銅電解精煉概述

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1、銅電解精煉概述一、前言銅的電解精煉，是將火法精煉的銅澆鑄成陽極板，（現(xiàn)在普遍的工藝）用永久性不銹鋼陰極作為陰極片，相間的放入電解槽中，用硫酸銅和硫酸的水溶液作為電解液，在直流電的作用下，陽極上的銅會失去兩個電子生成-2價銅離子，而貴金屬和某些金屬不溶，成為陽極泥沉淀于電解槽低。溶液中的-2價銅離子會在陰極上優(yōu)先析出，而其他電位較負(fù)的賤金屬不能在陰極上析出，留在電解液中，待電解液定期凈化時除去。這樣，得到的銅純度很高，稱電銅。簡單說一下電解精煉的工藝：電解液由循環(huán)槽經(jīng)電解液循環(huán)泵泵至板式換熱器，加熱至65℃左右以穩(wěn)定的流量供到各個電解槽。電解槽供液采用底部給液（也有的采用側(cè)面給液）、兩端溢流出

2、液的方式，槽兩端溢流出的電解液匯總后返回循環(huán)槽。為保證電解液的潔凈度，配備了專用的LAROX凈化過濾機，循環(huán)系統(tǒng)每天抽取電解液循環(huán)量的約25%進行凈化過濾。根據(jù)電解液中雜質(zhì)的情況，每天抽取部分電解液進行脫銅、脫雜處理，保證電解液中銅、酸及雜質(zhì)濃度不超過極限值。為保證電解液成分，調(diào)節(jié)陰極銅的物理性能，需在電解液中加入硫酸、添加劑?，F(xiàn)在普遍采用的是永久性不銹鋼陰極電解技術(shù)。它的主要優(yōu)點：1、高電流密度2、極間距小3、殘極率低4、陰極周期短5、蒸汽耗量低、6、機械化程度高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。二、銅電解的工藝要素銅的電解精煉，我們最求的是以低能耗生產(chǎn)高質(zhì)量的合格陰極銅。在這一低一高之間有五個決定性的

3、因素：電解液成分、陰陽極極距、電流密度、單槽流量、電解液溫度。除此之外，陽極板的成份、陽極使用周期、陰極板的懸垂度、極板的接觸點對電解精煉也有重大影響。1、電解液成分銅離子從陽極轉(zhuǎn)移到陰極的載體。如果說陽極、陰極是銅電解過程的兩個支柱，電解液則是銅電解過程中銅離子遷移的載體。組成：CUSO4、H2SO4、H2O、添加劑（鹽酸、有機化合物）、雜質(zhì)。1）H2SO4一般波動于100—220g/L，電流密度在300A/m2、電解液溫度在60~65℃時要把H2SO4控制在180g/L。電解液的物理性質(zhì)——影響比電導(dǎo)的因素：H2SO4>電解液溫度>雜質(zhì)>CU2+酸度越大，電解液的導(dǎo)電性越好。但是H2SO

4、4不能無限地升高，硫酸升高時，硫酸銅的溶解度會降低，甚至析出沉淀（CUSO4·5H2O）。2）電解液中CU2+的穩(wěn)定性很重要。CU2+濃度不得小于35g/L，否則雜質(zhì)AS、Sb、Bi可能在陰極析出，CU2+濃度升高時，電阻、槽電壓、電能消耗都會升高，嚴(yán)重時會有硫酸銅析出。要控制CU2+在45—48g/l范圍內(nèi)。CU2+大幅度波動會使陰極銅質(zhì)量失控，泵、管道堵塞或損壞，甚至電解槽漏液等事故，因此，在電解車間建設(shè)中脫銅工序是不可少的。CU2+與電流密度的關(guān)系：電流密度升高，陰極的主反應(yīng)會加快，陰極附近的CU2+濃度下降，若不采取措施就會造成電解液中CU2+貧化，因此電流密度提高時，相應(yīng)的要提高C

5、U2+的濃度。電流密度與電解液中濃度控制參數(shù)電流密度（A/m2）200200~250250~300>300CU2+(g/l)37~4540~4545~5045~603)添加劑：加入電解液中能有效調(diào)節(jié)陰極銅的物理性質(zhì)的物質(zhì)。從而控制陰極銅光澤度、平滑度、硬度和韌性。骨膠、硫脲、鹽酸我們現(xiàn)在普遍使用的添加劑。骨膠是一種動物膠，由動物骨、皮熬制成的生膠質(zhì)。對溫度的變化最敏感，溫度越高失效也越快。目前，對膠的作用機理有兩種不同的觀點。1.在銅電解液中加入膠時，除了減少放電步驟的可逆行，膠體陽離子還吸附在晶面及晶面的生長點上，增加極化，減慢晶體繼續(xù)成長的速度，此外，由于它的表面吸附作用能降低表面能，可

6、以降低微晶的形成，有利于行晶核的形成，因而得到平整、致密、結(jié)晶極為細小的陰極銅。2.膠在電解液中于銅離子形成吸附絡(luò)合物，膠粒吸附帶電的CU2+而形成載膠體，受到靜電的引力而趨向陰極。促使極化作用的增強是因為絡(luò)合陽離子在陰極上析出。由于膠的加入，對晶核生長速度有抑制，相應(yīng)的晶核生成速度就有所增加，便于得到光滑。細密的結(jié)晶。膠與CU2+還會形成載膠體，對陰極上的凸瘤部分有鈍化作用，使其逐漸長平。膠過量，銅表面形成堆砌六面體閃金星結(jié)晶，比較粗糙，表面電銅離子硬而韌，疙瘩不易脫落。膠不足，電銅較軟，小疙瘩明顯失去抑制，敲打薄陰極時發(fā)出“撲撲”的空聲，陰極表面比較粗糙。電解液中膠的濃度控制在40mg/

7、L.硫脲【（NH2）2CS】白色結(jié)晶，易溶于水，但在純水中比較穩(wěn)定。（NH2）2CS在純水中比較穩(wěn)定，溫度在60℃-80℃時幾乎不分解，濃度不隨時間變化而變化。在酸中的稍有分解。在GUSO4電解液中不穩(wěn)定，它會隨電解液的溫度和電解液中cl-的濃度增加，分解速度加快。硫脲在電解銅過程的作用實際上是它水解產(chǎn)物H2S的作用，生成的H2S與CU2+和CU+形成CU2S和CUS沉積在陰極表面，增加新晶核，降低陰極有效電