铜电解槽设计说明

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1、铜电解槽课程设计电解是从矿石中提取有色金属的主要方法，是大多数有色金属生产的必要工序。对于铜而言，电解主要有常规电解法、周期反向电流电解法和永久性阴极板电解法。営规电解法包括阳极加工、始极片生产和制作、装槽、灌液、通电电解、出槽等工序；永久性阴极板电解法包括阳极加工、装槽、灌液、通电电解、岀槽、清洗阴极并剥下成品电铜等工序。铜电解车间的设计一般包括技术经济指标的选择和论证、冶金计算、电解液净化及硫酸盐生产、主要及附属设备计算、车间配置及管理、投资估算、安全，环保与防腐等内容。完成电解过程使用的主体设备为电解槽，由长方形槽体和附设的供液管、排液斗、出液斗的液面调节堰板等组成。1铜电解精炼

2、的方法铜的生产主要视含铜矿石成分及品位而定。电解分为电解精炼（电解）和电解沉积（电积）。电解精炼采用可溶性阳极，以火法冶金炼制的粗金属作为阳极进行电解，通过选择性的阳极溶解及阴极沉积，达到分离粗金属中杂质和提纯金属的目的；电解沉积釆用不溶性阳极，使经过浸出、净化的电解液中待沉积的金属离子在阴极上还原析出，制得纯金属。因此,电解精炼是火法冶金工艺提取高纯有色金属的最后精炼工序，而电解沉积则是湿法冶金的最后精炼工序。目前，在纯铜的生产中，大约有80%的铜采用硫化物矿石通过电解法制取，另有20%的铜釆用低品位氧化铜矿通过电积法制取。（1）常规电解精炼法常规电解精炼法自19世纪末用于工业生产以

3、来，已成为目前应用最广的一种方法。在实际生产中，首先是在种板槽中用火法精炼获得的粗铜作为阳极，用钛母板作为阴极，通以一定电流密度的直流电，使阳极铜发生电化学溶解，并在钛母板上析出0.5^1.0mm厚度的纯铜薄片，称为种板。将其从母板上剥离下来后，经过整平、压纹，再与导电棒、吊耳装配成阴极板（又称始极片），即可作为生产槽所用的阴极，称为阴极板。然后，将粗铜阳极板和纯铜阴极板相间地装入盛有电解液的生产电解槽内，通入直流电进行电解精炼，铜在阳极上溶解并迁移至阴极进行电沉积，待沉积到一定质量时将其取出，作为电解铜成品。之后，再在电解槽空位上重新装入新阴极板，使生产过程连续进行。当阳极板溶解到一

4、定程度时，成为残阳极，简称残极。将其取出，并在其位置上装入新阳极，使生产继续进行。通常一块阳极生产2〜3块电解铜，即阳极板的使用周期为阴极板的2~3倍。阴极周期太长，则金属沉积太重，处理短路时劳动强度太大；阴极板周期太短，则阴极板交替次数多，工作繁重。目前多数工厂的阴极周期为厂10天。常规电解精炼法的主要优点是操作简单、技术成熟、设备简单、投资少及见效快。缺点是生产能力不大、电解槽数量多、制作始极片工作量大及厂房占地面积大。（2）周期反向电流电解法传统的电解法，通常电流密度很少超过250A/n?,即使是在最优的技术条件和最有效的添加剂下也只能将电流密度最高提到300A/m2左右。若进一

5、步提高电流密度，会引起阳极钝化，并使阴极质量恶化。采用周期反向电流技术（PRC）使电极周期地改变极性（即在电解过程中使直流电的方向相反的变化，而不是只有一个恒定的方向），避免了电极表面与电解液之间的浓度差极化，从而可以使电流密度提高到400A/川以上。根据生产实践，一般认为350A/m2的电流密度是周期反向电流电解法的最佳电流密度。高于该值后，电铜的化学组分虽然符合标准，但其表观质量较差。周期反向电流电解的优点是：因电流密度高，同样的生产规模所需电解槽数及厂房面积均相应减少，可节省建设投资；处于生产中的铜积压较少，占用流动资金少，投资周转快;特别适用于对常规电解精炼工厂挖掘增产，在已有

6、工厂对电解供电系统作必要改造，即可大幅提高生产能力。缺点是：由于电流密度高，槽电压一般高于常规电解法。此外，电流效率也比常规电解法低，电能消耗要比常规电解法髙出30%左右。(3)永久性阴极电解精炼法永久性阴极电解精炼法是20世纪70年代末发展起来的新技术。美国的麦特柯(Metco)工厂率先采用，随后澳大利亚ISA公司的汤斯威尔铜精炼厂改进并完善了这种方法，故又称ISA法。此外，还有加拿大鹰桥公司的永久不锈钢阴极电解KIDD法和奥托昆普公司的永久不锈钢阴极电解0K法。永久性阴极法的作业过程与常规电解精炼法基本相同，不同的只是免去了始极片的制作，而采用不锈钢作为反复使用的永久性阴极，与之相

7、配套的必然增加阴极铜的剥离机组。永久性阴极电解精炼法的优点是：永久性不锈钢阴极可以重复使用，从而节省了生产始极片的种板电解槽系统，同时也可省略白始极片、导电棒、吊攀组装的阴极作业；不锈钢阴极机械强度高，平整光滑，减少了短路现象；提高了自动化程度，采用自动剥离机剥铜，高效、连续、集中，简化了流程，也减少了操作人员的数量；可采用较高电流密度，缩短了阴极周期，金属积压少，流动资金周转加快。缺点是：永久性不锈钢阴极价格昂贵，一次性投资大，总的基建投资略