离子交换树脂脱除铜电解液中的锑和铋.pdf

2 0 1 5 年第9 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 5 d o i 1 0 ．3 9 6 9 I ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 5 ．0 9 ．0 1 4 离子交换树脂脱除铜电解液中的锑和铋 张素霞，程霞霞 金川集团股份有限公司铜冶炼厂，甘肃金昌7 3 7 1 0 0 摘要采用新型树脂S F - 1 1 脱除铜电解液中的锑和铋。结果表明，S F 一1 1 树脂可有效脱除电解液中的 S b 、B i 、F e ”，同时对C u ”、N i 2 等基本不吸附；当流速为4 B V ／h 时，锑的脱除率≥9 5 ％，铋的脱除率≥ 7 5 ％。用E D T A 作为脱附剂，树脂可再生使用。 关键词离子交换树脂；铜电解液；脱除；锑；铋 中图分类号T F 8 1 1文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 5 0 9 0 0 5 5 0 2 R e m o v a lo fA n t i m o n ya n dB i s m u t hf r o mC o p p e r E l e c t r o l y t ew i t hI o nE x c h a n g eR e s i n Z H A N GS u x i a ．C H E N GX i a x i a C o p p e rS m e l t e r ，J i n c h u a nG r o u pC o ．，L t d ，J i n e h a n g7 3 7 1 0 0 ，G a n s u ，C h i n a A b s t r a c t A n t i m o n ya n db i s m u t hw e r er e m o v e df r o mc o p p e re l e c t r o l y t eb yn e wr e s i nS F 一11 ．T h er e s u l t s s h o wt h a tS F 一1lr e s i nc a ne f f e c t i v e l yr e m o v eS b ，B i ，a n dF e ”i ne l e c t r o l y t ew i t h o u ta d s o r p t i o no fC u ，N i d i v a l e n tm e t a li o n s ．T h er e m o v a lr a t eo fa n t i m o n ya n db i s m u t hi s9 5 ％a b o v ea n d7 5 ％a b o v er e s p e c t i v e l y ． R e s i nc a nb er e p r o d u c e db yd e s o r p t i o nw i t hE D T A ． K e yw o r d s i o ne x c h a n g er e s i n ；c o p p e re l e c t r o l y t e ；r e m o v a l ；a n t i m o n y ；b i s m u t h 在粗铜可溶性阳极电解精炼时，阳极铜中的杂 质元素富集在电解液中，如果A s 、S b 、B i 等有害杂 质过高还会严重影响阴极铜的质量。其一，它们电 位接近于铜，可能在阴极发生析出；其二，这些杂质 还会消耗硫酸，使溶液的电阻增大，导致电能的损 失[ 1 ‘2 1 ；其三，电解液中H A s 0 2 、B i O 、S b O 、 H 。A s O 。、S b 0 3 等之间相互作用产生沉淀，这些沉 淀与阳极泥形成漂浮阳极泥[ 2 ] ，机械黏附在阴极上， 漂浮阳极泥在阴极上黏附远比A s 、S b 、B i 析出危害 更大。此外，研究发现，A s 、S b 、B i 等离子在电解液 中可以对阴极铜沉积反应起极化作用口4 ] ，因此必须 对铜电解液进行净化。 脱除砷、锑、铋的方法除电积法外，还有离子交 换法、萃取法、化学沉淀法等[ 5 1 ] ，其中离子交换法 收稿日期2 0 1 5 0 4 0 9 作者简介张素霞 1 9 8 1 一 ，女，河北临城县人，工程师 工艺简单，离子交换树脂可循环使用，处理后的电解 液可直接返回电解工艺[ 8 ] 。因此本文在采用新型树 脂S F 一1 1 脱除铜电解液中的锑、铋。 1 试验原料 试验原料为生产车间的硫酸铜电解液，主要试 剂为分析纯E D T A 和N a H S O 。，9 8 ％硫酸，盐酸分 析纯，以及铬黑T 、磺基水杨酸指示剂等。 2 试验过程及结果分析 2 ．1 铜电解液预处理 每次取铜电解液2 ．5 ～5 ．0L ，静置后过滤除去 固杂，取清液备用，同时取5 0m L 清液2 份用于分 析。静置6h 以上，上清液过滤。 万方数据 5 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 5 年第9 期 2 ．2 试验柱制备 西4 0m m 2 5 0m m 玻璃离子交换柱1 个，橡皮 塞打孔，插入玻璃导管。玻璃柱一端塞人玻璃棉，然 后将插上玻璃导管的橡皮塞塞紧。将1 2 0m L S F 一1 I N 脂装入玻璃柱。柱子装好后，用铁架台将玻 璃柱固定，并保持柱子垂直。 2 ．3 预处理 将弱酸性水用蠕动泵连续泵入S F 一1 1 树脂柱， 至出水p H 小于2 。 2 ．4 吸附数据分析 锑、铋、镍、铜的吸附曲线如图1 所示。 f 一 量 芝 越 鞋 丞 鏊 树脂柱体积 图l吸附曲线 F i g ．1A d s o r p t i o nc u r v e 从图1 可以看出，铋在1 2 倍柱体积量的电解液 时穿漏，而锑在2 0 倍柱体积量的电解液时穿漏，电 解液中的铜、镍基本不吸附。 S F 一1 1 吸附剂单柱连续处理3 2 倍柱体积量的 铜电解液后，被处理铜电解液中的锑含量从2 1 3 m g ／L 降至平均9m g ／L ，铋从1 4 2m g ／L 降至平均 3 5m g ／L 的水平，锑、铋的去除率分别达到9 5 ．4 ％ 和7 5 ．3 ％，同时铜、镍的含量基本不变。 2 ．5E D T A 脱附数据 图2 为锑、铋、镍、铜的脱附曲线。根据图2 结 果，采用E D T A 可以将吸附在S F 一1 1 上的锑、铋绝 大部分脱附下来，大部分铁也可以脱附下来。由于 S F 一1 1 吸附剂对铜、镍的吸附力很弱，E D T A 对 S F 一1 1 上的铜、镍的脱附要比锑、铋、铁容易，而脱附 液中铜、镍的量极少，说明S F 一1 1 对铜、镍基本不吸 附。从脱附现象来看，经E D T A 脱附后S F 一1 1 吸附 剂可以得到很好的再生。 2 ．6 废脱附剂的回收处理试验 用3 0 ％的N a O H 调节废脱附液的p H ，出现大 量沉淀，过滤后滤液即为再生的脱附液，经过p H 调 树脂柱体积 图2 脱附曲线 F i g ．2D e s o r p t i o nc u r v e 节处理后，绝大部分的金属离子被分离出来。解析 后的树脂可以重复使用。 3结论 1 使用S F 一1 1 吸附剂可以有效去除电解液中的 S b 、B i ，在3 2 倍柱体积时，锑的去除率≥9 5 ％，铋的 去除率单柱运行时≥7 5 ％。对铜、镍等二价金属离 子基本不吸附。 2 由E D T A 配制的脱附剂可以有效再生S F 一 1 1 ，再生后的S F 一1 1 可以循环使用。 参考文献 [ 1 ] R o g a cMB ，B a b i cV ，P e r g e rTM ，e ta 1 ．C o n d u c t o m e t r i c s t u d yo fi o na s s o c i a t i o no f d i v a l e n ts y m m e t r i ce l e c t r o l y t e s I ．C o S 0 4 ，N i S 0 4 ，C u S 0 4a n dZ n S 0 4i nw a t e r E J ] ． J o u r n a lo fM o l e c u l a rL i q u i d s ，2 0 0 5 ，1 1 8 1 ／2 ／3 1 1 1 1 1 8 ． [ 2 ] 李坚，樊雪平，王达健．铜电解液物理化学性质之二电 解液的粘度[ J ] ．有色矿冶，2 0 0 3 ，1 9 4 2 3 2 7 ． [ 3 ] 陈少华，鲁道荣．A s 3 浓度对阴极铜稳态极化曲线平衡 电位的影响[ J ] ．安徽化工，2 0 0 5 ，3 1 6 3 9 4 0 ． [ 4 ] 陈白珍，仇勇海，梅显芝，等．铜电积过程中砷的电化学 行为f J ] ．中南工业大学学报，1 9 9 7 ，2 8 4 3 4 7 3 5 0 ． [ 5 ] 何万年，赵旺盛，何思郏．交换吸附法净化铜电解液中 的锑和铋的研究[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，1 9 9 8 3 2 6 2 8 。3 5 ． [ 6 ] 童长仁，武金朋，李俊朝，等．T B P 与N 1 9 2 3 协同萃取铜 电解液中的砷锑铋[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 2 5 1 7 2 0 ． [ - 7 1 朱茂兰，涂瞍，朱根松，等．铜电积技术的现状及发展 I - J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 1 4 8 9 - 1 3 ． [ 8 ] 李基森，许景文，徐元耀，等．离子交换膜及其应用 I - M ] ．北京科学出版社，1 9 7 7 ． ．-1．暑螽Ⅵ艇媾罪 一。一．∞ⅢJ、髓艇塞举 一。，1．宕，魁艇蹯辱 万方数据