[发明专利]硫化铜矿直接电解制取电解铜的方法及其电解槽

说明书

本发明属于电化学冶金技术领域，特别涉及一种硫化铜矿湿法冶金制取电解铜的方法及其电解槽。

从硫化铜矿制取商品电解铜，工业方法多采用火法生产。为改善火法生产所造成的环境污染，已研究出多种湿法冶金生产电解铜的工艺。中国冶金研究总院在《有色金属(冶炼)》1981年第6期发表了经改进的DEXTEC一步炼铜法。这种方法，由于隔膜电解槽阴极区溶液质量得不到保证，且又只能生产铜粉，故有不足之处。该方法的不足之处是：

(1)黄铜矿预处理只为了适当提高Cu⁺的浓度，避免阳极液直接循环到阴极区；

(2)阴极液含铁量高，Cu＋/∑Cu比例低，阳极室Cu²⁺可渗透到阴极室；

(3)不能直接获取电解铜。

中国贵州工学院在《有色金属(冶炼)》1981年第3期上发表时“含砷铜精矿湿法冶金新工艺”的研究，虽然在阴极室获得电解铜，但由于采用石棉隔膜避免不了杂质阳离子向阴极的扩散，因而电解铜质量只能达GB466-82二极电解铜标准，同时，电解时阴极室只用于CuCL₂浸出剂的再生，且浸出设备昂贵。

本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，利用离子交换阴膜的技术而研制的一种硫化铜矿直接电解制取电解铜的方法及其电解槽。

本发明硫化铜矿直接电解制取电解铜的方法是用氯化铜溶液还原浸出硫化铜矿中的部分铜，其余的铜在采用离子交换阴膜的隔膜电解槽的阳极区被浸出，而在阴极区同时电积，以制取符合GB466-82要求的一级电解铜。

本发明适宜处理粒度小于0.88mm，含Pb≯20％，Zn≯5％，As≯1％的各种硫化铜矿。

本发明的制备方法是将硫化铜矿先在装有氯化铜浸出剂的还原槽中进行还原浸出。浸出后将矿浆过滤，滤液放入装有离子交换阴膜的隔膜电解槽的阴极区，电积制取电解铜；而将滤渣放入盛有氯化铜溶液的阳极区被阴极区经离子交换阴膜选择透过的氯离子浸出，产生阳极液和渣。这种阳极液经过滤后再返回还原浸出槽中重复上述过程。其主要化学反应(原料矿物以辉铜矿为例)如下：

还原浸出：

阳极区电氯化浸出：

阴极区电积：

还原浸出在呋喃玻璃钢衬里的流态化搅拌槽中进行，蒸汽加热。根据原料品位的不同，氯化铜浸出剂的主要成分为：Cu²⁺60-90g/L，Fe³⁺8-12g/L，CL^-150-350g/L，H⁺0.3-0.8mol/L；浸出温度80-110℃，液固比(3-8)∶1；浸出终酸控制PH＝1.5-3.0。还原浸出的矿浆趁热过滤，滤液加入电解槽的阴极区，滤渣经热的含酸氯化钠溶液逆流洗涤后加入阳极区。

电解槽采用电阻小，选择透过性能好的离子交换阴膜隔离成阳极区和阴极区，材质为呋喃玻璃钢，结构如附图1所示。可以根据生产规模将单体电解槽组合成所需的系列。阳极区矿浆用底部设置的射流式泵搅拌，蒸汽加热。

图1为本发明采用的电解槽，它由呋喃玻璃钢槽(1)，阳极区(2)，膜架(3)，阴极区(4)，离子交换阴膜(5)，溢流管(6)，进液管(7)，射流搅拌器(8)所组成。同极区液体(或矿浆)的循环流动采用上进下出方式(如图中虚线所示部分)。