[发明专利]一种高效分离回收铜电解液中铜砷的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金工程和环境工程交叉领域，具体涉及一种高效分 离回收铜电解液中铜砷的方法。

背景技术

目前，铜冶炼行业采用火法熔炼-电解精炼的工艺来制取铜产品。 由于铜精矿中砷的伴生导致了电解液中含有约10g/L的砷，其严重影 响了电解精铜的质量和电极板的使用寿命，因此电解液在电解之前均 需净化。

传统的铜电解液净化方法是电积脱铜脱砷法，其被绝大部分冶炼 企业所采用。近年来，世界科研工作者在此基础上作了一些改进，如 连续脱铜脱砷电积法、周期反向电流电积法和极限电流密度电积法 等。虽具有较好的脱铜脱砷效果，但有如下不足：1)采用不溶阳极 电解，电流效率低，能耗高；2)当电解液中铜离子浓度减低至一定 值时，阴极会析出剧毒砷化氢气体；3)电积的过程中产生了大量的 黑铜泥，砷富集在其中，使得黑铜泥中砷含量达到40％，黑铜泥返回 火法熔炼回收铜的工序导致了砷在冶炼系统内恶性闭路循环富集，进 一步增大了处理成本，同时也造成了砷无法以产品形成开路。

此外，溶剂萃取法、离子交换法和化学沉淀法等也常被用来从电 解液中分离铜砷。尽管这些方法解决了部分问题，但仍旧存在不足： 如采用萃取法工艺流程长，萃取剂损失大；离子交换法交换容量有限， 效率低，且污染了电解液导致其不能回用；现有化学沉淀法后续工艺 长，过程难控制。此外，上述方法均有一些显著弱点，如处理成本高、 效率低、未有效形成砷产品开路等。

因此，在清洁生产要求日益严格的行业环境下，如何低能耗高效 的实现电解液中铜砷分离回收是企业迫切需要解决的难题。

发明内容

本发明针对目前铜电解液中铜砷分离能耗大、成本高、低效率和 砷无法资源化等缺陷，目的在于提供一种低能耗、高效分离回收铜电 解中铜砷的方法，其是通过将冶炼系统内产生的硫化砷渣经活化后加 入到电解液中再用超声波分散后调控反应参数从而达到铜砷分离回 收的目的。经本发明处理后，电解液中铜，砷分别以产品硫化铜和氧 化砷的形式回收，回收率均可达99％以上，且经本发明处理后的电解 液未引进有害杂质，最终可返回冶炼系统重复利用。

一种高效分离回收铜电解液中铜砷的方法，包括以下步骤：

1)将硫化砷或者冶炼系统内产生的硫化砷渣用机械球磨的方式进行 活化；

2)将活化后的硫化砷或者硫化砷渣加入到铜电解液中后用超声波分 散；

3)将步骤2)得到的铜电解固液混合液加热反应后过滤得到硫化铜 和滤液；

4)将步骤3)得到的滤液蒸发浓缩，将浓缩液冷却结晶后过滤得氧 化砷和浓缩滤液；

5)将步骤4)得到的浓缩滤液进行硫化沉砷，反应后过滤得到硫化 砷渣和净化后的铜电解液。

步骤1)中的硫化砷渣来源于冶炼企业用硫化法沉淀所得的含水 率为10％～60％砷渣，包括：污酸砷渣，电解废液砷渣中的一种或几 种；步骤2)中所述的铜电解液来源于铜冶炼行业火法熔炼-电解精 炼工艺中产生的电解液。

步骤1)中机械球磨的球料比为1:10～10:1，球磨转速为 100～600r/min，球磨时间为0.5～2h。

步骤2)中按摩尔比n(As)：n(Cu)为1～5:1的比例将活化后的硫 化砷或硫化砷渣加入到铜电解液中。

步骤2)中用超声波将活化后加入到铜电解液中的硫化砷渣分散 1～2h，超声的频率为15kHz～50kHz。

步骤3)中在25～80℃下反应0.5～3h后过滤得到硫化铜和滤液。

步骤4)将滤液蒸发浓缩至H₂SO₄浓度为700～900g/L。

步骤4)将浓缩液置于温度为15～40℃下冷却结晶1～3h后过滤得 氧化砷和浓缩滤液。

步骤5)将浓缩滤液按摩尔比n(S)：n(As)为1～10的比例通入 H₂S沉砷，在25～60℃下反应0.5～2h,过滤后得到硫化砷渣和净化后的 铜电解液。

步骤5)得到的硫化砷渣返回步骤1)重复使用。

本发明的优势：

1.硫化砷渣经过机械球磨活化后，大大提高了活化能，缩短了反应时 间和降低了反应温度，使得反应效率得到了大幅度提升。