本發(fā)明涉及銅的電解冶煉技術(shù)，更具體的說，涉及一種電解酸性氯化銅的方法。
背景技術(shù)：
酸性氯化銅是銅礦石冶煉、廢金屬中回收銅過程中的常用蝕刻介質(zhì)，通過電化學(xué)反應(yīng)的方式將銅礦石、廢金屬等含銅物質(zhì)中的銅人溶解在蝕刻介質(zhì)，得到銅離子濃度很高的酸性氯化銅水溶液，也被稱為蝕刻液。現(xiàn)有技術(shù)中從酸性氯化銅蝕刻液中電解回收銅，都是用離子膜把蝕刻液分隔為兩半。一邊為正極室，用于放入正極，另一邊為負(fù)極室，用于放入負(fù)極。在正極室的蝕刻液因?yàn)檎龢O的氧化作用，使到正極室中蝕刻液的氧化還原電位(簡稱ORP)愈來愈高，到最后就析出氯氣。在負(fù)極室的蝕刻液因?yàn)樨?fù)極的還原作用，使到負(fù)極室的蝕刻液ORP愈來愈低，最后負(fù)極電解出金屬銅；但電解出來的金屬銅十分粗糙，通常成銅粉狀態(tài)，也被稱為銅泥，沉積在負(fù)極下方的電鍍池底部，需要進(jìn)一步的精煉才能予以回收并使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種電解酸性氯化銅的方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中需要使用離子膜分隔電鍍池、電解得到的金屬銅為粉狀、回收價(jià)值不高等問題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案為，提供一種電解酸性氯化銅的方法，電解液為酸性氯化銅水溶液，電解過程的參數(shù)如下：
銅離子濃度 15g/l～55g/l
氧化還原電位 250mv～380mv
負(fù)極電流密度 3.0A/dm2～6.0A/dm2。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，電解液中酸度0.5N～3.0N，氯離子濃度為100g/l～280g/l；電解過程中正極電流密度2.0A/dm2～12.0A/dm2。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，所述氧化還原電位為電解液中二價(jià)銅離子Cu2+與一價(jià)銅離子Cu+的比例。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，隨著電解過程中銅的析出，負(fù)極電流密度相應(yīng)下降；當(dāng)銅離子濃度在50g/l～55g/l時(shí)，負(fù)極電流密度為5A/dm2～6A/dm2；當(dāng)銅離子濃度在40g/l～49g/l時(shí)，負(fù)極電流密度為4A/dm2～5A/dm2；當(dāng)銅離子濃度在20g/l～39g/l時(shí)，負(fù)極電流密度為3A/dm2～4A/dm2。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，當(dāng)銅離子濃度低于20g/l，補(bǔ)充氯化銅水溶液提高銅濃度。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，電解過程中電解液沒有攪拌，負(fù)極片外表面包覆了一價(jià)銅離子層，一價(jià)銅離子層外包覆了二價(jià)銅離子層。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，電解過程中氧化還原電位會(huì)上升，對電解液添加還原劑或另加電化還原處理，把二價(jià)銅還原為一價(jià)銅，使氧化還原電位回到250mv～340mv范圍。
在本發(fā)明提供的電解酸性氯化銅的方法中，所述還原劑的其中一種為硫代硫酸鈉。
實(shí)施本發(fā)明，具有如下有益效果：通過控制電解液的參數(shù)和正負(fù)極電流密度，不需用離子膜就可以電解出銅，而且電解出來的銅附著在負(fù)極外表面并平整成塊狀，有較高的回收價(jià)值。
附圖說明
為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明電解酸性氯化銅使用的電鍍池的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
現(xiàn)有的從酸性氯化銅蝕刻液中電解回收銅的技術(shù)中，需要使用離子膜把蝕刻液分隔為兩半，蝕刻液中的各種離子無法通過離子膜但是電子不受阻擋，電解過程中二價(jià)銅離子在負(fù)極被還原，從而電解出金屬銅。本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于，無需使用離子膜分隔電解液，正極片和負(fù)極片共處于電鍍池中，通過控制電解過程中的參數(shù)，使產(chǎn)銅過程平穩(wěn)緩慢，金屬銅慢慢從負(fù)極片析出并可平整成塊狀。
圖1示出了本發(fā)明電解酸性氯化銅使用的電鍍池的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，電鍍池100中無需設(shè)置離子膜，交錯(cuò)排列的正極片301、303、305和負(fù)極片302、304浸沒于電解液200中，例如正極303的兩側(cè)為負(fù)極片302、304，負(fù)極片302的兩側(cè)為正極片301、303，正極片和負(fù)極片的數(shù)量可以電鍍池100大小、銅回收速度做適當(dāng)調(diào)整，正極片和負(fù)極片的數(shù)量越多，銅回收速度越快。當(dāng)然，在電鍍池100較小時(shí)，一個(gè)正極片和一個(gè)負(fù)極片也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電鍍過程。
電解液200為酸性氯化銅水溶液，使用酸性氯化銅蝕刻液為母液配制而成，通常酸性氯化銅蝕刻液中的銅離子濃度、氯離子濃度、氧化還原電位(簡稱ORP)都比較高，不能直接作為電解液200完成銅回收過程?，F(xiàn)列出普通酸性氯化銅蝕刻液的幾項(xiàng)常規(guī)參數(shù)如下：
銅含量：100g/l～160g/l
酸度：1.0N～3.0N
ORP：430mv～550mv
氯離子：200g/l～280g/l。
在本發(fā)明電解酸性氯化銅的方法的較佳實(shí)施例中，調(diào)整并一直保持電解液200參數(shù)為：
銅離子濃度：15g/l～55g/l
氧化還原電位：250mv～380mv，
另外，控制電源系統(tǒng)，使得負(fù)極電流密度：3.0A/dm2～6.0A/dm2，這樣使金屬銅慢慢從負(fù)極片析出。
為了更清楚的說明本發(fā)明的工作過程，現(xiàn)就電鍍池100中改變及控制參數(shù)的過程逐一講解如下：
(1)銅離子濃度：開始時(shí)，可將氯化銅酸性蝕刻液用水稀釋，使銅含量降至上述參數(shù)范圍。之后銅離子會(huì)被負(fù)極還原成銅塊，附貼在負(fù)極片上，銅離子濃度不斷下降，需要補(bǔ)充入酸性蝕刻液以維持銅離子濃度在上述參數(shù)范圍。(2)氧化還原電位：ORP為電解液200中二價(jià)銅離子Cu2+與一價(jià)銅離子Cu+的比例，即電解液200中二價(jià)銅離子Cu2+越多，ORP就較高。在電解過程中，負(fù)極將銅離子還原為銅塊；正極將部分的一價(jià)銅Cu+氧化為二價(jià)銅Cu2+，但正極的氧化效率比較慢，ORP在電解過程中會(huì)慢慢上升，需要添加還原劑或把電解液另外作電化還原處理使氧化還原電位維持在250mv～340mv。優(yōu)選的，還原劑為硫代硫酸鈉，硫代硫酸鈉直接添加進(jìn)入電鍍池100與電解液200反應(yīng)。
(3)負(fù)極電流密度：電解過程中隨著銅的析出，銅離子濃度會(huì)相應(yīng)下降，負(fù)極電流密度應(yīng)該與之對應(yīng)的下降，即負(fù)極電流密度與電解液200中銅離子濃度直接相關(guān)。
在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，除具有上述實(shí)施例的特征外，負(fù)極電流密度與電解液200中銅離子濃度的關(guān)系為：
當(dāng)銅離子濃度在50g/l～55g/l時(shí)，負(fù)極電流密度為5A/dm2～6A/dm2；
當(dāng)銅離子濃度在40g/l～49g/l時(shí)，負(fù)極電流密度為4A/dm2～5A/dm2；
當(dāng)銅離子濃度在20g/l～39g/l時(shí)，負(fù)極電流密度為3A/dm2～4A/dm2；
當(dāng)銅離子濃度低于20g/l時(shí)，添加蝕刻液使銅離子濃度升至50g/l～55g/l。
在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，除具有上述實(shí)施例的特征外，電解液200 中酸度0.5N～3.0N，氯離子濃度為100g/l～280g/l；電解過程中正極電流密度2.0A/dm2～12.0A/dm2?，F(xiàn)逐一講解如下：
(1)酸度：在電解過程中，銅離子變?yōu)殂~，釋放了絡(luò)合的鹽酸，所以酸度會(huì)漸漸上升，到3.0N時(shí)飽和。但酸度的改變對電銅的效率及銅的質(zhì)量影響不大。
(2)氯離子濃度：氯離子對電解效率及銅的質(zhì)量影響不大，只要保持氯離子不超于280g/l就可以。在不斷補(bǔ)充蝕刻液入電鍍池100的情況下，氯離子會(huì)漸漸升至與蝕刻液中氯離子濃度相同。
(3)正極電流密度：正極電流密度對電解效率及銅的質(zhì)量影響不大，只要電流密度不大于12A/dm2就可以。
在本發(fā)明的另一較佳實(shí)施例中，除具有上述實(shí)施例的特征外，電解過程中電解液200沒有攪拌，蝕刻液的添加過程、還原劑的加入，以平穩(wěn)緩慢為宜，不起到攪拌的作用，這樣負(fù)極片外表面包覆了一價(jià)銅離子層，一價(jià)銅離子層外包覆了二價(jià)銅離子層。一價(jià)銅離子層和二價(jià)銅離子層的符合夾層狀態(tài)可以使得負(fù)極片上析出的金屬銅成色更均一、成型更完整、表面更光滑。