铜电解液净化(purification of copper electrolyte)

脱除铜电解液中超量铜和其他杂质的过程，为现代铜电解精炼流程的重要组成部分。在铜电解过程中，阳极板中的铜和杂质不断溶解并在电解液中积累，而硫酸浓度则相对下降。为使电解液中各成分含量比例保持在规定的范围内，以确保电解铜产品质量，必须定期定量抽取部分电解液进行净化处理，然后返回电解生产系统。净液的方法有脱铜电解、生产硫酸铜、生产硫酸镍等。

脱铜电解 在直流电作用下，除去循环电解液中的过量铜和其他杂质的过程。所用阳极材料为铅基银(锑)合金，阴极为铜。主要电化学反应为：

CuSO₄+H₂O==Cu+H₂SO₄+1/2O₂

铅基合金阳极板在硫酸酸性电解液中电解时，在阳极放电生成的Pb²⁺极易氧化成Pb⁴⁺，后者的硫酸盐水解时生成PbO₂，此氧化物沉积在阳极表面上形成一层致密保护膜，使铅基合金阳极成为不溶性阳极。溶液中的Cu²⁺浓度随着Cu²⁺在阴极上的不断析出，而逐渐下降。当降到一定浓度时，溶液中的砷、锑、铋等杂质也会在阴极上析出而从铜电解液中除去。

脱铜电解按溶液中铜离子浓度和净液要求，可分为脱铜和脱铜脱杂质两个阶段。前阶段溶液含铜多于30g／L，阴极上可产出质量合格的电解铜；后阶段溶液含铜降到0.5g／L以下，阴极上除析出海绵铜和黑铜泥之外，还产生剧毒气体砷化氢，黑铜泥沉积于槽底，集中送熔炼处理。前阶段脱铜可在铜电解生产系统中进行，而后阶段脱铜脱杂质则必须在单独设备中完成。

按操作过程，脱铜电解又可分为间断式和连续式两种。前者简单易行，但杂质脱除率低；后者脱除率高，而脱铜诊!复杂。不论采用哪种方式，都要配置气体收集、处理相排放等防污染设施，保证操作环境和气体排放区砷化氢浓度符合国家规定的排放标准。

生产硫酸铜 包括蒸发浓缩、中和、冷却结晶、固液分离和干燥包装等过程。

蒸发浓缩 将需净化的铜电解液导入蒸发器内，在常压或真空条件下加热蒸发，浓缩溶液。

中和浓缩 液移入装有铜线、铜片一类纯铜料的中和槽内，或移入填有一定粒度铜粉的鼓泡塔中，在加热的同时，鼓入压缩空气，使铜料溶入溶液，进一步提高溶液中的铜离子浓度。

冷却结晶 利用硫酸铜溶解度随温度降低而下降的性质，将中和后液冷却，使硫酸铜结晶析出。冷却方式有自然冷却和机械搅拌间接水冷两种，前者产出的硫酸铜成大小不均块状，后者产品为均匀颗粒。

固液分离 常用离心机和抽滤盘来分离结晶硫酸铜和母液。离心机脱水效率高，不经干燥即可达到规定标准。

干燥 含大量夹带水分的硫酸铜需经过干燥，方法有回转窑干燥、带式干燥机干燥和气流干燥等。

用生产硫酸铜方法净化过的电解液含铜20～30g／L，可根据铜电解生产的要求或返回生产系统，或送脱铜电解作业进行深度脱铜脱杂质。硫酸铜的中国国家标准如表。

生产硫酸镍将脱铜后电解液蒸发浓缩，冷却结晶、离心分离，即可使镍以硫酸镍形式从电解液中脱去。