铜电解净液系统硫酸铜脱铜工艺改进
Total112No．62011
铜业工程总第112期2011年第6期
COPPERENGINEERING
铜电解净液系统硫酸铜脱铜工艺改进
徐媛卿，吴晓光
（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪335424）
摘
要：本文介绍了对铜电解液净化系统中硫酸铜脱铜工艺的改进，通过解决目前蒸发系统及冷却结晶工序
存在的问题，使得蒸发后液比重由1．39～1．41提高至1．41～1．43，滤液含铜由25．5g/l降至21．8g/l，有效提高了净液系统处理能力。
关键词：电解液；净化；硫酸铜；比重；结晶；真空蒸发中图分类号：TF811
文献标识码：B
文章编号：1009－3842（2011）06－0048－03
TheImprovementsofCopperRemovalProcessofCopperSulfate
InElectrolytePurificationSystem
XUYuan－qing，WUXiao－guang
（JCCGuixiSmelter，Guixi335424，Jiangxi，China）
Abstract：ThispaperintroducestheimprovementsoftheprocessofCuremovalfromCuSO4inthecopperelectrolytepurification
system．Andtheseimprovementssolvetheproblemsincurrentevaporationsystemandcoolingcrystallizationprocess，thespecificgrav-ityofevaporatedliquidisimprovedfrom1．39～1．41to1．41～1．43，coppercontainedinfiltrateisreducedfrom25．5g/lto21．8g/l，whicheffectivelyimprovestheprocessingcapacityoftheelectrolytepurificationsystem．
Keywords：electrolyte；purification；CuSO4；specificgravity；crystallization；vacuumevaporation
1引言
序由真空蒸发、水冷结晶、真空过滤等部分组成，主
大部分脱除电解液中的铜，要作用是生产粗硫酸铜，
获取富集浓缩砷、锑、铋、镍等杂质的滤液，为后续电
积脱铜脱杂做准备。
粗硫酸铜工序工艺流程如图1所示。“硫酸铜滤液含铜”对净液系统来说是一项十分重要的工艺参数。不仅能反映蒸发→结晶→离心（一次脱铜）工序的工序质量和脱除效果，同时也决定了脱铜槽面（二次脱铜）脱铜槽的开动数量和砷、锑、铋等杂质的脱除效率。
在铜电解精炼过程中，电解液的成份不断地发
生变化，铜离子浓度不断上升，杂质也在其中不断积累，而硫酸浓度则逐渐降低。为了保证电解出合格的阴极铜，必须根据阳极板的杂质成份，结合电解液杂质极限浓度，抽取一定量的电解液进行净化
［1－3］
。
2
图1
粗硫酸铜工序工艺流程
降低滤液含铜的意义
江铜集团公司贵溪冶炼厂电解车间电解液净化系统是1985年从日本住友公司引进的，它由粗硫酸2005年增加了冷铜工序、电积脱铜脱杂工序组成，
［4－5］
，冻结晶法生产粗硫酸镍工序其中粗硫酸铜工
根据诱导法脱杂工艺理论并结合生产实践发现，
当滤液含铜在28g/l以上时，脱铜槽单系列流量必须等
3
于或小于1m/h才能确保脱杂效果，单系列可开动流
量随着滤液含铜的降低而增大，当滤液含铜在22g/l以
3
单系列流量开至1．4m/h同样能够满足脱杂要下时，
收稿日期：2011－07－25
作者简介：徐媛卿（1979－），女，江西贵溪人，主要从事铜电解精炼技术管理工作。E－mail：zhaoht1981@yeah．net
48
徐媛卿，等：铜电解净液系统硫酸铜脱铜工艺改进
3
在浓缩至比求。以2008年平均净液量550m/d计算，3
重为1．42的情况下，过滤后约有滤液220m/d，滤液含3铜平均27g/l，单系列流量1．1m/h，需开动脱铜槽8．3系列；假如可将滤液含铜降至22g/l以下，单系列流量
3
只需开动6．5系列就可满足生产需就可开至1．4m/h，
2011年第6期
表1
2008年脱铜槽As脱除率变化情况月份表2
1
2
3
4
5
6
7
8
9101112
As脱出率/%[***********]555861
2008年脱铜槽开动数变化情况月份开动系列数
16
26
36
47
57
67
78
88
91011128
8
7
6
要。同样的净液量可少开动2系列脱铜槽，不仅减少
了槽面作业量同时每年可节约电费约80万元，节约铅阳极184块，约56万元。
另外，滤液含铜高，会造成下道工序的脱铜除杂效率下降，影响净液系统的净化效率，为保证铜电解精炼工序电解液杂质稳定，必须增加净液脱铜槽开动数，这样不仅增加了净液系统的生产运行成本，也增加了职工的劳动强度。因此降低硫酸铜滤液含铜无论是对生产操作还是对节能降耗来说，都具有重要意义。
4影响滤液含铜的因素
从结晶原理可知：滤液含铜量的高低取决于硫
酸铜结晶率，结晶率越高，结晶析出的硫酸铜量越多，相应的滤液中的含铜量也越低。而结晶率的高低取决于蒸发后液比重、结晶槽机械搅拌速度、结晶结晶终点温度等因素。从对滤液含过程冷却速度、
正是因为季节性气温铜及相关数据分析我们发现，
变化影响了蒸发系统的比重以及结晶工序的结晶效
果，并最终导致滤液含铜随气温升高而升高。4．1
季节性气温变化对蒸发后液比重的影响
蒸发过程中，冷水池中的水经蒸发喷射器循环
［6］
3
3．1
优化前滤液含铜及脱铜脱杂生产情况
优化前滤液含铜情况
2008年对每天的滤为准确掌握滤液含铜情况，
液含铜情况进行了跟踪，统计得出了每月平均滤液含铜，统计结果如图2所示
。
使蒸发釜内产生真空负压，降低溶液沸到热水池，
点。热水池中的水经换热器与冷却塔循环水换热后返回冷水池。若蒸发循环水温度过高，会造成蒸发釜内真空度差，从而影响到蒸发后液的比重。蒸发循环水水温高低取决于环境温度、冷却塔冷却能力、进入水池热量、热水池开路热水量。具体表现在：（1）气温升高影响了蒸发造真空喷射循环水水池的自然散热效果，造成水温上升。
图22008年1～12月滤液含铜（g/L）
（2）气温升高影响了循环水池池水冷却系统的冷却效果，加上现有热水池冷却换热泵换热能力不足，造成水温进一步上升。冷水池水温高造成蒸发真空度差，溶液的沸点升高，蒸汽消耗增加，带入水池的热量增加，造成水池水温进一步升高，水温升高反过来又影响真空度，形成恶性循环。（3）各生产工段蒸汽冷凝水通过管道集中到蒸
气温高，管道散热效果差，发循环冷水池综合利用，
进入水池的热量高，造成冷水池水温上升。
（4）各工段生产用热水取自于蒸发循环水池，由ISA法系统使用热水取自于蒸发于以前管道布局问题，冷水池，造成冷水被消耗而热水不能最大限度开路。4．2
季节性气温变化对结晶工序结晶效果的影响
结晶过程中，冷却循环水通过泵送至结晶槽内
根据统计结果得出：2008年全年平均滤液含铜25．5g/L，最低在2月，为22．1g/L，最高在8月，为28．8g/L，滤液含铜随季节变化呈现出较明显的变化1～3月、11～12月气温较低，规律，滤液含铜也较低，随着气温升高，滤液含铜也不断上升，在最热的8～9月达到顶峰。3．2
受滤液含铜影响脱铜槽As脱除率变化情况2008年脱铜槽As脱除率见表1所示。由表1可以看出，随着滤液含铜的升高，砷脱除率逐渐降低。3．3
受滤液含铜影响脱铜槽开动系列数变化情况2008年开动的脱铜槽数量见表2所示。由表2可以看出，随着滤液含铜的升高，脱铜槽开动数也在相应的增加。
对结晶槽内的蒸发后液进行冷却降温，然后外水套，
经结晶槽上沿溢流口溢流至集水槽进入回水管，经
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Total112铜业工程总第112期
冷却塔冷却后返回水池。若冷却循环水温度过高，会造成冷却速度慢、规定结晶时间内终点温度偏高，使结晶率下降，导致滤液含铜高。具体表现在：
（1）气温升高影响了冷却塔冷却效果，造成结晶槽冷却循环水水温上升。
（2）结晶槽冷却水回水经集水槽靠自重自然回流，水量大时会出现回水不盈而满出，导致冷却水水温高时无法通过加大循环流量来提高冷却效果，同时也造成冷却塔能力的浪费。
6
6．1
优化后的效果与经济效益
优化后的效果
（1）改进后蒸发循环水温度同比降低了7～12℃，如图3所示。
5
5．1
优化措施
提高冷却塔冷却能力
（1）对使用多年的蒸发及结晶槽冷却水系统冷
图3
2008、2009年各季度蒸发循环水温度（℃）
却塔进行检修：疏通布水管道，使水流更通畅；将布水器布水方式由垂直线性布水改为喷射口带挡板四
周散射布水，使水束更小更均匀；更换塔内填料，使导流及空气流通更好。
（2）提高通风量。在现有条件下，通过适当提高风机转速、调整风叶叶片安装角度的方法，提高了通风量。5．2提高蒸发热水池换热泵能力
经过对热能收支平衡的计算，发现蒸发循环水冷却用板式换热器还有一定的富余能力，可以增大水池换热泵能力，提高换热流量加以充分利用。将两台32kw换热泵更换为3台75kw（两开一备）后，换热流量提高了一倍，保证了所有热水全部经换热器换热后进入冷水池。5．3
增设冷凝水槽
将蒸发器冷凝水集中收集到冷凝水槽，直接输送
3
到各用水点。每天可减少约200m的高温冷凝水进入水池，既稳定了水池水温，又可将高温热水充分利用。5．4增加热水消化量
将ISA系统热水供水泵取水管由冷水池改为热
3
水池，每天增加热水消耗量200m以上，有效减少了冷却系统负荷。
5．5减少进入冷水池的热量
将各工段蒸汽冷凝水由进冷水池改为进热水池，经冷却系统冷却后参与循环，降低冷凝水对冷水池水温的影响。
5．6改进结晶槽冷却循环水循环方式
取消结晶槽冷却水回水集水槽，将半封闭式管路改为全封闭管路，通过循环水泵强制循环，提高冷却水流量，改善冷却效果。50
（2）改进后，结晶槽冷却水夏季水温由原来的
冬季水温由23℃降至13℃，最高34℃降低至26℃，
确保了结晶终点温度的控制。
经上述工艺改进后，蒸发后液比重得到稳定和提高，从原来1．39～1．41提高到1．41～1．43；滤液
年平均值由2008年的25．5g/L含铜得到显著降低，
降至2009年的21．8g/L。6．2优化后的经济效益
（1）电耗大幅下降：由于脱铜槽利用率提高，2009年比2008年平均减少1．5系列的脱铜槽，共节约直流用电180余万度，电费60余万元。
（2）脱铜槽开动数减少，相应减少了材料备件消耗，仅铅阳极一项每年就节约近20万元。
7结语
工艺优化完成后，经有效降低了滤液含铜，减轻了脱铜工序的生产负荷。近一年的生产实践证明，贵冶电解车间净液系统的净液能力得到了较大的提
滤液含铜量的有效降低，确保了阴极铜质量，节高，
达到了节能降耗的目的。约了生产成本，参考文献
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