铜电解精炼概述.docx
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1、铜电解精炼概述一、前言铜的电解精炼,是将火法精炼的铜浇铸成阳极板,(现在普遍的工艺)用永久性不锈钢阴极作为阴极片,相间的放入电解槽中,用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液,在直流电的作用下,阳极上的铜会失去两个电子生成-2价铜离子,而贵金属和某些金属不溶,成为阳极泥沉淀于电解槽低。溶液中的-2价铜离子会在阴极上优先析出,而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出,留在电解液中,待电解液定期净化时除去。这样,得到的铜纯度很高,称电铜。简单说一下电解精炼的工艺:电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器,加热至65C左右以稳定的流量供到各个电解槽。电解槽供液采用底部给液(也有的采用侧面给液)、两端溢流出液
2、的方式,槽两端溢流出的电解液汇总后返回循环槽。为保证电解液的洁净度,配备了专用的LAROX净化过滤机,循环系统每天抽取电解液循环量的约25%进行净化过滤。根据电解液中杂质的情况,每天抽取部分电解液进行脱铜、脱杂处理,保证电解液中铜、酸及杂质浓度不超过极限值。为保证电解液成分,调节阴极铜的物理性能,需在电解液中加入硫酸、添加剂。现在普遍采用的是永久性不锈钢阴极电解技术。它的主要优点:1、高电流密度2、极间距小3、残极率低4、阴极周期短5、蒸汽耗量低、6、机械化程度高,适用于大规模生产。二、铜电解的工艺要素铜的电解精炼,我们最求的是以低能耗生产高质量的合格阴极铜。在这一低一高之间有五个决定性的因素
3、:电解液成分、阴阳极极距、电流密度、单槽流量、电解液温度。除此之外,阳极板的成份、阳极使用周期、阴极板的悬垂度、极板的接触点对电解精炼也有重大影响。1、电解液成分铜离子从阳极转移到阴极的载体。如果说阳极、阴极是铜电解过程的两个支柱,电解液则是铜电解过程中铜离子迁移的载体。组成:CUSO4、H2S04、H20、添加剂(盐酸、有机化合物)、杂质。1)H2S04一般波动于IoO-220gL,电流密度在300A/m2、电解液温度在6065C时要把H2S04控制在180gLo电解液的物理性质影响比电导的因素:H2S04电解液温度杂质CU2+酸度越大,电解液的导电性越好。但是H2S04不能无限地升高,硫酸
4、升高时,硫酸铜的溶解度会降低,甚至析出沉淀(CUS045H20)o2)电解液中CU2+的稳定性很重要。CU2+浓度不得小于35gL,否则杂质AS、Sb、Bi可能在阴极析出,CU2+浓度升高时,电阻、槽电压、电能消耗都会升高,严重时会有硫酸铜析出。要控制CU2+在4548gl范围内。CU2+大幅度波动会使阴极铜质量失控,泵、管道堵塞或损坏,甚至电解槽漏液等事故,因此,在电解车间建设中脱铜工序是不可少的。CU2+与电流密度的关系:电流密度升高,阴极的主反应会加快,阴极附近的CU2+浓度下降,若不采取措施就会造成电解液中CU2+贫化,因此电流密度提高时,相应的要提高CU2+的浓度。电流密度与电解液中
5、浓度控制参数电流密度(Am2)200200250250300300CU2+(gl)37454045455045、603)添加剂:加入电解液中能有效调节阴极铜的物理性质的物质。从而控制阴极铜光泽度、平滑度、硬度和韧性。骨胶、硫服、盐酸我们现在普遍使用的添加剂。骨胶是一种动物胶,由动物骨、皮熬制成的生胶质。对温度的变化最敏感,温度越高失效也越快。目前,对胶的作用机理有两种不同的观点。1.在铜电解液中加入胶时,除了减少放电步骤的可逆行,胶体阳离子还吸附在晶面及晶面的生长点上,增加极化,减慢晶体继续成长的速度,此外,由于它的表面吸附作用能降低表面能,可以降低微晶的形成,有利于行晶核的形成,因而得到平整
6、、致密、结晶极为细小的阴极铜。2.胶在电解液中于铜离子形成吸附络合物,胶粒吸附带电的CU2+而形成载胶体,受到静电的引力而趋向阴极。促使极化作用的增强是因为络合阳离子在阴极上析出。由于胶的加入,对晶核生长速度有抑制,相应的晶核生成速度就有所增加,便于得到光滑。细密的结晶。胶与CU2+还会形成载胶体,对阴极上的凸瘤部分有钝化作用,使其逐渐长平。胶过量,铜表面形成堆砌六面体闪金星结晶,比较粗糙,表面电铜离子硬而韧,疙瘩不易脱落。胶不足,电铜较软,小疙瘩明显失去抑制,敲打薄阴极时发出“扑扑”的空声,阴极表面比较粗糙。电解液中胶的浓度控制在40mgL.硫腺(NH2)2CS白色结晶,易溶于水,但在纯水中
7、比较稳定。(NH2)2CS在纯水中比较稳定,温度在60-80时几乎不分解,浓度不随时间变化而变化。在酸中的稍有分解。在GUS(M电解液中不稳定,它会随电解液的温度和电解液中cl-的浓度增加,分解速度加快。硫胭在电解铜过程的作用实际上是它水解产物H2S的作用,生成的H2S与CU2+和CU+形成CU2S和CUS沉积在阴极表面,增加新晶核,降低阴极有效电流密度,引起阴极极化电位降低。硫胭用量适当,阴极铜的颜色呈玫瑰红色,表面出现金属光亮、结晶致密,阴极铜密度大,表面有细的定向结晶所引起的平行条纹,敲打时发出铿锵清脆的响声。但若过量,阴极铜表面的条纹增粗,疙瘩增多,而且针状、柱状疙瘩多,表面颜色较暗,
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- 电解 精炼 概述
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