铜电解精炼车间工艺设计教程文件.ppt

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1、铜电解精炼车间工艺设计铜电解精炼概述铜的火法精炼一般能产出含铜99.0%~99.8%的粗铜产品。铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片作为阴极片，相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属（如：硒、碲）不溶，成为阳极泥沉于电解槽底。一.铜电解精炼概述溶液中的铜在阴极上优先析出，而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留于电解液中，待电解液定期净化时除去。这样，阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电解铜，简称电铜。含有

2、贵金属和硒、碲等稀有金属的阳极泥，作为铜电解的一种副产品另行处理，以便从中回收金、银、硒、碲等元素。铜电解生产现场永久性不锈钢阴极电解技术的主要特点电流密度高、极距小阴极周期短、产品质量高残极率低蒸汽耗量低流程简单、自动化程度高、操作人员少金属积压量少、流动资金周转快概述概述铜电解生产的基本原理阳极反应:铜电解精炼过程，主要是在直流电的作用下，铜在阳极上失去电子后以Cu2+的形态溶解，而Cu2+在阴极上得到电子以金属铜的形态析出的过程。除此之外，还不可避免地有Cu+的产生，并引起一系列的副反应，使电解过程复杂化。图8.1铜

3、电解精炼过程示意1.阳极，2.阴极，3.导电杆，4.CuSO4及H2SO4的水溶液Cu–2e=Cu2+,E0(Cu2+/Cu)=+0.34VCu2++2e=Cu，E0(Cu2+/Cu)=+0.34V阴极反应:技术条件及技术经济指标的选择技术条件电流密度电流密度一般是指单位阴极面积上通过的电流。一般为220~270A/m2。电解液主要由硫酸和硫酸铜水溶液组成。一般含铜40-50g/L，含硫酸180-240g/L。一般采用高酸低铜电解液组分较为有利。电解液中铜含量的不断上升和下降都是不利的现象。镍、铁、砷、锑、铋等杂质浓度过高

4、会增大电解液的电阻和粘度，降低硫酸铜的溶解度，且砷、锑和铋浓度过高造成的飘浮阳极泥会严重影响阴极铜的质量。电解液成分技术条件电解液温度提高电解液的温度能降低电解液的粘度，增大硫酸铜的溶解度，使铜在阴极上均匀析出。然而电解液温度过高会使蒸汽消耗增加，车间酸雾增多，使操作环境恶化。电解液温度一般控制在55-65℃。电解液循环方式电解液循环可使电解液的组成和温度均匀一致，降低浓差极化，改善阴极铜质量。电解液的循环分为两种，与电极板面垂直的流动方式和与电极板面平行的流动方式。(a)上进下出(b)下进上出传统循环方式技术条件技术条件

5、添加剂明胶明胶是铜电解精炼过程中的主要添加剂。加入适量的明胶能使析出的阴极沉积物致密光洁，改善阴极表面的物理状态。硫脲硫脲是表面活性物质，与明胶混合使用，可在高电流密度下获得结构致密的阴极铜。干酪素干酪素与明胶混合使用，能抑制阴极表面粒子的生长和改善粒子的形状。盐酸盐酸用来维持电解液中氯离子的含量。技术条件极距极距一般指同极中心距。小型极板的同极中心距一般为75~90mm，大型极板则为100~110mm。阳极寿命根据电流密度、阳极质量及残极率来确定．一般为18-24天。阴极周期与电流密度、阳极寿命及劳动组织等因素有关，一般

6、为阳极寿命的l/3。为获得致密、平整的阴极铜，始极片必须结构致密，表面光滑。所以种板电解槽的技术条件控制比普通电解槽更为严格。阳极寿命和阴极周期技术经济指标电流效率残极率电流效率是指电解过程中，阴极实际析出量占理论析出量的百分比。一般为94％-98％。影响电流效率的因素主要如下：短路，漏电，化学溶解。残极率是指产出残极量占消耗阳极量的百分比。一般残极率取15％-18％。铜电解回收率一般取99.6％-99.8％。技术经济指标槽电压直流单耗槽电压由电解液电阻引起的电压降，金属导体电压降，接触点电压降，克服阳极泥电阻的电压降，浓

7、差极化引起的电压降等组成。普通槽电压一般为0.2-0.3V，种板槽槽电压一般为0.3-0.4V。直流单耗是指生产一吨电铜所消耗的直流电量。消耗的直流电量包括普通电解槽、种板电解槽、脱铜电解槽及线路损失等全部直流电消耗量。一般的直流单耗为230~450(kW•h)/t技术经济指标硫酸单耗蒸汽单耗是指生产1吨电铜所消耗的蒸汽量。在无保温措施的条件下，蒸汽单耗一般为l-1.5t/t电铜；在现代有保温措施的铜电解过程中，蒸汽单耗一般为0.1-0.6t/t电铜。生产1吨电铜消耗的硫酸量，一般为4-10kg/t电铜。蒸汽单耗水单耗生产

8、1吨电铜消耗的水量，一般为3-5m3/t电铜。电解槽的材质与结构电解槽的材质主体设备的设计电解槽的材质分两类：一是传统钢筋混凝土玻璃钢槽；二是乙烯基树脂整体电解槽。传统钢筋混凝土玻璃钢槽主要由钢筋混凝土、玻璃钢内衬组成。乙烯基树脂整体电解槽的主要材料为乙烯基树脂、石英砂。电解槽结构图9-5电解槽结构1-