铜电解精炼铜砷迁移转化规律及净化技术

本书以铜电解精炼铜砷迁移转化规律及净化技术为主线，主要介绍了铜、砷在精炼系统不同单元间的价态/形态/相态的变化过程解析及交互影响规律、铜电解精炼全流程铜砷的迁移转化规律和铜砷净化技术及设备，旨在为铜电解精炼电解液铜砷分离数字调控技术和含砷危险废物的源头减量减害奠定理论基础，对减少危险废物产生、提升阴极铜质量具有重要意义。
本书具有较强的针对性和技术应用性，可供从事铜冶炼行业的科学技术人员、工程人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、冶金工程及相关专业师生参阅。

我国是全球最大的铜冶炼国，根据国家统计局数据，2024年我国精炼铜（电解铜）产量约为1364.4万吨，同比增长4.1%。在铜电解精炼流程的众多生产单元中，物种化学反应的实际过程与理论计算或设计值存在偏离，且该偏离会传递到下游生产单元乃至全流程各生产单元，从而造成偏离扩大化，降低目标反应转化率和选择性，导致含砷危险废物大量产生。因此，亟需针对铜电解精炼系统长流程、多生产单元液相体系中铜、砷、锑、铋、镍等物种迁移转化交互影响复杂，价态/形态/相态多变，以及含砷危废源头减量困难等难点，依据铜电解精炼企业的历史数据和现场实测数据，以溶液化学、电化学理论为基础，应用元素赋存状态微观分析方法，分析铜电解精炼全流程铜砷锑铋镍等产污组分赋存特征，揭示真实复杂工况条件下全流程铜砷价态/形态/相态的形成转化、迁移传输的主要途径和变化过程，通过构建“电解-净化-循环”液相复杂体系下的全流程多单元耦合物质流分析模型，识别铜和砷的主要迁移路径和关键转化工艺节点，解析其在时间和空间维度上的量化分布规律，阐明铜砷在不同单元间的迁移转化交互影响规律及电解液净化技术，为铜电解精炼电解液铜砷分离数字调控技术和含砷危险废物的源头减量减害奠定理论基础，对减少危险废物产生、提升阴极铜质量具有重要意义。
本书内容包括铜电解精炼系统概述、铜电解精炼系统调研及样品采样测试、铜和砷在精炼系统不同单元间的价态/形态/相态的变化过程解析及交互影响规律、铜电解精炼全流程铜砷的迁移转化规律、铜电解精炼全流程铜砷净化技术及设备和结论及趋势分析。希望能够对铜电解精炼含砷危废源头减量技术的提升起到良好的借鉴作用。
本书共６章，由邵立南、孙超、杨小明等著。全书具体编写分工如下：第１章由邵立南、孙超编著；第２章由孙超、杨小明编著；第３章由杨小明、孙超、张晨牧和李达编著；第４章由邵立南、孙超、杨小明和刘俐媛编著；第５章由孙超、杨小明编著；第６章由邵立南编著。全书最后由孙超、邵立南统稿并定稿。
本书的研究工作得到了国家重点研发计划项目（2023YFC3904001 铜电解精炼液相体系全流程铜砷迁移转化规律及调控分离机制研究）的资助，在此表示感谢。书中所引用文献资料统一列在参考文献中，部分做了取舍、补充和变动，而对于没有说明的敬请读者或原资料引用者谅解，在此表示衷心的感谢。
限于著者水平及编写时间，书中不足及疏漏之处在所难免，敬请读者提出修改建议。

著者
2025年10月

第1章 铜电解精炼系统概述 1
1.1 铜电解精炼技术概述 2
1.1.1 铜电解精炼的基本原理 2
1.1.2 铜电解精炼的工艺 3
1.1.3 铜电解精炼设备 8
1.1.4 铜电解精炼技术发展趋势 10
1.2 铜电解精炼过程杂质危害及主要净化技术 11
1.2.1 铜电解精炼过程中杂质行为与危害 12
1.2.2 铜电解液净化主流技术及设备 14

第2章 铜电解精炼系统调研及样品采样测试 21
2.1 铜电解精炼系统资料收集及调研 22
2.1.1 企业1 22
2.1.2 企业2 26
2.1.3 企业3 30
2.1.4 企业4 34
2.1.5 企业5 39
2.1.6 企业6 41
2.1.7 企业7 44
2.1.8 企业8 49
2.1.9 企业9 50
2.1.10 企业10 55
2.1.11 企业11 59
2.2 铜电解精炼系统样品采样及测试62

第3章 铜、砷在精炼系统不同单元间的价态/ 形态/ 相态的变化过程解析及交互影响规律 71
3.1 铜、砷在电解单元中价态/形态/相态的变化过程解析及交互影响规律 72
3.2 铜、砷在电积单元中价态/形态/相态的变化过程解析及交互影响规律 81
3.3 铜、砷在硫化单元中价态/形态/相态的变化过程解析及交互影响规律 92
3.4 铜、砷在硫酸镍结晶单元中价态/形态/相态的变化过程解析及交互影响规律 105

第4章 铜电解精炼全流程铜、砷的迁移转化规律 113
4.1 铜电解精炼系统全流程多单元耦合物质流分析模型构建 114
4.2 铜电解精炼全流程铜、砷的迁移转化规律 115
4.2.1 电解单元 116
4.2.2 电积单元 116
4.2.3 硫化单元 128
4.2.4 硫酸镍结晶单元 129

第5章 铜电解精炼全流程铜、砷净化技术及设备 131
5.1 铜电解液净化技术及设备 132
5.1.1 电解沉积法 132
5.1.2 物理化学方法 135
5.2 铜电解液净化案例 139
5.3 铜电解液净化技术发展趋势 140

第6章 结论及趋势分析 143
6.1 结论 144
6.2 技术发展趋势分析 146

参考文献 148