專利名稱：硫化銅礦直接電解制取電解銅的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)和冶金領(lǐng)域。
從硫化銅礦制取商品電解銅、工業(yè)方法多采用火法生產(chǎn)。為改善火法生產(chǎn)的環(huán)境污染，研究出多種濕法生產(chǎn)金屬銅的工藝。中國冶金研究總院在《有色金屬(冶煉》》1981年第6期發(fā)表了經(jīng)改進的Dextec一步煉銅法。這種方法，由于陰極液質(zhì)量得不到保證以及未報道使用隔膜的性能，因而亦只能得銅粉。該方法的不足之處是(1).黃銅礦預(yù)處理只為了適當提高Cu+的濃度，避免陽極液直接循環(huán)到陰極區(qū);
(2).陰極液含鐵量高，Cu+/ΣCu比例低，陽極室Cu2+可滲透到陰極室;
(3).不能直接獲取電解銅。
中國貴州工學(xué)院在《有色金屬(冶煉)》1981年第3期上發(fā)表的“含砷銅精礦濕法冶金新工藝的研究”，雖然在陰極室獲得電解銅，但由于采用石棉隔膜避免不了雜質(zhì)陽離子向陰極擴散，因而電解銅質(zhì)量只能達GB466-82二級電銅標準，同時，電解時陽極室只用于CuCl2浸出劑再生，且浸出設(shè)備昂貴。
本發(fā)明的目的是提供一種既無污染，又能直接從硫化銅礦制取電解銅，而流程短，成本低的新工藝、新方法。
本發(fā)明的特征是用氯鹽溶液還原浸出硫化銅礦中部分銅鹽，其余的銅在特殊結(jié)構(gòu)的電解槽陽極區(qū)被電氯化浸出，而在陰極區(qū)同時電積，以制取符合GB466-82要求的一級電解銅。
本發(fā)明適宜處理粒度小于0.88mm，含Pb≯20%，Zn≯5%、As≯1.0%的各種硫化銅礦。
本發(fā)明的制取方法是將硫化銅礦先在裝有氯鹽溶液的還原槽中進行還原，將溶液放入電解槽的陰極區(qū)，電積產(chǎn)生電解銅;將還原槽中產(chǎn)生的礦渣放入盛有氯鹽溶液的電解槽陽極區(qū)進行浸出，產(chǎn)生陽極液和渣、再將陽極液回還原槽中重復(fù)上述過程。其主要化學(xué)反應(yīng)(原粒礦物以輝銅礦為例)如下
還原浸出在呋喃玻璃鋼襯里的流態(tài)化攪拌槽中進行，蒸汽加熱，根據(jù)原料品位的不同，浸出劑主要成分為Cu2+60～90g/L，F(xiàn)e3+8～12g/L，Cl-150～350g/L，H+0.3～0.8mol/L;浸出溫度80～110℃，液固比3～8∶1浸出終酸調(diào)節(jié)PH＝1.5～3.0。還原礦漿趁熱過濾，并用的熱的酸性氯鹽溶液逆流洗滌濾渣。洗水回收鐵和二氯化鈣，濾渣加入電解槽陽極區(qū)，還原溶液加入陰極室。
電解槽用離子交換陰膜隔離陽極區(qū)和陰極區(qū)，材質(zhì)為呋喃玻璃鋼，結(jié)構(gòu)如附

圖1所示?？梢愿鶕?jù)生產(chǎn)規(guī)模將單體電解槽組合成所需的系列。陽極室礦漿用射流式泵攪拌，蒸汽加熱。
圖1為硫化銅礦直接電解槽，它由呋喃玻璃鋼槽(1)，陽極室(2)，膜架(3)，陰極室(4)離子交換陰膜(5)，溢流管(6)，進液管(7)，射流攪拌器(8)所組成。
根據(jù)原料性質(zhì)的不同，陽極室電氯化浸出的技術(shù)條件為L/S＝4～8，H+0.5～1.0mol/L，Cl-150～250g/L，用石墨陽極，Dλ＝150～350A/m2。渣含銅低于0.5%，總浸出率均大于98.5%。
還原液在陰極室的技術(shù)條件為ΣCu25～110g/L，Cu+/ΣCu＞90%，F(xiàn)e2+＜8g/L，Dk＝100～159A/m2，V槽＝1.2～1.8V，用始極片作陰極。電解銅表面致密、光亮、化學(xué)成分達GB466-82一級標準，陰極電流效率85～90%，直流電耗600～900kwh/tCu。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，有以下優(yōu)點(1).直接采用電解時石墨陽極上產(chǎn)生的氯氣作氯化劑，氯化電位高，渣含銅易降至0.5%以下，同時無浸出劑的再生過程;
(2).由于采用電阻小，選擇透過性能好的離子交換陰膜的隔膜，可保證陰極室直接電積一價銅獲得電解銅產(chǎn)品。
(3).還原時調(diào)整PH同時除Fe、As，然后酸洗讓Fe、As開路，保證了陰極液的質(zhì)量。
(4)工藝流程簡單，電積一價銅的同時利用了陽極能耗，綜合能耗低。
(5)一種具有特殊結(jié)構(gòu)的電解槽及其合理組合，以及耐酸、耐溫、強度好的隔膜材料的使用，解決了工業(yè)化的設(shè)備問題。
實例1取含Cu29.8%、Fe22.15%、S30.18%、粒度小于0.088mm的硫化銅精礦300g，用組成為Cu2+72.5g/L、Fe3+10.2g/L，Cl-287g/L、H+0.5mol/L的氯鹽浸出劑(相當陽極區(qū)電氯化浸出液之成分)，在2L三口燒瓶內(nèi)還原，控制溫度103±1℃，L/S＝5，還原液過濾后加入陰極區(qū)。洗滌后的還原渣加入陽極區(qū)浸出，浸出條件L/S＝5，Cl-287g/L、H+0.5mol/L，Dλ205A/M2，溫度80±2℃;陰極區(qū)電積的條件是Dk＝120A/m2，槽電壓1.3～1.7V，時間24h后，陽極區(qū)渣含銅經(jīng)分析達0.43%，陰極得電解銅89g(除掉始極銅片重量)，表面致密光亮，化學(xué)成分達GB466-82中一級電解銅標準，99.96%Cu，陰極電流效率86.37%直流電耗733kwh/tCu。
實例2，取含Cu12.38% pb17.45%、Zn4.5%，S22.08%的多金屬硫化銅礦300g，粒度小于0.088mm，用組成為Cu2+64.30g/L，F(xiàn)e3+8.33g/L、Cl-218g/l，H+0.3mol/L的氯鹽浸出劑液經(jīng)冷卻結(jié)晶分離出pbCl2固體后送入電解槽之陰極區(qū);還原浸出渣送入電解槽之陽極區(qū)浸出條件為L/S＝6，Cl-218g/L，H+0.3mol/L，Dλ155A/M2，溫度78±1℃;陰極區(qū)電積條件為DK＝90A/M2，槽電壓1.1～1.5V，時間24h，其結(jié)果陽極區(qū)渣含銅Cu0.47%，陰極得電解銅36.96g(除去始極銅片量)，表面致密光亮，化學(xué)成分達GB466-84中一級電銅標準，99.95%，陰極電流效率88.4%，直流電耗620kwh/tCu。
權(quán)利要求
1.一種濕法冶金制取電解銅的方法，由直接電解一步完成，其特征在于i)硫化銅礦先在裝有氯鹽溶液的槽中進行還原，濾出礦渣和溶液兩部分產(chǎn)品；ii)將還原槽中產(chǎn)出的溶液放入電解槽的陰極區(qū)、電積產(chǎn)生電解銅，同時將槽中產(chǎn)出的礦渣放入盛有氯鹽液的電解槽陰極區(qū)進行浸出；iii)將電解槽陽極區(qū)產(chǎn)出的浸出液重復(fù)上述步驟。
2.如權(quán)利要求1所述的濕法冶金制取電解銅的方法，其特征在于控制電解的技術(shù)條件為ⅰ)陽極區(qū)L/S＝4～8，H+0.5～1.0mol/L，Cl-150～250g/L，石墨陽極，DA＝150～350A/M2;ⅱ)陰極區(qū)ΣCu25～110g/L，Cu+/ΣCu＞90%，銅片作陰極，Dk＝100～150A/m2，
＝1.2～1.8V。
3.一種實現(xiàn)權(quán)利要求1、2所述濕法冶金制取電解銅的方法的電解槽，其特征在于ⅰ)所述電解槽的陽極區(qū)和陰極區(qū)之間采用離子交換陰膜予以隔離;ⅱ)在所述電解槽的陽極區(qū)的底部設(shè)置有射流攪拌器。
全文摘要
各種銅礦直接電解制取電解銅屬于化學(xué)和冶金領(lǐng)域。其特征是陽極區(qū)利用還原后液電氯化浸出銅礦，并在陰極區(qū)同時電積產(chǎn)出符合GB466—82標準的一級電解銅。本發(fā)明利用一種特殊結(jié)構(gòu)的流態(tài)化電解槽可處理單一硫化銅礦，復(fù)雜銅礦及含鉛鋅較高的多金屬硫化銅礦，其生產(chǎn)流程簡單，綜合能耗低，無污染，并易于工業(yè)實施。
文檔編號C25C1/12GK1094460SQ9310476
公開日1994年11月2日 申請日期1993年4月24日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月24日
發(fā)明者張元福, 樊遠鑒, 王紹和, 陳家蓉 申請人:王紹和