用于电解铜生产工艺的电解液净化方法

权利要求书： 1.一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法的搅拌装置的控制方法，所述搅拌装置包括外管轴(1)、内轴(2)、第一搅拌转轮(3)、第二搅拌转轮(4)、电机(5)、传动组件(6)、第一辅助桨叶(7)、第二辅助桨叶(8)、浓度监测装置(9)、压力监测装置(10)、控制器，外管轴设置于内轴的外周，外管轴与内轴之间通过轴承连接，外管轴、内轴通过传动组件与电机连接，外管轴上连接有第一搅拌转轮，内轴上连接有第二搅拌转轮，第一搅拌转轮、第二搅拌转轮沿轴向上下设置，其特征在于：第一搅拌转轮与第二搅拌转轮的旋转方向相反，第一搅拌转轮包括多个第一主桨叶，第二搅拌转轮包括多个第二主桨叶，第一主桨叶的两侧面分别设置有第一辅助桨叶，第二主桨叶的两侧面分别设置有第二辅助桨叶；反应设备的液体容腔内设置有浓度监测装置、压力监测装置，浓度监测装置设置于液体容腔的上部，用于监测上部液体的浓度；压力监测装置设置于液体容腔的下部，用于监测下部液体的压力；所述第一辅助桨叶与第一主桨叶垂直设置，第一辅助桨叶的远离第一主桨叶的一端设有第一倾斜边(11)；第二辅助桨叶与第二主桨叶垂直设置，第二辅助桨叶的远离第二主桨叶的一端设有第二倾斜边(12)，第一倾斜边大体上与第二倾斜边平行设置；所述第二搅拌转轮(4)的第二主桨叶的径向长度大于第一搅拌转轮(3)的第一主桨叶的径向长度，第二辅助桨叶(8)的径向长度大于第一辅助桨叶(7)的径向长度；第二辅助桨叶设置于第二主桨叶的径向外部，第一辅助桨叶设置于第一主桨叶的径向外部；

其包括以下步骤：

(1)当浓度监测装置(9)检测到上部液体的浓度等于预设浓度时，而压力监测装置(10)检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮(3)以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮(4)以预设转速旋转，并且旋转方向相反；

(2)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度等于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力大于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以大于预设转速旋转，并且旋转方向相反；

(3)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度等于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力小于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以小于预设转速旋转，并且旋转方向相反；

(4)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度大于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以小于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以预设转速旋转，并且旋转方向相反；

(5)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度大于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力小于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以小于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以小于预设转速旋转，并且旋转方向相反；

(6)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度小于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以大于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以预设转速旋转，并且旋转方向相反；

(7)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度小于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力大于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以大于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以大于预设转速旋转，并且旋转方向相反。

2.一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法，其包括如权利要求1所述的搅拌装置，所述电解液净化方法包括以下步骤：(1)蒸发浓缩：含杂质的电解液首先采用蒸汽加热进行蒸发浓缩，蒸发的水分冷凝后返回电解工序；

2+

(2)冷却结晶：溶液中Cu 浓度达到100～120g/L时，将溶液抽入带夹套的反应釜中采用搅拌装置搅拌并结晶出硫酸铜；

(3)离心分离：硫酸铜经离心机脱水后包装，返回铜电解系统/工艺作铜离子补充；结晶母液进入不溶阳极电积铜系统/工艺；

(4)电积脱铜脱砷：采用不溶阳极电积法脱铜、砷杂质；结晶母液经不溶阳极脱铜后，产出黑铜以综合利用；

2+

(5)加热浓缩：含Cu ＜0.5g/L的脱铜母液直接加热蒸发，当溶液终点酸度达1000g/L时，蒸发浓缩结束，自然冷却结晶，经自然沉淀后，得到沉淀物为粗制硫酸镍；

其中，电积时，保持电积液中铜离子浓度为2～5g/L时，即可使砷在阴极上大量析出而又能避免产生砷化氢气体；

2

其中，电积法脱铜、砷的控制参数为：电流密度为200～260A/m ，槽电压1.8～2.5，同极中心距100～130mm，终液含铜和砷量为0.5～1g/L，脱铜电流效率30％～80％，脱砷电流效率10％～20％。

说明书： 一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法技术领域[0001] 本发明涉及电解铜生产工艺、电解液净化工艺技术领域，具体涉及一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法。背景技术[0002] 电解液净化工艺：电解铜生产工艺中随着电解的进行，阳极中铜不断被溶解的同时其它杂质也被溶解，铜在阴极析出，而Ni2+、Zn2+、As3+、Sb2+等杂质在溶液中会不断聚集和增加，杂质超过一定极限，会影响电解铜的质量。因此，当电解液中杂质升到一定程度时，需定期抽出一定量的电解液进入净液工序，以降低电解液中杂质的含量。[0003] 如图1所示，现有的电解液净化工艺通常包括以下步骤：1)蒸发浓缩；2)冷却结晶；3)离心分离；4)电积脱铜脱砷；5)加热浓缩。

发明内容[0004] 本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法，其通过搅拌装置的设计，第一搅拌转轮与第二搅拌转轮的旋转方向相反，辅助桨叶与主桨叶垂直设置，辅助桨叶的远离主桨叶的一端设有倾斜边，使上下部液体产生对流，主桨叶两侧产生紊流，能够提高反应设备(反应釜/反应器)的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，其能够提高化工反应设备的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，上下部实时搅拌控制效果优良。[0005] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：[0006] 一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法，所述电解液净化方法包括以下步骤：[0007] (1)蒸发浓缩：含杂质的电解液首先采用蒸汽加热进行蒸发浓缩，蒸发的水分冷凝后返回电解工序；[0008] (2)冷却结晶：溶液中Cu2+浓度达到100～120g/L时，将溶液抽入带夹套的反应釜中采用搅拌装置搅拌并结晶出硫酸铜；[0009] (3)离心分离：硫酸铜经离心机脱水后包装，返回铜电解系统/工艺作铜离子补充；结晶母液进入不溶阳极电积铜系统/工艺；

[0010] (4)电积脱铜脱砷：采用不溶阳极电积法脱铜、砷杂质；结晶母液经不溶阳极脱铜后，产出黑铜以综合利用；[0011] (5)加热浓缩：含Cu2+＜0.5g/L的脱铜母液直接加热蒸发，当溶液终点酸度达1000g/L时，蒸发浓缩结束，自然冷却结晶，经自然沉淀后，得到沉淀物为粗制硫酸镍；

[0012] 其中，电积时，保持电积液中铜离子浓度为2～5g/L时，即可使砷在阴极上大量析出而又能避免产生砷化氢气体；[0013] 其中，电积法脱铜、砷的控制参数为：电流密度为200～260A/m2，槽电压1.8～2.5，同极中心距100～130mm，终液含铜和砷量为0.5～1g/L，脱铜电流效率30％～80％，脱砷电流效率10％～20％。

[0014] 一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法的搅拌装置，所述搅拌装置包括外管轴(1)、内轴(2)、第一搅拌转轮(3)、第二搅拌转轮(4)、电机(5)、传动组件(6)、第一辅助桨叶(7)、第二辅助桨叶(8)、浓度监测装置(9)、压力监测装置(10)、控制器，外管轴设置于内轴的外周，外管轴与内轴之间通过轴承连接，外管轴、内轴通过传动组件与电机连接，外管轴上连接有第一搅拌转轮，内轴上连接有第二搅拌转轮，第一搅拌转轮、第二搅拌转轮沿轴向上下设置，其特征在于：第一搅拌转轮与第二搅拌转轮的旋转方向相反，第一搅拌转轮包括多个第一主桨叶，第二搅拌转轮包括多个第二主桨叶，第一主桨叶的两侧面分别设置有第一辅助桨叶，第二主桨叶的两侧面分别设置有第二辅助桨叶。[0015] 进一步地，反应设备的液体容腔内设置有浓度监测装置、压力监测装置，浓度监测装置设置于液体容腔的上部，用于监测上部液体的浓度；压力监测装置设置于液体容腔的下部，用于监测下部液体的压力。[0016] 进一步地，所述第一辅助桨叶与第一主桨叶垂直设置，第一辅助桨叶的远离第一主桨叶的一端设有第一倾斜边(11)；第二辅助桨叶与第二主桨叶垂直设置，第二辅助桨叶的远离第二主桨叶的一端设有第二倾斜边(12)，第一倾斜边大体上与第二倾斜边平行设置。[0017] 进一步地，所述第二搅拌转轮(4)的第二主桨叶的径向长度大于第一搅拌转轮(3)的第一主桨叶的径向长度，第二辅助桨叶(8)的径向长度大于第一辅助桨叶(7)的径向长度；第二辅助桨叶设置于第二主桨叶的径向外部，第一辅助桨叶设置于第一主桨叶的径向外部。[0018] 一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法的搅拌装置的控制方法，其包括以下步骤：[0019] (1)当浓度监测装置(9)检测到上部液体的浓度等于预设浓度时，而压力监测装置(10)检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮(3)以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮(4)以预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0020] (2)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度等于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力大于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以大于预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0021] (3)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度等于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力小于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以小于预设转速旋转，并且旋转方向相反。[0022] 进一步地，(4)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度大于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以小于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0023] (5)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度大于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力小于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以小于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以小于预设转速旋转，并且旋转方向相反。[0024] 进一步地，(6)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度小于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以大于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0025] (7)当浓度监测装置检测到上部液体的浓度小于预设浓度时，而压力监测装置检测到下部液体的压力大于预设压力时，控制器控制电机驱动第一搅拌转轮以大于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮以大于预设转速旋转，并且旋转方向相反。[0026] 本发明的一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法，其通过搅拌装置的设计，第一搅拌转轮与第二搅拌转轮的旋转方向相反，辅助桨叶与主桨叶垂直设置，辅助桨叶的远离主桨叶的一端设有倾斜边，使上下部液体产生对流，主桨叶两侧产生紊流，能够提高化工反应设备(反应釜/反应器)的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，其能够提高化工反应设备的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，上下部实时搅拌控制效果优良。附图说明[0027] 图1为现有技术用于电解铜生产工艺的电解液净化工艺流程示意图；[0028] 图2为本发明用于电解液净化方法的搅拌装置结构示意图；[0029] 图3为本发明用于电解液净化方法的搅拌装置结构示意图。[0030] 图中：外管轴1、内轴2、第一搅拌转轮3、第二搅拌转轮4、电机5、传动组件6、第一辅助桨叶7、第二辅助桨叶8、浓度监测装置/密度监测装置9、压力监测装置/压强监测装置10、第一倾斜边11、第二倾斜边12。具体实施方式[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0032] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。[0033] 如图1所示，一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法，所述电解液净化方法包括以下步骤：[0034] (1)蒸发浓缩：含杂质的电解液首先采用蒸汽加热进行蒸发浓缩，蒸发的水分冷凝后返回电解工序；[0035] (2)冷却结晶：溶液中Cu2+浓度达到100～120g/L时，将溶液抽入带夹套的反应釜中采用搅拌装置搅拌并结晶出硫酸铜；[0036] (3)离心分离：硫酸铜经离心机脱水后包装，返回铜电解系统/工艺作铜离子补充；结晶母液进入不溶阳极电积铜系统/工艺；

[0037] 其中，硫酸铜结晶母液中主要成份是铜和镍，此外还有少量的砷和锑等，其中含铜28～30g/L。

[0038] (4)电积脱铜脱砷：采用不溶阳极电积法脱铜、砷杂质；结晶母液经不溶阳极脱铜后，产出黑铜以综合利用；[0039] 其中，采用不溶阳极电积法脱铜、砷等杂质。[0040] (5)加热浓缩：含Cu2+＜0.5g/L的脱铜母液直接加热蒸发，当溶液终点酸度达1000g/L时，蒸发浓缩结束，自然冷却结晶，经自然沉淀后，得到沉淀物为粗制硫酸镍(俗称黄渣)。

[0041] 其中，黄渣经离心机脱水后装袋过磅出售，离心液为废酸(即电解净化母液)，返回铜电解系统配液补配。[0042] 电积脱铜用的设备基本上与铜电解相同，阴极仍为铜始极板(也可用钛阴极)，阳极为含银的铅银合金或含锑合金。[0043] 由于电积液中铜离子浓度高于杂质浓度，所以电积时，首先在阴极上析出的是铜，当铜离子浓度降到一定程度(低于8g/L)时则杂质砷、锑、铋和铜同时放电，当铜离子进一步降低(降到2g/L)时，除了铜、砷、锑和铋同时放电外，还伴有砷化氢(AsH3)气体析出，当铜、砷离子浓度降到1g/L时，砷化氢产生量急剧增加。AsH3是剧毒物质，在250μL/L的溶度下，人体持续吸入30min，即可死亡。实验表明，保持电积液中铜离子浓度为2～5g/L时，即可使砷在阴极上大量析出而又能避免产生砷化氢气体。由于各系统/工艺的铜、酸、砷含量不同，其最佳条件所要求的铜离子浓度范围也略有不同。保持铜、砷离子浓度在最佳脱砷范围内，可通过补充溶液(加辅助液)来实现。实验表明，为避免产生砷化氢，电积液中砷和铜离子浓度的最佳范围为：[0044][0045][0046] 其中，电积法脱铜、砷的控制参数为：电流密度为200～260A/m2，槽电压1.8～2.5，同极中心距100～130mm，终液含铜和砷量为0.5～1g/L，脱铜电流效率30％～80％，脱砷电流效率10％～20％。电积过程是除去砷、铋、锑的过程，最后砷进入黑铜粉。

[0047] 如图2?3所示，一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法的搅拌装置，所述搅拌装置包括外管轴1、内轴2、第一搅拌转轮3、第二搅拌转轮4、电机5、传动组件6、第一辅助桨叶7、第二辅助桨叶8、监测装置/浓度监测装置9、监测装置/压力监测装置10、控制器，外管轴1设置于内轴2的外周，外管轴1与内轴2之间通过轴承连接，外管轴1、内轴2通过传动组件6与电机5连接，外管轴1上连接有第一搅拌转轮3，内轴2上连接有第二搅拌转轮4，第一搅拌转轮3、第二搅拌转轮4沿轴向上下设置，第一搅拌转轮3与第二搅拌转轮4的旋转方向相反，即第一搅拌转轮3正向旋转，第二搅拌转轮4反向旋转；第一搅拌转轮3包括多个第一主桨叶，第二搅拌转轮4包括多个第二主桨叶，第一主桨叶的两侧面分别设置有第一辅助桨叶7，第二主桨叶的两侧面分别设置有第二辅助桨叶8；化工反应设备(反应釜/反应器)的混合液容腔内设置有浓度监测装置9、压力监测装置10，浓度监测装置9设置于混合液容腔的上部，用于监测上部液体的浓度，压力监测装置10设置于混合液容腔的下部，用于监测下部液体的压力，由于下部的混合液中的固相的沉积量不同所产生的下部液体压力也会不同。

[0048] 第一辅助桨叶7与第一主桨叶垂直设置，第一辅助桨叶7的远离第一主桨叶的一端设有第一倾斜边11，第二辅助桨叶8与第二主桨叶垂直设置，第二辅助桨叶8的远离第二主桨叶的一端设有第二倾斜边12，第一倾斜边11大体上与第二倾斜边12平行设置。[0049] 第二搅拌转轮4的第二主桨叶的径向长度大于第一搅拌转轮3的第一主桨叶的径向长度，第二辅助桨叶8的径向长度大于第一辅助桨叶7的径向长度。第二辅助桨叶8设置于第二主桨叶的径向外部，第一辅助桨叶7设置于第一主桨叶的径向外部。[0050] 本发明通过该搅拌装置的设计，第一搅拌转轮与第二搅拌转轮的旋转方向相反，辅助桨叶与主桨叶垂直设置，辅助桨叶的远离主桨叶的一端设有倾斜边，使上下部液体产生对流，主桨叶两侧产生紊流，能够提高化工反应设备(反应釜/反应器)的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性。[0051] 一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法的搅拌装置的控制方法，其包括以下步骤：[0052] (1)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度等于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0053] (2)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度等于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力大于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以大于预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0054] (3)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度等于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力小于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以小于预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0055] (4)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度大于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以小于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0056] (5)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度大于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力小于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以小于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以小于预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0057] (6)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度小于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力等于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以大于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以预设转速旋转，并且旋转方向相反；[0058] (7)当浓度监测装置9检测到上部液体的浓度小于预设浓度(区间)时，而压力监测装置10检测到下部液体的压力大于预设压力时，控制器控制电机5驱动第一搅拌转轮3以大于预设转速旋转，控制第二搅拌转轮4以大于预设转速旋转，并且旋转方向相反。[0059] 控制器与浓度监测装置9、压力监测装置10、电机5电性连接，控制器包括处理单元、分析单元。浓度监测装置9、压力监测装置10也可为其他类型的反映混合液状态(密度、压力)的监测装置/传感器。[0060] 本发明通过该搅拌装置的控制方法设计，基于检测的上部浓度、下部压力从而控制第一搅拌转轮与第二搅拌转轮以不同转速旋转，并且旋转方向相反，能够提高化工反应设备的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，上下部实时搅拌控制效果优良。[0061] 本发明的一种用于电解铜生产工艺的电解液净化方法及其搅拌装置/方法，其通过搅拌装置的设计，第一搅拌转轮与第二搅拌转轮的旋转方向相反，辅助桨叶与主桨叶垂直设置，辅助桨叶的远离主桨叶的一端设有倾斜边，使上下部液体产生对流，主桨叶两侧产生紊流，能够提高化工反应设备(反应釜/反应器)的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，其能够提高化工反应设备的混合液容腔内上下部的搅拌均匀性，上下部实时搅拌控制效果优良。[0062] 上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。