铜精矿经过烧结、熔炼至产出铜阳极板的过程中,由于各种杂质和贱金属的互相作用或与加入的焙剂作用,绝大部分被氧化造渣而除去。精矿中所含的金、银及铂族金属(简称贵金属)则几乎全部与铜一道进入粗铜中,得到富集。
电解粗铜时,贵金属除少量机械损失于阴极外,多与硫酸铅、铜粉等进入阳极泥中。一般来说,电解精炼时,铜阳极泥的产出率约为粗铜阳极板重量的0.2%~1.0%,这就使贵金属在阳极泥中进一步得到富集。
铜阳极泥的组分,由于各工厂使用的矿物原料成分不同而有很大的差别。就是同一个工厂,也因各个阶段使用的原料不同,阳极泥组分也存在差异。通常,阳极泥含35%~40%水,干的阳极泥约含10%~20%银,0.5%~1.0%金,铂族金属含量通常很低。现将国内外某些工厂铜阳极泥的典型组分列于表1。
表1 国内外某些工厂铜阳极泥的组分∕%
厂名 | 金 | 银 | 铜 | 铅 | 铋 | 锑 | 砷 | 硒 |
1厂(中国) | 0.8 | 18.84 | 9.54 | 12.0 | 0.77 | 11.5 | 3.06 | |
2厂(中国) | 0.08 | 19.11 | 16.67 | 8.75 | 0.70 | 1.37 | 1.68 | 3.63 |
3厂(中国) | 0.08 | 8.20 | 6.84 | 16.58 | 0.03 | 9.00 | 4.5 | |
4厂(中国) | 0.10 | 9.43 | 6.96 | 13.58 | 0.32 | 8.73 | 2.6 | |
5厂(中国) | 1.64 | 26.78 | 11.20 | 18.07 | ||||
保利颠纳(瑞典) | 1.27 | 9.35 | 40.0 | 10.0 | 0.8 | 1.5 | 0.8 | 21.0 |
诺兰达(加拿大) | 1.97 | 10.53 | 45.80 | 1.00 | 0.81 | 0.33 | 28.42 | |
蒙特利尔(加拿大) | 0.2~2 | 2.5~3 | 10~15 | 5~10 | 0.1~0.5 | 0.5~5 | 0.5~5 | 8~15 |
奥托昆普(芬兰) | 0.43 | 7.34 | 11.02 | 2.62 | 0.04 | 0.70 | 4.33 | |
佐贺关(日本) | 1.01 | 9.10 | 27.3 | 7.01 | 0.4 | 0.91 | 2.27 | 12.00 |
日立(日本) | 0.445 | 15.95 | 13.79 | 19.2 | 0.97 | 2.62 | 4.33 | |
津巴布韦 | 0.03 | 5.14 | 43.55 | 0.91 | 0.48 | 0.06 | 0.29 | 12.64 |
莫斯科(苏联) | 0.1 | 4.69 | 19.62 | 5.62 | ||||
肯尼柯特(美国) | 0.9 | 9.0 | 30.0 | 2.0 | 0.5 | 2.0 | 12.0 | |
拉里坦(美国) | 0.28 | 53.68 | 12.26 | 3.58 | 0.45 | 5.76 | 5.42 | |
奥罗亚(秘鲁) | 0.09 | 28.1 | 19.0 | 1.0 | 23.9 | 10.7 | 2.1 | 1.6 |
(续表1)
厂名 | 碲 | 铁 | 二氧化硅 | 镍 | 钴 | 硫 | 合计 |
1厂(中国) | 0.5 | 11.5 | 2.77 | 0.09 | 71.37 | ||
2厂(中国) | 0.20 | 0.22 | 15.10 | 67.51 | |||
3厂(中国) | 0.22 | 0.96 | 0.76 | 47.17 | |||
4厂(中国) | 0.87 | 1.28 | 0.08 | 43.95 | |||
5厂(中国) | 0.80 | 2.37 | 60.86 | ||||
保利颠纳(瑞典) | 1.0 | 0.04 | 0.30 | 0.50 | 0.02 | 3.6 | 90.18 |
诺兰达(加拿大) | 3.83 | 0.40 | 0.23 | 93.32 | |||
蒙特利尔(加拿大) | 0.5~8 | 1~7 | 0.1~2 | 50.45(平均) | |||
奥托昆普(芬兰) | 0.60 | 2.25 | 45.21 | 2.32 | 76.86 | ||
佐贺关(日本) | 2.36 | 62.36 | |||||
日立(日本) | 0.52 | 0.43 | 1.55 | 59.81 | |||
津巴布韦 | 1.05 | 1.42 | 6.93 | 0.27 | 0.09 | 6.55 | 79.42 |
莫斯科(苏联) | 5.26 | 6.12 | 30.78 | 72.19 | |||
肯尼柯特(美国) | 3.0 | 59.40 | |||||
拉里坦(美国) | 82.43 | ||||||
奥罗亚(秘鲁) | 1.75 | 88.42 |
各种金属在铜阳极泥中的主要赋存状态如表2。
表2 铜阳极泥中各种金属的赋存状态
元素 | 赋存状态 |
铜 | Cu、Cu2O、CuO、Cu2S、CuSO4、Cu2Se、Cu2Te |
铅 | PbSO4 |
铋 | Bi2O3、(BiO)2SO4 |
砷 | As2O3·H2O、Cu2O·As2O3 |
锑 | Sb2O3、(SbO)2SO4、CuO·Sb2O3 |
硫 | Cu2S |
铁 | FeO、FeSO4 |
碲 | Ag2Te、Cu2Te、Au2Te |
硒 | Ag2Se、Cu2Se |
金 | Au、Au2Te |
银 | Ag、Ag2Se、Ag2Te、AgCl |
铂族 | 金属或合金状态 |
一般说来,金多以金属状态存在,部分呈碲化金或与银形成合金。银除呈金属外,常与硒、碲结合。过剩的硒、碲也可与铜结合。铂族金属一般均以金属或合金状态存在。
铜在阳极泥中多以金属铜(阳极碎屑,阴极粒子和铜粉)和氧化铜与氧化亚铜的粉末存在,部分与硒、碲、硫结合。铜还可以与砷、锑的氧化物形成复盐。此外,铜还大量以硫酸铜形式存在,但它经洗涤便可除去。阳极泥中的阳极碎屑、阴极粒子和粗粒铜粉,在阳极泥洗涤筛分时也会被除去。
铜阳极泥经洗涤筛分并脱水后,呈灰黑色,粒度通常为0.246~0.074mm(60~200目)。粉状铜末和氧化铜粉特别多时呈暗红色。阳极泥在常温下不会明显氧化,但在空气中加热时,许多重金属则生成氧化物,或生成亚硒酸盐、亚碲酸盐。当温度较高时,硒与碲会生成氧化物并升华。