浸出预处理降低阳极泥含铜实践

1、浸出预处理降低阳极泥含铜实践摘要：本厂铜阳极电解精炼采用的是双向平行流电解工艺，其电流密度高，电 化反应快，同时产生的一价铜离子也较多。由于一价铜离子在溶液中的不稳定特 性，容易发生解离反应生成铜粉，这使得铜在阳极泥的损失增加，从而降低铜的 回收率，增加生产成本等。为降低铜在阳极泥中的损失，提高生产经济效益，有 必要将阳极泥中的铜予以回收利用，减少铜的损失。关键词：阳极泥；铜电解精炼；阳极泥预浸；回收利用；浸出率一、阳极泥的物相组成铜电解精炼的阳极板，是一种含有多种元素的合金，其一般杂质成分为金、 银、铂族元素、硫、砷、铅、铁、镍、氧等，这些杂质元素随电解的进行而进入 阳极泥或电解液中。在电解

2、过程中，各种金属杂质的行为主要是由它们本身的电 极电位及其在电解液中的溶解度决定。杂质元素除了行为决定它们在各电解产物 （如电解液、阴极铜、阳极泥等）间的分布关系外，还与它们在阳极板中的含量及 氧含量和电解工艺技术等条件有关。阳极泥的组分主要分为四类：一是比铜更负电性的，如铅、锡等，以硫酸盐 的形式沉淀进入阳极泥；二是比铜更正电性的，如金、银及铂族元素，一般以单 质金属细颗粒沉淀的形式进入阳极泥；三是氧、硫、硒、碲等化合物，直接进入 阳极泥；四是与铜电性接近的，如砷、锑、铋等，这类元素是否进入阳极泥主要 取决于它们的化合形式及电解液的物理性质、添加剂的使用等。因此，阳极泥的 物相十分复杂，但铜

3、在阳极泥的物相中主要呈金属铜（如阳极碎屑、阴极粒子、 铜粉）和氧化铜、氧化亚铜的粉末存在，部分与硒、碲、硫、砷、锑等结合阳极泥中的铜，如不加以回收利用，那么将使铜的损失量增加，不仅降低铜 的回收率，使生产成本增加，减少生产效益，也不利于资源的综合有效利用。不 仅浪费资源也不利于生态环境的保护，因此，阳极泥中的铜必须加于回收利用。 目前国内外处理阳极泥的方法主要有以下几种：（1）火法工艺：是最早用来处 理阳极泥的生产工艺流程。阳极泥经过脱铜、脱硒后，进行贵铅熔炼和氧化熔炼 产出合质金。（2）选冶联合法工艺：阳极泥经低温氧化焙烧、脱铜、脱硒后， 浮选出银精矿，银精矿经熔炼产出合质金，合质金再经电解

4、得到金、银产品。（3）全湿法或以湿法为主的工艺：湿法工艺与其它生产工艺相比，具有生产周 期短、金属直收率高，滞料少和环境污染小等优点。此流程可大可小，易于连续 化和自动化。流程中多以硫酸化焙烧-浸出铜银-氯化分金为主。以上阳极泥处理 的方法主要是以提炼贵金属为目的的，对于其原料中铜含量越少越好，且铜几乎 不计价。为提高我公司铜的综合回收率，减少铜在阳极泥中的损失，降低生产运 营成本和提高生产效益，因此阳极泥在压滤出售前，必须先用阳极泥预浸槽将阳 极泥中的铜浸出到电解液中加以回收利用。二、阳极泥酸浸出预处理的基本原理阳极泥酸浸出预处理，是向阳极泥浆料配入一定量含酸的二次脱铜（砷）终 液返回液，并

5、鼓入大量空气，阳极泥中的铜借助压缩空气中的氧，在高温的酸性 环境中发生化学反应，使铜氧化为可溶解的硫酸铜（CuSO4）。由于阳极泥物相组分 十分复杂，且铜除了以单质细铜粉存在于阳极泥外，还以不同的化合形式存在于 阳极泥中。因此，阳极泥浸出化学反应也十分复杂且反应速率不一。铜粉在有O2和H+的环境中可被氧化为CuSO4，反应为：CU+H2SO4+ O2=CuSO4+H2O。阳极泥中的Cu2O、Cu2SO4在O2和H+的作用下也发生反应：Cu2SO4+ O2+H2SO4=2CuSO4+H2O； Cu2O+ O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2。当溶液中 有足够的Fe3+存在时，可加速铜的氧化浸

6、出速率：Cu+Fe2（SO4）3=CuSO4+2FeSO4； Cu2O+Fe2（SO4）3+H2SO4=2CuSO4+2FeSO4+H2O 及 Cu2SO4+Fe2（SO4）3 =2CuSO4+2FeSO4。被还原的Fe2+离子在有氧的酸性溶液中可被氧化： 2FeSO4+H2SO4+ O2=Fe2（SO4）3+H2O得到了重复利用。当阳极板带入的S超标时， 阳极泥中以Cu2S形式存在的铜会增加，并且很难把铜浸出，从而增加铜在阳极 泥中的损失。上述化学反应在富氧、高酸、高温的情况下反应会加速，铜的浸出 率也会得到提高。由于铜粉和Cl-的存在，银几乎不进入溶液中，因为：Cl- +Ag+=AgCl&

7、 ； As2SO4+Cu=CuSO4+2Ag。三、实际生产中阳极泥酸浸出预处理的效果阳极泥酸浸预处理，是在加温常压环境中进行的。阳极泥通过浓密机浓缩后， 用渣浆泵打入预浸槽内，加入二次脱铜（砷）终液返回液（含酸在200g/L以上）， 按一定的液固比混合搅拌，通蒸汽并鼓入空气进行浸出。是利用二次脱铜（砷） 终液中的酸和空气中的氧，在高温的环境中，将铜氧化成可溶解的CuSO4进入电 解液而加以回收利用，从而达到提高铜的回收率，降低铜在阳极泥中的损失的目 的。本厂的阳极浸出生产工艺如下：按液固比1:1的体积进行浸出作业将二次脱铜（砷）终液返回液加到预浸槽内，一般加入量约9m3，再打入阳 极泥浆料约9

8、m3。充分搅拌，通入空气和蒸汽，空气阀门开度仅3丝左右（因阀 门没有刻度，故用阀门螺杆丝做作为阀门的调节依据），升温至70C左右，浸出 约1个小时。压滤时，物料温度仍保持在65C至70C，这样做的目的是尽可能 使Cu2+溶解到电解液中，减少因温度降低使硫酸铜结晶析出，影响浸出率。阳极 泥浸出前后的铜含量分别于见表一1和表一2。表一1阳极浸出预浸前含铜表一2阳极浸出预浸后含铜阳极泥浸出前，铜的平均含量超过了 20%，达到22.81%。这主要是因为阳极 泥未经过任何的处理，且压滤时温度低于50C，未通入蒸汽，温度较低且几乎不 停留在预浸槽内，而是直接压滤。在经过浸出处理后，阳极泥含铜平均值降到了

9、11.01%。阳极泥含铜经过浸出处理后有明显的降低，且降幅达到了 51.73%，说明 阳极泥浸出能降低铜的损失。按液固比2:1的体积进行浸出作业在鼓风量和浸出时间不变的情况下，将二次脱铜（砷）终液返回液改为10m3, 再打入阳极泥浆料5m3，充分搅拌。通入空气和蒸汽，升温至80C左右，作业方 法和浸出时间不变，压滤时温度仍维持在65C至70C。阳极泥浸出前后铜含量 分别见于表一3和表一4。表一3阳极浸出预浸前含铜表一4阳极浸出预浸后含铜阳极泥浸出前，铜的平均含量为21.08%。经过浸出处理后，阳极泥含铜平均 值降到了 5.68%，降幅达到了 73.06%，这充分说明阳极泥浸出率受到酸度、温度、

10、 时间的限制。比较这两个方案，方案2铜含量降幅比方案1提高了 41.23%。在作业环境、时间和作业方法不变的情况下，就能够将阳极泥含铜降到10% 以下，主要是因为液固比为2:1时，溶剂体积增加，硫酸铜得到充分的溶解且在 压滤时温度降低缓慢（浸出温度为80C，时间则立即压滤），能够最大限度的将硫 酸铜溶解到溶液中，减少在压滤过程中硫酸铜结晶析出；另外，由于酸液体积增 加，带入的酸也有所增加，且温度提高了 10C，这使反应较充分，硫酸铜的溶解 度也得到增加等。四、结论阳极泥物相成分十分复杂，当铜大量以Cu2Se、Cu2Te、Cu2S等化合物的形式 进入阳极泥时，在常压低氧低温的环境中，很难将铜浸出，这是导致铜浸出率低 的原因之一。阳极泥浸出需在含氧、高温的酸性溶液中进行，且随着酸、氧浓度 的增加，阳极泥中的铜氧化反应也较充分。所以当液固比为2:1时，浸出液中酸 的含量增加，同时溶剂体积扩大，溶剂体积的扩大和温度的升高降低了硫酸铜在 过滤过程中的结晶析出概率，所以阳极泥浸出基本能将铜的含量降至10%以下。 阳极泥酸性浸出是一个耗氧的过程，因此浸出时鼓入风量及