解,電解所產(chǎn)出的陰極銅外觀質(zhì)量和化學(xué)成分均可達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T467-1997)。銅電解液中As(Ⅲ)的存在會(huì)對(duì)As、Sb、Bi雜質(zhì)的積累起顯著的抑制作用,一個(gè)陰極周期內(nèi)電解液中As、Sb、Bi濃度基本不變,As(Ⅲ)濃度不斷下降。
　　 循環(huán)伏安測(cè)試表明,H2SO4-H2O-CuSO4電解

5、液中,Cu2+的陰極還原過程為第一個(gè)電子轉(zhuǎn)移為速度控制步驟的分步放電反應(yīng),且整個(gè)反應(yīng)過程不可逆。交流阻抗測(cè)試表明:電極電勢(shì)分別為-0.08V、-0.12V時(shí),電化學(xué)過程都為不含活性物質(zhì)吸附的電化學(xué)極化和濃差極化混合控制的簡單電荷傳遞反應(yīng)。
　　 電解液中As(Ⅲ)、Sb(Ⅲ)的存在會(huì)減小電解液中Cu2+陰極還原時(shí)的交換電流密度i0,對(duì)電極過程中Cu2+陰極還原起去極化作用。As(Ⅴ)、Sb(Ⅴ)的存在會(huì)增大Cu2+在電解液中陰極