【摘要】：誘導(dǎo)法脫雜是銅電解液凈化較為有效的方法,但對于高雜銅電解液凈化,存在脫雜率低、凈化量大、電耗大、雜質(zhì)無法開路等缺點。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,開展了銅電解液共沉淀脫雜技術(shù)和機理研究,揭示了Sb_2O_3共沉淀法凈化銅電解液和Sb_2O_3再生的機理,試驗探索了較佳工藝條件,為銅電解液凈化提供了理論依據(jù)和有效手段。主要研究內(nèi)容如下:(1)開展了Sb_2O_3共沉淀法凈化銅電解液小試和半工業(yè)試驗,結(jié)果表明,Sb_2O_3共沉淀法是一種有效的高雜銅電解液凈化方法,其固液比對凈化效果的影響因素最大,反應(yīng)溫度次之;并在固液比10 g/L、反應(yīng)時間90 min、反應(yīng)溫度85℃和攪拌速度300 rmp的條件下,砷銻鉍的脫除率分別達(dá)到45.33%、44.93%和66.90%,雜質(zhì)濃度均低于生產(chǎn)控制值;半工業(yè)試驗進(jìn)一步驗證了實驗室小試的結(jié)果,凈化后液可直接返回電解工序。(2)采用ICP-MS、XRD、SEM-EDS、TG/DTA和激光粒度對凈化渣進(jìn)行了表征,再結(jié)合砷銻鉍在銅電解液中的物質(zhì)形態(tài),結(jié)果表明,在銅電解液Sb_2O_3自凈化過程中砷銻鉍離子共沉淀生成了以AsSbO_4、SbAsO_5、Sb_2O_4、Bi SbO_4為主要成分的青黃色沉淀,進(jìn)而從銅電解液中分離出來。(3)基于凈化渣的熱分解行為,分析了從凈化渣中再生Sb_2O_3的機理。采用兩次焙燒工藝可以從凈化渣中再生Sb_2O_3的同時,將As和Bi分別以As_2O_3和Bi_2O_3分離富集,是一種較好的從凈化渣中再生Sb_2O_3的方法,可避免酸浸或堿浸再生工藝中流程長、試劑消耗量大等缺陷。(4)在氬氣氣氛(0.10 L/min)中采用兩次焙燒對凈化渣中的砷銻鉍進(jìn)行分離富集,并在一次焙燒溫度、時間分別為800℃、2 h,二次焙燒溫度、時間分別為1200℃、2 h的條件下,實現(xiàn)了砷銻鉍的深度分離及Sb_2O_3的再生,砷銻回收率、純度均達(dá)到98.50%以上,且再生Sb_2O_3凈化銅電解液的效果穩(wěn)定,凈化效果與原料Sb_2O_3的基本一致。并通過對焙燒過程各產(chǎn)物表征,分析了凈化渣焙燒過程物相的變化規(guī)律及砷銻鉍的走向,結(jié)果表明,一次焙燒中AsSbO_4(700℃)、SbAsO_5(800℃)熱分解生成As_2O_3(g)、Sb_2O_4;二次焙燒中Sb_2O_4(1150℃)、BiSbO_4(1200℃)熱分解生成Sb_2O_3(g)、Bi_2O_3,從而實現(xiàn)了凈化渣中的砷銻鉍開路。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TF811
【圖文】：

圖 1.1 銅電解中雜質(zhì)砷銻鉍的走向1.3 銅電解液凈化技術(shù)研究傳統(tǒng)銅電解液凈化工藝[17]分為三大部分：1、生產(chǎn) CuSO4·5H2O 或電積生產(chǎn)陰極銅，從電解液中回收部分銅；2、脫除電解液中的 As、Sb、Bi，使它們電解沉積到不純的陰極中去；3、濃縮脫銅后液，使 Ni、Fe 等以硫酸鹽的形式結(jié)晶析出。銅電解液凈化一般情況都泛指脫除電解液中的 As、Sb、Bi，因為它們對陰極銅的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益有著更直接的影響。1.3.1 傳統(tǒng)銅電解液凈化技術(shù)（1）電積法電積脫銅脫雜法[18,19]是利用銅離子在不同濃度下的析出電位的差異來凈化除雜，隨著電解過程的進(jìn)行，當(dāng)銅離子濃度降低到一定值時，雜質(zhì)離子會在陰極[20]

圖 1.2 砷化氫產(chǎn)生量與銅、砷離子濃度的關(guān)系銅電解液凈化工藝的研究和關(guān)注，發(fā)現(xiàn)旋流電積[30,31]是一度溶液的方法，具有流程短、脫雜率高、能耗低等特點，技術(shù)。其能夠?qū)τ袃r金屬進(jìn)行選擇性電積，比較適合于冶屬離子進(jìn)行剝削、低濃度溶液、成分復(fù)雜溶液的選擇性電的電積法相比較，其可以在更低的濃度下進(jìn)行金屬的生產(chǎn)屬離子理論析出電位的差異，通過電化學(xué)理論，電位較正析出，傳統(tǒng)電積的電解液是緩慢流動或停滯在槽體內(nèi)，而流來消除濃差極化等對電解過程的不利因素，能將電解液/L 以下[32]。、吸附法是根據(jù)電解液中 As、Sb、Bi 等雜質(zhì)離子的化學(xué)性質(zhì)，生解度很小的沉淀物或吸附在沉淀物來實現(xiàn)脫雜的目的。[33-35]使電解液中的 Sb、Bi 共沉淀，其中對 Bi 的脫除效

圖 1.3 工藝流程圖[51] 銅電解自凈化踐證明，當(dāng)銅電解液中砷含量較高時，尤其是當(dāng)其濃度達(dá)到 11 g/L就會相對較低；當(dāng)銻鉍含量較高時，砷的濃度也會相對較低。因此、Sb、Bi 在一定條件下可以發(fā)生共沉淀反應(yīng)，生成溶解度很小的O4、BiAsO4、AsSbO4和 BiSbO4)進(jìn)入陽極泥而提出的一種新的凈化液自凈化[17,52-54]中指的是通過調(diào)節(jié)電解液中 As、Sb、Bi 的含量和同形態(tài)、濃度的砷銻鉍離子發(fā)生共沉淀反應(yīng)沉入槽底，保證了正常和陰極銅質(zhì)量。銅電解液自凈化與傳統(tǒng)凈化技術(shù)相比，自凈化技術(shù)新的雜質(zhì)、除雜全面、除雜效率高且能耗低等優(yōu)點。針對銅電解液研究，近年研究主要是王學(xué)文和肖發(fā)新等補充了銻酸鹽[55,56]、砷銻鹽[58,59]體系的機理，但各物質(zhì)的物化性質(zhì)、熱力學(xué)數(shù)據(jù)仍有待廣大充完善。

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本文編號：2801602