高銻電解液的影響

李 俊 摘譯

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司, 北京 100038)

國(guó)外工程技術(shù)

高銻電解液的影響

李 俊 摘譯

(中國(guó)恩菲工程技術(shù)有限公司, 北京 100038)

本文對(duì)厄爾巴索(El Paso)弗里波特·麥克莫蘭公司(Freeport-McMoran)銅電解精煉工序中遇到的電解液中含銻高的問題進(jìn)行了全面研究，其中包括對(duì)銅始極片、陰極銅以及陽(yáng)極泥產(chǎn)生的不利影響。研究發(fā)現(xiàn)電解液中含銻高對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率有負(fù)面作用。利用一個(gè)測(cè)試電解槽進(jìn)行試驗(yàn)，研究了不同濃度的銻、砷及陽(yáng)極中的克分子比對(duì)電解液的影響，確定了最佳操作參數(shù)，有效地控制了高銻電解液的不良影響，生產(chǎn)出高質(zhì)量的陰極銅。

銅； 精煉； 陰極； 陽(yáng)極； 銻； 電解液； 雜質(zhì)

0 前言

在弗里波特·麥克莫蘭公司的銅精煉廠，銅始極片是通過電解槽中陰極鈦板電積21 h得到，電解槽中對(duì)應(yīng)的陽(yáng)極品位為99%。

弗里波特·麥克莫蘭公司生產(chǎn)銅始極片和陰極銅的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

銅始極片的生產(chǎn)周期為21 h，而陰極銅的生產(chǎn)周期為14天；

制作銅始極片時(shí)，陽(yáng)極板要求比陰極鈦板大一些，以保證鈦板能夠被沉積析出的銅完全包覆，而生產(chǎn)陰極銅時(shí)，則要求陽(yáng)極板比陰極小一些；

制作銅始極片時(shí)，為了保證平整劑均勻分布，電解液的循環(huán)流量控制在10～14加侖/min(37.8～53.0 L/min)之間，生產(chǎn)陰極銅時(shí)，循環(huán)流量為5～7加侖/min(18.9～26.5 L/min)；

為了使銅均勻地析出，制作銅始極片的電解液含膠量是生產(chǎn)陰極銅電解液含膠量的2.5倍以上；

為了獲得更致密的銅，制作銅始極片的電解溫度更高，為152 ℉(66.7 ℃)，而生產(chǎn)陰極銅時(shí)為150 ℉(65.6 ℃)；

在電解剛開始時(shí)，為了獲得更高的沉積速率，制作銅始極片的電流密度比生產(chǎn)陰極銅時(shí)高一些；

在制作銅始極片的電解槽中，極板間距為4.5英寸(114 mm)，而生產(chǎn)陰極銅時(shí)，極板間距為4英寸(102 mm)；

銅始極片的生產(chǎn)包含一系列制作工序：切好的吊耳釘在始極片上；導(dǎo)電棒穿過吊耳，制作好的始極片存放在極板架上備用。始極片根據(jù)彎曲試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行等級(jí)分類，從250片中抽取最上面的始極片進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。試驗(yàn)過程中，把始極片切成3英寸(76.2 mm)的試片，將試片放在臺(tái)鉗上，在試片上1/8英寸(3 mm)至1/4英寸(6 mm)處放置虎鉗夾。試片被反復(fù)彎曲直至出現(xiàn)裂紋，記錄試片出現(xiàn)裂紋時(shí)的彎折次數(shù)，試片的水平、垂直方向都進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。作為生產(chǎn)用的始極片，彎曲試驗(yàn)需要滿足3次以上，作為吊耳，彎曲試驗(yàn)則需要滿足5次甚至更多。

1 車間雜質(zhì)

當(dāng)銅陽(yáng)極進(jìn)行電解精煉時(shí)，由于陽(yáng)極成分的不同各種雜質(zhì)表現(xiàn)不一。有些雜質(zhì)可以溶解于電解液中，有些微溶，而不溶的雜質(zhì)形成陽(yáng)極泥。在銅陽(yáng)極中，典型的雜質(zhì)有Ag、As、Au、Ba、Bi、Ca、Fe、Ni、Pb、S、Sb、Sn、Se、Te和O等，還有一些非陽(yáng)極雜質(zhì)也可以影響電解過程，包括Mg、Ca、K、Na和NH3。

1.1 銀

銀在電解液中的溶解度有限，絕大部分銀滯留于陽(yáng)極泥中，高溫下AgSO4在電解液中的溶解度會(huì)增大。由于銀是在整個(gè)陰極面板上均勻沉積的，陰極板較薄處有較大親和力所以導(dǎo)致含銀濃度比厚的區(qū)域高，如圖1所示。

圖1 陰極板上銀的濃度分布示意圖

電解液中的含氯添加劑常與Ag形成AgCl沉于陽(yáng)極泥中。當(dāng)銅陽(yáng)極板中Ag/(Se+Te)克分子比大于2時(shí)，可以減少陰極上含銀化合物的物理夾帶，同時(shí)可以避免電解液中的Ag形成AgSO4，而AgSO4在電解液中比Cu更容易析出。

1.2 砷

As以砷酸和亞砷酸的形式大量溶解于電解液中, 從動(dòng)力學(xué)上分析，三價(jià)As氧化成五價(jià)As比三價(jià)Sb氧化成五價(jià)Sb的速率更快，如果有五價(jià)的Sb生成，電解液中就會(huì)出現(xiàn)漂浮的陽(yáng)極泥。As在電解液中是以酸的形式存在，能夠提供氫離子溶解陽(yáng)極表面的氧化銅，這樣可以減少陽(yáng)極鈍化現(xiàn)象。鈍化的陽(yáng)極電解時(shí)引起氣泡增加，會(huì)攪動(dòng)陽(yáng)極泥。As能與電解液中的Sb和Bi反應(yīng)生成SbAsO4和BiAsO4，沉到陽(yáng)極泥中，從而將Sb和Bi從電解液中除去?？刂芐b和Bi進(jìn)入到電解液中，As的濃度需要維持在15～20 g/L之間。在陽(yáng)極中添加As，使得陽(yáng)極中As/(Sb+Bi)的克分子比≥2就能夠控制Sb和Bi進(jìn)入到電解液。當(dāng)電解液中Cu含量較低產(chǎn)生超電壓時(shí)，As同樣能從電解液中析出，以致要停槽清出形成的砷酸銅。

1.3 金

金不溶于電解液，所以陰極上的金只能來自吸附在陰極的少量的陽(yáng)極泥。

1.4 鋇

在鑄造陽(yáng)極板時(shí)，需要用BaSO4作為鑄造涂料，因此在陽(yáng)極表面或陽(yáng)極中存在Ba。Ba不溶于電解液，只能以少量的泥狀吸附在陰極上。當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生很多氣泡時(shí)，大量陽(yáng)極碎片就會(huì)吸附于陰極上。

1.5 鉍

Bi以硫酸鹽的形式微溶于電解液中，當(dāng)電解液中的鉍濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)，會(huì)在電解液的表面以鹽的形式析出，沉淀物中通常含有CaSO4。當(dāng)電解液中Bi濃度增加時(shí)，為了保證Cu產(chǎn)品質(zhì)量，電解液的循環(huán)速度需要維持在一定的數(shù)值。即使在過電壓很小的情況下，Bi也會(huì)從溶液中析出，使陰極受到污染。根據(jù)美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)， 1#陰極銅的Bi含量不能大于1.0×10-6。As能與Bi生成BiAsO4沉于陽(yáng)極泥中，因此電解液中的Bi含量能夠通過添加As來進(jìn)行控制，電解液中Bi的含量需要控制在100 mg/L以下。Bi在電解液中的溶解度很大程度上取決于電解液中的酸濃度。為了防止電解液中Bi達(dá)到過飽和狀態(tài)，酸的濃度需要控制在一定范圍內(nèi)。

1.6 鈣

除了以陽(yáng)極雜質(zhì)的形式進(jìn)入到電解液，Ca還有很多途徑進(jìn)到電解液中。陽(yáng)極鑄造涂料中的磷酸鈣、地面沖洗水以及陽(yáng)極冷卻水(硬水)都會(huì)將Ca帶入電解液中，而硬水能不能進(jìn)入到電解液中取決于水的硬度。當(dāng)電解液中Ca濃度增大時(shí)，會(huì)生成CaSO4晶體在電解液表面析出。含BiSO4高的鹽主要在清洗陰極過程中除去，這些鹽水合時(shí)變得更松軟，更容易在清洗時(shí)從陰極上除去。這些鹽水合時(shí)，提高電解液濃度高于成鹽的濃度是有利的。

1.7 鐵

Fe幾乎全部溶解于電解液中，其濃度慢慢增加，因其氧化和還原作用需要除去，電解液中的Fe+3和Fe+2消耗電子，導(dǎo)致電流效率降低。Fe可以通過很多方式進(jìn)入到電解液中，只要電解液和低碳鋼接觸，F(xiàn)e會(huì)置換溶液中的Cu而進(jìn)入電解液中。電解液中Fe的另一個(gè)來源是儲(chǔ)存濃硫酸的低碳鋼貯槽，這些儲(chǔ)槽表面會(huì)生成一層Fe2(SO4)3保護(hù)層，防止儲(chǔ)槽被硫酸進(jìn)一步腐蝕，當(dāng)硫酸濃度低于93%或者硫酸中含有硝酸鹽時(shí)，F(xiàn)e2(SO4)3保護(hù)層會(huì)溶解，從而Fe會(huì)進(jìn)入到電解液中。捆綁陽(yáng)極爐原料的鋼帶在進(jìn)陽(yáng)極爐前應(yīng)除去，陽(yáng)極板含F(xiàn)e量通常在20×10-6以下。

1.8 鎳

Ni以NiSO4的形式溶解于電解液中，通常為電解液中含量最高的雜質(zhì)，電解液中Ni濃度達(dá)到25 g/L也不會(huì)對(duì)陰極銅產(chǎn)生任何有害作用。Ni不會(huì)在陰極上和Cu共同沉積，所以其對(duì)陰極的污染是由于陰極晶體結(jié)構(gòu)的夾帶作用。Ni濃度高達(dá)25 g/L以上的電解液可以使陽(yáng)極鈍化，從而導(dǎo)致陽(yáng)極表面上的氧化銅無法溶解。如果陽(yáng)極板中Ni含量達(dá)到0.3%以上，將會(huì)形成NiO晶體，NiO不溶于電解液，會(huì)使陽(yáng)極發(fā)生鈍化，從而很大部分的Ni會(huì)進(jìn)入到陽(yáng)極泥中。在陽(yáng)極固化過程中，高品位的Ni和Sb能夠形成一種稱為“鎳云母”硬殼， 鎳云母會(huì)引起陽(yáng)極鈍化和產(chǎn)生漂浮陽(yáng)極泥。含有鎳云母成分的陽(yáng)極泥性質(zhì)穩(wěn)定，后續(xù)處理比較困難，因此浸出含NiO或者鎳云母的陽(yáng)極泥需要更高的溫度、壓力和酸度。

1.9 鉛

電解液中的Pb會(huì)生成PbSO4沉淀進(jìn)入到陽(yáng)極泥中。在鑄造陽(yáng)極時(shí)，Pb可以和As、Sb、Bi形成氧化物，避免其進(jìn)入到電解液中，沉淀電解液中As、Sb、Bi所需Pb的量會(huì)稀釋陽(yáng)極泥中的貴金屬。當(dāng)陽(yáng)極中含Pb量高時(shí)，電解過程中陽(yáng)極更容易發(fā)生鈍化，除非陽(yáng)極含氧量也高。

1.10 硫

S主要影響陽(yáng)極的表面質(zhì)量。如果陽(yáng)極中含S量高，在陽(yáng)極固化時(shí)，會(huì)有SO2氣體產(chǎn)生，這些氣體聚集于陽(yáng)極表面，形成結(jié)疤。這些結(jié)疤會(huì)降低電解效率。陽(yáng)極上這些大結(jié)疤易溶解并脫落，這些碎塊會(huì)引起短路或夾帶于陰極上。較高的S會(huì)使陽(yáng)極中的氧量減少，導(dǎo)致陽(yáng)極質(zhì)量變差。陽(yáng)極中S的含量一般要低于20×10-6。

1.11 銻

Sb在電解液中的溶解度較低，大約1 g/L。Sb以三價(jià)Sb進(jìn)入電解液中，和五價(jià)As反應(yīng)生成SbAsO4而不溶于電解液，會(huì)從溶液中析出。如果陽(yáng)極板和電解液中有足夠的As，電解液中Sb的含量就會(huì)比較低，陽(yáng)極板中As/(Sb+Bi)克分子比大于2時(shí)，會(huì)促進(jìn)SbAsO4的生成，電解液中As濃度達(dá)到15～20 g/L時(shí)也有利于推動(dòng)這個(gè)冶金過程。相對(duì)于Sb來說，As更容易從三價(jià)氧化成五價(jià)。如果電解液中沒有足夠的三價(jià)As，三價(jià)Sb會(huì)和溶解在電解液中的氧反應(yīng)生成五價(jià)Sb，進(jìn)而形成漂浮陽(yáng)極泥，這些陽(yáng)極泥會(huì)降低電流效率，并且導(dǎo)致陽(yáng)極泥夾帶于陰極上。由于一部分損失到到陰極中，貴金屬的回收率會(huì)有所降低。當(dāng)電解液中沒有足夠的As，為了解決漂浮陽(yáng)極泥的問題，需要盡量減少電解液中的溶解氧。Pb能夠除去電解液中的Sb，但同時(shí)也會(huì)稀釋陽(yáng)極泥中貴金屬的含量。Sb高于0.05%，Ni高于0.25%時(shí)，會(huì)在陽(yáng)極中形成鎳云母。“鎳云母”會(huì)引起陽(yáng)極鈍化、漂浮陽(yáng)極泥以及陽(yáng)極泥難處理等問題。大部分精煉廠會(huì)將電解液中Sb的濃度控制在500 mg/L以下。當(dāng)電解液中Sb含量過高時(shí)，電解槽槽壁以及管道會(huì)結(jié)垢，這會(huì)降低電解液的循環(huán)速率，隨著流量的降低，電解液溫度和添加劑含量不再穩(wěn)定在所需范圍內(nèi)，進(jìn)而影響到陰極銅的質(zhì)量。這些結(jié)垢難以除去，如果電解液中的Sb含量不加以控制，電解系統(tǒng)將需要定期清洗。用鈦板生產(chǎn)銅始極片時(shí)，同樣存在Sb的問題，Sb在鈦板上沉積會(huì)降低鈦板上銅的形成密度，還會(huì)使生成的銅始極片存在厚度薄、延展性差、毛刺多等缺陷。

1.12 錫

Sn在電解液中將以H2SnO3的形式沉淀。由于焊接需要用到Sn，再生銅原料的陽(yáng)極含有很高的Sn。Sn能夠取代鎳云母結(jié)構(gòu)中的Sb，而鎳云母會(huì)引起漂浮陽(yáng)極泥、陽(yáng)極鈍化、陰極結(jié)疤以及陽(yáng)極泥難處理等問題。

1.13 硒

Se在電解精煉時(shí)，幾乎全部留在陽(yáng)極泥中。維持Ag/(Se+Te)克分子比等于或者大于2，有利于減少Se物理夾帶進(jìn)入陰極，同時(shí)也可以減少電解液中的Ag形成AgSO4。AgSO4相對(duì)于Cu更容易從電解液中析出，這是Ag進(jìn)入陰極銅的主要方式。Se也會(huì)促進(jìn)陽(yáng)極鈍化，Se在陽(yáng)極泥的后續(xù)處理過程會(huì)溶解于溶液中，所以需要適當(dāng)?shù)募右钥刂啤?/p>

1.14 碲

在通常的銅電解過程中Te是不溶的。大部分冶煉廠在對(duì)陽(yáng)極泥進(jìn)行處理前，會(huì)先進(jìn)行浸出除Cu。浸出過程中，Te也會(huì)以H2TeO3的形式隨Cu浸出，過濾得到的溶液進(jìn)行置換。高溫下，H2TeO3與金屬Cu接觸將Te還原成Cu2Te沉淀。H2TeO3溶液在與Cu接觸時(shí)在其表面上發(fā)生置換反應(yīng)，基于上述原因，溶液在返回電解精煉時(shí)Te含量需要控制在較低的10-6級(jí)別。保持Ag/(Se+Te)克分子比≥2，有利于減少Te物理夾帶進(jìn)入陰極，同時(shí)也可以減少電解液中的Ag形成AgSO4。AgSO4相對(duì)于Cu更容易從電解液中析出。在陽(yáng)極中的Te會(huì)使陽(yáng)極鈍化。

1.15 氧

氧是陽(yáng)極中含量最多的雜質(zhì)，含量大多在(500～3 800)×10-6之間，當(dāng)陽(yáng)極中雜質(zhì)含量較高時(shí)，需要的氧含量也高。如果陽(yáng)極含氧高(大部分以Cu2O和CuO的形式存在)，陽(yáng)極更容易發(fā)生鈍化。一般情況下，氧的含量在(1 200～1 500)×10-6之間，陽(yáng)極中氧的含量對(duì)開發(fā)一套適合的陽(yáng)極表面處理裝置至關(guān)重要。

2 車間情況

從2011年到2014年年初，厄爾巴索冶煉廠經(jīng)歷了以下問題。

2.1 始極片質(zhì)量問題

在鈦板上析出的始極片不均勻。在一定的電流下，鈦板表面的銅不夠致密，還有一些區(qū)域沒有覆蓋銅，這樣生產(chǎn)出來的始極片存在飛邊毛刺。鈦板上形成的這些毛刺大多來自電解的前幾分鐘。由于毛刺的存在，彎曲試驗(yàn)的彎曲次數(shù)下降，始極片廢品率也隨之增加。這段時(shí)間里，當(dāng)始極片質(zhì)量出現(xiàn)惡化時(shí)，陽(yáng)極中的As/(Sb+Bi)克分子遠(yuǎn)低于2，大部分在0.3～1之間。用來生產(chǎn)始極片的電解液是一個(gè)獨(dú)立的循環(huán)系統(tǒng)，其電解液中的Sb含量達(dá)到0.65 g/L以上。

為了使始極片更均勻，加入了大量骨膠，這雖然可以減少毛刺，但彎曲測(cè)試結(jié)果還是不符合要求。

始極片的彎曲試驗(yàn)彎曲次數(shù)下降，表明始極片變脆，從而對(duì)吊耳的性能產(chǎn)生不利影響。很多吊耳在進(jìn)行沖壓和鉚釘時(shí)損壞，這導(dǎo)致始極片廢品率高，從而使經(jīng)濟(jì)效益下降。在陰極拍平時(shí)，吊耳也會(huì)損壞。這些損壞的始極片要用新的始極片替換，由于新?lián)Q的始極片沒有拍平，電解時(shí)會(huì)出現(xiàn)大量的短路現(xiàn)象。

2.2 陰極銅問題

電解精煉過程中，陰極與電解液接觸的表面會(huì)形成瘤子，漂浮的陽(yáng)極泥會(huì)在陰極頂端聚集。電解液中，由于陽(yáng)極的氧化作用，這種情況會(huì)變得更糟。含Sb高的一團(tuán)黑陽(yáng)極泥附著在陰極表面、漂浮在電解液中，在陰極頂端聚集生長(zhǎng)，導(dǎo)致電流效率降低。

在陰極頂端聚集生長(zhǎng)明顯的同時(shí)，陽(yáng)極也會(huì)產(chǎn)生大量的氣泡。陽(yáng)極的陽(yáng)極泥清理后，也會(huì)有大量的小氣泡產(chǎn)生，這些氣泡會(huì)將陽(yáng)極泥帶到電解液表面形成漂浮陽(yáng)極泥，漂浮陽(yáng)極泥中含Sb高。在陰極頂端聚集會(huì)導(dǎo)致短路，從而引起覆蓋層燃燒和導(dǎo)電棒彎曲等問題。

陰極呈現(xiàn)更多的瘤子。這些瘤子是因?yàn)殛?yáng)極泥附著在陰極表面造成的。

在陽(yáng)極周期的后期，出現(xiàn)殘極鈍化。此時(shí)陽(yáng)極殘缺更為明顯，由于陽(yáng)極表面積變小，導(dǎo)致電流密度增大。一般電解的電流密度為235 A/m2，鈍化明現(xiàn)時(shí)，電流密度增大到260 A/m2。

由于始極片吊耳變脆，鉚釘不良，導(dǎo)致有大量陰極板掉入電解槽中。陰極板的鉚釘不良會(huì)引起一系列問題，包括延長(zhǎng)出槽時(shí)間、受壓時(shí)的陰極掉落、制作始極片時(shí)的廢品率高以及車間產(chǎn)量低。

當(dāng)電解液中Sb增加時(shí)，堵塞的原料管道、物料返回管道以及陽(yáng)極泥管道的數(shù)量增加。由于結(jié)垢增多，使電解液的循環(huán)流速降低，臨時(shí)管道會(huì)增加，同時(shí)會(huì)這讓流速低或者停工的電解槽數(shù)量增加，由于沒有適量的添加劑和適當(dāng)?shù)臏囟龋a(chǎn)出來的陰極銅產(chǎn)品會(huì)有更多的質(zhì)量問題。

2.3 陽(yáng)極泥

陽(yáng)極電解28天后，將陽(yáng)極從電解槽里取出，將附著在陽(yáng)極板上以及電解槽底部的陽(yáng)極泥泵至陽(yáng)極泥處理工序。這些礦漿在大型儲(chǔ)槽中沉淀，上清液用葉濾機(jī)過濾，以確保沒有固體顆粒返回到電解精煉系統(tǒng)。當(dāng)電解液中有漂浮陽(yáng)極泥時(shí)，葉濾機(jī)澄清器會(huì)被固體顆粒堵塞，葉濾機(jī)過濾速度降低，導(dǎo)致整個(gè)陽(yáng)極泥的過濾時(shí)間延長(zhǎng)，進(jìn)而使電解車間的精煉時(shí)間減少。

當(dāng)陽(yáng)極發(fā)生鈍化時(shí)，得到的陽(yáng)極泥會(huì)發(fā)生變化，呈紅色并含有高達(dá)80%的Cu。處理這種紅色陽(yáng)極泥需高壓浸出，需加入更多的酸，從而使反應(yīng)溫度升高。由于放熱增多，浸出過程需要密切監(jiān)視。高壓浸出時(shí)多余的CuSO4需要單獨(dú)進(jìn)行處理，確保其從陽(yáng)極泥中除去。

3 試驗(yàn)

對(duì)質(zhì)量惡化的始極片進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)。為了更好的理解陽(yáng)極克分子比以及電解液中Sb含量的增加對(duì)產(chǎn)品的影響，進(jìn)行了4種不同情況下的試驗(yàn)。試驗(yàn)測(cè)試參數(shù)如下：

1.35高克分子比陽(yáng)極；

0.54低克分子比陽(yáng)極；

0.132 g/L低含Sb電解液及0.54低克分子比陽(yáng)極；

17.2 g/L高含As電解液及0.54低克分子比陽(yáng)極；

以上測(cè)試在精煉車間完成，利用車間自身的能源、循環(huán)系統(tǒng)、添加劑以及電極進(jìn)行測(cè)試。

將含Cu量低的冷卻電解液通過活性炭吸收裝置可以得到含Sb低的電解液，通過活性炭的吸收作用，冷卻電解液中的Sb含量能夠從0.490 g/L降至0.191 g/L?；钚蕴垦b置只在溫度為130 ℉(54.4 ℃)時(shí)才能正常工作，所以只有在冷卻條件下，低Cu電解液才能通過活性炭的吸收作用減少金屬鹽的沉積。除去Sb之后，往電解液中加水和CuSO4，增加溶液含Cu量，降低溶液酸度。

Sb含量較低的電解液中，加入As2O3，獲得含As高達(dá)17.2 g/L的電解液。

測(cè)試期間所得結(jié)果如表1所示。結(jié)果顯示：①高克分子比陽(yáng)極生產(chǎn)的始極片延展性更高；②當(dāng)陽(yáng)極克分子比低時(shí)，調(diào)整電解液組成對(duì)始極片的延展性沒有影響。

表1 測(cè)試結(jié)果

測(cè)試參數(shù)陽(yáng)極克分子比As/g·L-1Sb/g·L-190°彎曲次數(shù)平行彎曲次數(shù)高克分子比陽(yáng)極1.356.70.386.84.2低克分子比陽(yáng)極0.548.40.482.31.3含Sb低0.546.370.132.61.8含As高0.5417.20.161.41.0

4 低克分子比陽(yáng)極運(yùn)行情況

當(dāng)精煉過程中電解液含Sb較高時(shí)，以下措施對(duì)于電解精煉有利：

將吊耳沖壓彎曲成90°，可以減少吊耳沖壓失敗次數(shù)；

加入Avitone試劑有利于減少漂浮陽(yáng)極泥以及陰極瘤子；

在電解液溫度為150 ℉(65.6 ℃)時(shí)生產(chǎn)陰極銅或在152 ℉(66.7 ℃)時(shí)生產(chǎn)始極片有利于減少陽(yáng)極鈍化；

生產(chǎn)陰極銅時(shí)，保持電解液中含Cu量低于45 g/L可以減少陽(yáng)極鈍化；

添加骨膠使得電解液中骨膠與硫脲的比值從1∶1升高到3∶1可以減少陰極瘤子；

重新建立澄清系統(tǒng)，過濾陽(yáng)極泥處理工序返回的電解液，有助于減少漂浮陽(yáng)極泥；

用最少量絮凝劑，優(yōu)先作用于澄清系統(tǒng)；

取出含As高的陰極加入吹煉爐中，提高陽(yáng)極克分子比；

改進(jìn)電解液循環(huán)管道，用高壓水沖洗電解液給液及電解液返回管道，除去其中的結(jié)垢，每季度清洗一次管道；

增加對(duì)電解液循環(huán)的檢查；

為了將陰極瘤子減至最少，提高陽(yáng)極板和始極片的水平度和垂直度；

當(dāng)陰極頂端聚集生長(zhǎng)時(shí)，進(jìn)一步提升工作效率；

當(dāng)陰極頂端聚集生長(zhǎng)時(shí)，調(diào)低電解液濃度。

5 高克分子比陽(yáng)極運(yùn)行情況

為了調(diào)節(jié)熔煉產(chǎn)出陽(yáng)極的克分子比，在吹煉后期加入As，可以將陽(yáng)極克分子比從0.6以下增加至2以上，如圖2所示。伴隨這種變化，在高克分子比陽(yáng)極運(yùn)行的兩個(gè)月內(nèi)，電解液中Sb含量減少了68%。

圖2 陽(yáng)極克分子比和電解液中Sb含量隨時(shí)間變化圖

自從陽(yáng)極板中克分子比增大后，電解精煉廠的運(yùn)行情況如下：

陰極Cu產(chǎn)品外觀得到改善；

陰極瘤子減少；

陽(yáng)極氣泡減少；

陰極頂端聚集生長(zhǎng)消失；

始極片彎曲次數(shù)得到提高；

陽(yáng)極泥沉淀性能得到改善。

6 結(jié)論

在銅電解精煉過程中，陽(yáng)極所含雜質(zhì)會(huì)對(duì)始極片以及陰極產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。當(dāng)陽(yáng)極As/(Sb+Bi)克分子比太低時(shí)，厄爾巴索冶煉廠經(jīng)歷了嚴(yán)重的運(yùn)行困難。在測(cè)試期間對(duì)始極片進(jìn)行的彎曲測(cè)試結(jié)果顯示，當(dāng)陽(yáng)極克分子比不小于1.35時(shí)，對(duì)于提高始極片的質(zhì)量有幫助。當(dāng)電解液中Sb含量為0.132 g/L時(shí)，用克分子比為0.54的陽(yáng)極進(jìn)行電解，無法提高始極片的質(zhì)量。當(dāng)電解液中As含量為17.2 g/L，Sb含量為0.160 g/L，用克分子比為0.54的陽(yáng)極進(jìn)行電解，也無法提高始極片的質(zhì)量。提高陽(yáng)極板中的克分子比，能夠減少電解過程中遇到的很多問題。

略)

蘇平校對(duì)

The effects of high antimony in electrolyte Translated selectively by

LI Jun

An overview of the challenges encountered at the Freeport McMoRan El Paso Copper Refinery with higher concentrations of antimony electrolyte will be shared. The study will show negative effects on quality and productivity. Experimental work will utilize a test cell to study the effects on electrolytes by different Antimony, Arsenic concentration and anode molar ratio. Best practices will be shared for producing high quality cathodes while effectively managing the detrimental effects of higher antimony electrolyte.

copper; refinery; cathode; anode; antimony; electrolyte; impurities

李 俊(1990—)，男，湖南婁底市人，碩士，從事有色冶金設(shè)計(jì)工作。

2015-09-15

TF811

B

1672-6103(2016)01-0001-05