[发明专利]一种废杂铜直接电解的方法

说明书

本发明公开了一种废杂铜直接电解的方法，它包括以下步骤：（1）、采用非导电型阳极框，该阳极框以铜片为导电材料，废杂铜装入铜片两侧，非导电型阳极框担于导电棒上，用永久性不锈钢阴极板作为阴极，用酸性硫酸铜溶液作为电解液；（2）、向电解槽中加入明胶、蛋白粉、硫脲、阿维通及添加剂A作为电解添加剂；（3）、进行电解，非导电型阳极框中的废杂铜不断溶解，在不锈钢阴极沉积得到A级铜标准的电解铜。本发明的有益效果是通过电解添加剂的优化改进和电解过程电解液过滤质量的控制，并采用双喷射流协同底部进液方式，消除浓差极化，大幅降低电解槽电压及电解铜杂质含量，从而提升电解铜产品质量，提高电解产品的经济附加值。

技术领域

本发明涉及再生资源循环利用领域，尤其涉及废杂铜直接电解的方法。

背景技术

目前再生铜常规采用的方法是废杂铜先经火法熔炼铸成阳极板，然后电解精炼成电解铜。废杂铜的火法熔炼一般采用二段法，即先经鼓风炉还原熔炼或转炉吹炼，再经反射炉精炼成阳极铜。而为数众多的企业则是利用简单的生产工艺，如冲天炉、小反射炉等，进行废杂铜的熔炼回收，所得产品大多数为粗铜（俗称黑铜）；由于技术装备落后，不但能耗大、资源回收利用率低，而且对环境造成了极为严重的污染。由此可见，用火法冶金处理废杂铜工艺有以下缺点：（1）工艺流程长，需要熔炼和精炼过程；（2）能耗高，成本高；（3）金属回收率低，火法过程会产生一些中间产物，如烟尘和富金属渣等，这些中间产物会带走少部分铜；（4）环境污染较大，劳动条件较差。

对于废杂铜的直接电解目前尚没有大规模的生产实践。废杂铜直接电解工艺根据所用阳极的形式可分为框式阳极电解法和冷压阳极电解法。框式阳极电解法与传统电解无本质区别，但废杂铜经预处理后一般为碎块、碎屑或泥灰状，必须利用一种阳极框装置和装填于其中的待精炼废杂铜碎料一起构成特殊的框式阳极，并置于电解槽中进行电解，框式阳极按其导电情况可以分为导电型阳极框和非导电型阳极框，其中导电型阳极框用料多由不锈钢、钛材等，造价昂贵，使用成本高，不利推广使用，非导电型阳极框由塑料等板材加工而成，一般的非导电型阳极框仅起到装填和支撑阳极废铜碎料的作用，导电性欠佳，导致电解能耗高，产出的电解铜产品纯度低；冷压阳极电解法是为了替代火法精炼和铸造成型的铜阳极，将废铜碎料用压型机制成阳极铜整体极板，并将其置于耐酸的微孔涤纶布袋中，然后悬挂于电解槽中进行电解，该方法冷压工艺要求高，操作复杂，且仍存在阳极残极。

目前，铜电解普遍使用的添加剂有明胶，硫脲，阿维通等。其中明胶在电解过程中起两方面作用，一是吸附在阴极表面高电流密度区，增大阴极极化值，抑制晶体的突出生长；二是降低电解液的表面张力，起到润湿剂的作用，防止铜阴极长气孔，保证得到平整光滑的阴极铜，由于明胶分子量较大，过多加入会使电解槽槽电压上升。硫脲在电解过程中主要起到促进阴极极化，细化晶粒的作用。但硫脲浓度过高时在阴极上反应生成硫化铜，从而使沉积物表面粗糙，出现条纹，铜沉积物发脆及硫含量增加。硫脲中的硫约有52-59%进入阳极泥，5-10%进入电解铜，其余则以水解产物留在电解液中。因此，电解过程中过多的硫脲加入及其累积，可能成为阴极铜硫等杂质偏高的主要因素。电解过程应注意控制电解添加剂特别是明胶和硫脲的用量，并寻求低分子量的胶类物与明胶协同使用以降低电解槽槽电压，以及使用无硫添加剂替代或部分替代硫脲，降低电解铜中硫等杂质含量。

铜电解过程中漂浮阳极泥是由于电解液中As、Sb、Bi 含量升高，在电解过程中生成的SbAsO4及BiAsO4细小絮状物。漂浮阳极泥很细并不易沉降，过滤系统很难将其脱去，漂浮阳极泥的存在直接影响电解液纯净度，不仅在电解过程中容易在阴极沉积物晶体间毛细孔隙吸附造成阴极铜杂质含量超标，同时，黏附在阴极表面成为结晶中心最终导致阴极板面阳极泥粒子增多，影响阴极铜物理外观质量。电解过程应加强电解液过滤，严格控制电解槽进液口和溢流口悬浮物含量，保证电解液质量。