一种节能高效的杂铜电解液净化工艺的制作方法

本发明属于资源再生利用领域，具体涉及一种节能高效的杂铜电解液净化工艺。

背景技术：

1、在常规铜电解精炼过程中，铜及一些杂质如砷、锑、铋、镍等的离子浓度逐渐增加，各种添加剂的分解产物不断积累，为保证电解液成分稳定、洁净，必须定期、定量地抽出部分电解液进行净化。净化过程中产出硫酸铜、黑铜、粗硫酸镍等产品。与常规铜电解工艺相比，杂铜直接电解由于阳极铜杂质含量高，需净化的电解液量多，较多的电解液进入净化流程势必导致系统中铜离子贫化，常规的防止铜离子贫化的手段为：1补充硫酸铜，即硫酸铜采用高温水溶解，净化后补充至电解槽内；2氧化铜粉采用硫酸高温浸出，浸出液净化后补充至电解槽。

2、由于杂铜电解杂质含量高，净液量大的工艺特性，铜离子贫化严重，其理想的净液工艺为：电解液蒸发结晶硫酸铜—电积除杂—蒸发结晶硫酸镍。结晶的硫酸铜重溶后返回电解槽，避免铜离子贫化。

3、如图1所示，现有常用的硫酸铜、硫酸镍浓缩方式为：在带有搅拌的搪瓷釜内蒸发浓缩，酸雾蒸汽采用水力喷射器吸收后进入循环水池，循环水池设冷却塔和循环泵维持池内温度。现有技术的不足：

4、1采用水力喷射器直接吸收酸雾蒸汽的方式难以提供较高的真空度，即整个蒸发过程温度较高，对热源蒸汽的质量要求较高，一般要求蒸汽压力≥0.3mpa，蒸汽压力过低时，与介质换热温差较小，蒸发速率变慢，设备效率降低。

5、2直接换热对循环水水质影响较大，循环冷却水吸收了酸雾蒸汽后酸度升高，影响循环系统设备寿命；

6、3没有对进入系统的热量进行回收及梯级再利用，热能利用率低，能耗高。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种节能高效的杂铜电解液净化工艺。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，包括如下步骤：

4、s1、硫酸铜蒸发浓缩：一段：除沫器—冷凝器—再冷器—气液分离器—真空机组，二次蒸汽潜热在冷凝器内被冷却热水系统回收，用于二段电积脱铜脱杂电解液的加热或其他用热点；

5、s2、硫酸铜结晶母液电积脱铜脱杂：二段：回收一段蒸汽潜热用于硫酸铜结晶母液的加热；

6、s3、硫酸镍蒸发浓缩：三段：除沫器—冷凝器—再冷器—气液分离器—真空机组，二次蒸汽潜热在冷凝器内被冷却热水系统回收，用于一段硫酸铜蒸发浓缩加热或其他用热点。

7、进一步，s1的步骤具体为：杂铜电解液泵入一段反应釜内，关闭设备进出口阀门，开启真空机组，提高釜内真空度，同时将三段冷凝器内与三段蒸发产生的二次蒸汽换热的高温去离子水通入反应釜夹套内，作为硫酸铜蒸发浓缩的热源，对釜内铜电解液加热，随着温度和真空度的上升，釜内铜电解液达到负压状态的沸点，釜内进入蒸发状态。

8、进一步，硫酸铜蒸发浓缩产生的二次蒸汽利用除沫器去除夹带的酸液后进入冷凝器，循环热水系统将与硫酸铜结晶母液换热降温后的低温水供入冷凝器冷与二次蒸汽换热，二次蒸汽冷凝成水后从换热器下部排出，换热升温后的高温水返回用于硫酸铜结晶母液的间接加热，蒸发产生的不凝汽通过再冷器与循环冷却水系统换热降温后经汽水分离器由真空机组排出。

9、进一步，s2的步骤具体为：硫酸铜结晶母液采用电积脱杂处理，由于硫酸铜采用冷却结晶，结晶母液温度较低，不宜直接进入电积脱铜槽，回收一段二次蒸汽潜热对结晶母液加温。

10、进一步，在s1中,循环热水系统提供低温水进入冷凝器与二次蒸汽换热，升温后的高温水进入结晶母液换热器热端进口，两相换热后母液温度升高，送入电积脱杂槽，低温水返回循环水箱继续与二次蒸汽换热，依次往复循环。

11、进一步，杂铜电解液净化过程中产生的电积脱铜后液泵入三段反应釜内，开启真空机组，提高釜内真空度，同时将蒸汽通入三段反应釜夹套内对釜内脱铜后液加热，随着温度和真空度的上升，釜内脱铜后液达到负压状态的沸点，釜内进入蒸发状态。脱铜后液蒸发浓缩产生的二次蒸汽利用除沫器去除夹带的酸液后进入冷凝器，循环热水系统将与一段蒸发料液换热降温后的低温水供入冷凝器冷与二次蒸汽换热，二次蒸汽冷凝成水后从换热器下部排出，换热升温后的高温水返一段反应釜夹套内用于蒸发料液的间接加热；蒸发产生的不凝汽通过再冷器与循环冷却水系统换热降温后经汽水分离器由真空机组排出。

12、进一步，真空机组为喷射式真空泵或水环式真空泵或柱塞式真空泵；换热器为板式换热器或列管式换热器或螺旋板式换热器。

13、本发明的有益效果为：1、通过循环热水系统与蒸发产生的二次蒸汽间接换热，回收了二次蒸汽潜热，循环热水重复利用，避免水资源浪费；

14、2、回收三段蒸汽潜热用于一段蒸发料液加热，回收一段蒸汽潜热用硫酸铜结晶母液加热，实现了热能的梯级循环利用；

15、3、不凝汽采用循环冷却水系统降温，避免高温气体进入真空机组，优化设备运行环境；

16、4、冷凝器内二次蒸汽冷凝可以产生瞬间真空，降低后端真空机组的能耗，能维持较高的真空度；真空机组不与蒸发介质接触，避免设备腐蚀，设备故障率低。

技术特征：

1.一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1上述的一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，所述s1的步骤具体为：杂铜电解液泵入一段反应釜内，关闭设备进出口阀门，开启真空机组，提高釜内真空度，同时将三段冷凝器内与三段蒸发产生的二次蒸汽换热的高温去离子水通入反应釜夹套内，作为硫酸铜蒸发浓缩的热源，对釜内铜电解液加热，随着温度和真空度的上升，釜内铜电解液达到负压状态的沸点，釜内进入蒸发状态。

3.根据权利要求2上述的一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，硫酸铜蒸发浓缩产生的二次蒸汽利用除沫器去除夹带的酸液后进入冷凝器，循环热水系统将与硫酸铜结晶母液换热降温后的低温水供入冷凝器冷与二次蒸汽换热，二次蒸汽冷凝成水后从换热器下部排出，换热升温后的高温水返回用于硫酸铜结晶母液的间接加热，蒸发产生的不凝汽通过再冷器与循环冷却水系统换热降温后经汽水分离器由真空机组排出。

4.根据权利要求1上述的一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，所述s2的步骤具体为：硫酸铜结晶母液采用电积脱杂处理，由于硫酸铜采用冷却结晶，结晶母液温度较低，不宜直接进入电积脱铜槽，回收一段二次蒸汽潜热对结晶母液加温。

5.根据权利要求4上述的一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，在所述s1中,循环热水系统提供低温水进入冷凝器与二次蒸汽换热，升温后的高温水进入结晶母液换热器热端进口，两相换热后母液温度升高，送入电积脱杂槽，低温水返回循环水箱继续与二次蒸汽换热，依次往复循环。

6.根据权利要求4上述的一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，杂铜电解液净化过程中产生的电积脱铜后液泵入三段反应釜内，开启真空机组，提高釜内真空度，同时将蒸汽通入三段反应釜夹套内对釜内脱铜后液加热，随着温度和真空度的上升，釜内脱铜后液达到负压状态的沸点，釜内进入蒸发状态。脱铜后液蒸发浓缩产生的二次蒸汽利用除沫器去除夹带的酸液后进入冷凝器，循环热水系统将与一段蒸发料液换热降温后的低温水供入冷凝器冷与二次蒸汽换热，二次蒸汽冷凝成水后从换热器下部排出，换热升温后的高温水返一段反应釜夹套内用于蒸发料液的间接加热；蒸发产生的不凝汽通过再冷器与循环冷却水系统换热降温后经汽水分离器由真空机组排出。

7.根据权利要求1所述的一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其特征在于，所述真空机组为喷射式真空泵或水环式真空泵或柱塞式真空泵；所述换热器为板式换热器或列管式换热器或螺旋板式换热。

技术总结本发明涉及一种节能高效的杂铜电解液净化工艺，其包括如下步骤：S1、硫酸铜蒸发浓缩：一段：除沫器—冷凝器—再冷器—气液分离器—真空机组，二次蒸汽潜热在冷凝器内被冷却热水系统回收，用于二段电积脱铜脱杂电解液的加热或其他用热点；S2、硫酸铜结晶母液电积脱铜脱杂：二段：回收一段蒸汽潜热用于硫酸铜结晶母液的加热；S3、硫酸镍蒸发浓缩：三段：除沫器—冷凝器—再冷器—气液分离器—真空机组，二次蒸汽潜热在冷凝器内被冷却热水系统回收，用于一段硫酸铜蒸发浓缩加热或其他用热点。本发明通过循环热水系统与蒸发产生的二次蒸汽间接换热，回收了二次蒸汽潜热，循环热水重复利用，避免水资源浪费。技术研发人员：李鹏,叶建中,曹传飞受保护的技术使用者：江西自立环保科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9