[发明专利]一种基于定向晶型调控的铜电解液沉淀分离砷的方法

说明书

本发明公开了一种基于定向晶型调控的铜电解液沉淀分离砷的方法，根据铜电解液中的As/(Bi+Sb)和Bi/Sb摩尔比来调整铜电解液中的离子浓度、pH以及Eh进行沉淀反应，使得铜电解液中的As与Sb、Bi反应生成晶态的含砷沉淀颗粒。本发明通过调整铜电解液中的离子浓度、溶液pH以及溶液Eh(氧化还原电位)相关性质来诱导电解液中的砷与锑、铋反应生成晶态的含砷沉淀颗粒，从而使得电解液净化过程中固‑固(晶态含砷沉淀颗粒‑其他晶相阳极泥)分离易于进行。

技术领域

本发明属于有色金属湿法冶金过程中铜电解液的除杂净化领域，具体涉及一种基于定向晶型调控的铜电解液沉淀分离砷的方法。

背景技术

铜电解精炼过程中，用作阳极的阳极铜一般是通过火法冶炼得到的粗铜。粗铜中往往含有多种杂质，这些杂质在电解精炼过程中会随着阳极铜一起被电溶解进入到电解质。由于这些杂质的电化次序及其在电解液中的可溶性不同可将他们分为：第一类杂质：电位比铜正，如Au,Ag,Pt等，电解过程中不溶解，以沉淀的形式进入阳极泥；第二类杂质：电位比铜负，如Zn,Fe,Ni,Pb等，随铜一起溶解进入电解液，然后与电解液发生反应生成难溶物进入阳极泥；第三类杂质：电位与铜接近但比铜负，As,Sb,Bi.既能与铜一起进入电解液，又能随铜离子在阴极上析出，容易形成漂浮阳极泥；第四类杂质：非金属元素，如O,S,Se,Te等，不发生电化学溶解进入电解液，大部分存在于阳极泥中。其中第三类杂质会造成电解精炼过程中污染阴极铜产品的问题：：1、第三类杂质易形成尺寸较小的絮状物(漂浮阳极泥)，在电解精炼过程中易悬浮在电解质溶液中难以被沉淀分离，并且容易粘附在阴极铜表面。；2、通过电化学反应，与铜一起沉积在阴极板上。现有关于铜电解液中的砷、锑、铋等杂质去除净化的研究大多集中于如何提高电解液中杂质的去除效率，却忽略了砷对环境的危害。电解液净化处理过程中砷、锑、铋杂质反应形成的As-Sb-Bi-O无定型沉淀相会带来一系列的问题，这些无定型的含砷非晶相非常容易包裹在其他类杂质的阳极泥表面难以被分离，从而造成收集的阳极泥中含砷量过高，并在随后一系列湿法、火法贵金属提取过程中释放，危害厂房设备、工人健康和生态环境。此外，砷是一种毒性极强，生态危害性极大的物质，对环境和人体健康造成极大威胁。因此，有必要开发一种环境友好，工艺简单，操作灵活且能解决电解液净化过程中因生成无定型含砷沉淀带来的固-固分离问题的电解液净化方法。

发明内容

针对As、Sb、Bi杂质形成的无定型含砷沉淀易造成电解液净化过程中固-固(无定型含砷沉淀-其他晶相阳极泥)分离难的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于定向晶型调控的铜电解液沉淀分离砷的方法，通过调整铜电解液中的离子浓度、溶液pH以及溶液Eh(氧化还原电位)相关性质来诱导电解液中的砷与锑、铋反应生成晶态的含砷沉淀颗粒，从而使得电解液净化过程中固-固(晶态含砷沉淀颗粒-其他晶相阳极泥)分离易于进行。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于定向晶型调控的铜电解液沉淀分离砷的方法，根据铜电解液中的As/(Bi+Sb)和Bi/Sb摩尔比来调整铜电解液中的离子浓度、pH以及Eh进行沉淀反应，使得铜电解液中的As与Sb、Bi反应生成晶态的含砷沉淀颗粒，其具体调整方式为：

当As/(Bi+Sb)≥2且Bi/Sb≤1时，无需调整铜电解液pH和Eh，仅加入与铜电解液中同等Sb量的Sb(Ⅴ)；

当As/(Bi+Sb)≥2且Bi/Sb1时，调整铜电解液pH至0～0.2，Eh至0.7～1V。

进一步地，所述铜电解液是铜电解精炼过程中产生的电解液。

需要说明的是，当铜电解液中As/(Bi+Sb)的摩尔比小于2时，砷对电解过程不产生影响，无需进行除砷，因此本发明不作说明。

进一步地，所述Sb(Ⅴ)是将Sb₂O₃通过H₂O₂氧化，使得Sb(Ⅲ)氧化成Sb(Ⅴ)而得。