铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响.pdf

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1、第19卷第3期矿冶Vo1．19，No．32010年9月MINING＆METALLURGYSeptember2010文章编号：1005—7854(2010)O3—0081一O4铜离子浓度和温度对铜电解极化作用的影响吕玉国，李坚，黄娟(昆明理工大学材料与冶金工程学院，昆明650093)摘要：本文用线性扫描伏安法研究cu。浓度和温度对铜电极极化行为的影响。结果表明，在铜电解中，升高温度和提高cu。浓度对铜电极体系起到去极化作用，温度和cu浓度升高，极化程度减小，而极限电流密度和峰电流密度增大；同时交换电流密度io增大；平衡电位略微上升。关键词：铜电解精炼；极化；混合控制中图分类号：

2、TFS04．4；TFS11文献标识码：AEFFECT0FC0PPERIONC0NCENTRAT10NANDTEMPERATUREONELECTROLYTICCOPPERPOLARIZATIONLVYu-guo，LIJian，HUANGJuan(KunmingUniversityofScienceandTechnologyMaterialsandMetallurgicalEngineering，Kunming650093，China)ABSTRACT：Inthispaper，usinglinearsweepvohammetry，effectsofcopperionconcent

3、rationandtemperatureonelectrolyticcopperpolarizationarestudied．Theresultsshowthatinthecopperelectrolysis，elevatingthetem-peratureandincreasingtheconcentrationofCu“canpolarizethecopper—electrolysissystem．WiththeincreasingoftemperatureandofCu“concentration，thedegreeofpolarizationisdecreased，w

4、hilethelimitedcurrentdensityandpeakcurrentdensityincrease．Atthesametime，exchangecurrentdensityrisingandequilibriumpotentialin—creasedslightly．KEYWORDS：copperelectrorefining；polarization；minxedcontrol度处于不同的范围时，其与，、i。的关系也各不相1电化学理论基础同：若1．1电流密度(，)、交换电流密度()和极限电流(1)，<

5、超过几个mV)，这时的电极基本极化现象在电化学领域中普遍存在，在铜电解上保持无电流通过时的平衡状态。过程中也不例外。极化作用分为电化学极化和浓差(2)<<，<<，，表示电极已偏离平衡状极化，若体系处于平衡电势下，则阴、阳极电流密度态，超电势完全由电化学极化引起。相等时，超电势为零，即，=la，=0，此时电极上(3)i。<<，一，，则此时超电势是由浓差极无净电极反应。当电极上有电流通过时，由于化和电化学极化的联合作用引起的，电极反应速率≠，口，故电极上的平衡被打破，电极发生极化，电流受到扩散传质步骤和电化学步骤的混合控制。(4)根据经验，若，<0．1，极化现象几乎完密度提高，其

6、数值越来越接近极限电流密度，，另一方面也越来越偏离交换电流密度i。。当电流密全由电化学极化引起；若0．1la<，<0．9，，则反应处于混合控制区，也就是由电化学控制转为扩散收稿日期：2009—10—09控制的过程；I越接近，电极反应受扩散控制越强作者简介：吕玉国，研究方向：冶金电化学。烈，电化学极化越微弱。·82·矿冶1．2晶核的形成与结晶超电势水冲洗干净。有资料显示¨川，随着极化作用的增强，其阴2．2试剂极超电势也增大，而在铜电解的阴极上就能形成更硫酸铜分析纯；浓硫酸分析纯；氯化钾分析纯。多的晶核，使得产出的阴极铜更加致密和光滑。晶2．3实验步骤核形成速度Ⅳ与阴极超电势叼有

7、如下关系：(1)按照图1连接实验装置，在不通过任何电流的情况下，即体系处于平衡时的状态下，采用计时Ⅳ⋯xp(一鲁)电位法测量平衡电位平；式中的口，b均为常数。由式(1)可以看出，随4着阴极超电势卵的增大，新晶核的形成速率迅速增加。因此，为了获得致密光滑的阴极沉积物，就应增大阴极超电势，增大晶核的生长速率。多种因素影响超电势大小：(1)金属的本性。每种金属各有不同的交换电流密度，i的数值大小可以定量描述电极极化作用的难易程度。随i。的增大，电极的极化程度减小，阴极析出金属时的超电势也越小。根据交换电流密度