第三章--铜电解精练工艺流程的选择.docx

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1、__________________________________________________第三章铜电解精炼工艺流程的选择与论证3.1铜电解精炼流程简述火法精炼产出的阴极铜品位一般为99.2~99.7%，其中还含有0.3~0.8%的杂质。为了提高铜的性能，使其达到各种应用的要求，同时回收其中的有价金属，特别是贵金属、铂族金属和稀散金属，必须对其进行电解精炼。粗铜电解精炼是以铜阳极板为阳极，纯铜始极片或不锈钢板为阴极，以硫酸铜和硫酸溶液为电解液，将极板按一定的极距相间排列于电解槽内，通入直

2、流电，阳极不断溶解，便在阴极上析出电解铜。电解过程中，阳极铜中的贵金属和硒、碲等有价元素进入阳极泥，沉积于电解槽底，定期排出，送阳极泥车间提取贵金属。镍、砷、锑、铋等杂质大部分进入电解液，需从循环液中抽取一部分进行净化处理。工艺流程包括电解精炼和电解液净化两部分。电解精炼工艺有常规电解、周期反向电流电解和永久阴极电解三种方法可供选用。1、常规电解以纯铜始极片为阴极，电源为恒向直流电，电流密度为220～280A/m2。该法在世界各国均已有多年生产历史，工艺成熟可靠，电耗低。特别是采用了机械化、自动

3、化水平高的阴阳极加工机组，并采用新技术适当提高了阴阳极板的垂直度以后，阴极铜产品质量得到显著的改善。常规电解精炼工艺流程见图3-1。____________________________________________________________________________________________________图3-1常规铜电解精炼工艺流程图但是传统法的始极片制作工艺复杂，不仅需要独立的生产系统，而且制作过程中劳动强度过大。除此之外，这种工艺流程自身还存在两个难以克服的缺点：

4、（l）电解精炼过程中存在“极限电流密度”，电解精炼时的实际电流密度必须低于极限电流密度，否则就会使阴极铜沉积表面粗糙，甚至形成“枝晶”，造成电解槽短路，使电解过程能耗大大增加，并且影响正常生产过程和产品质量。（2）容易形成“阳极钝化”，在正常电压下阳极不能溶解，必须提高电压使钝化膜在更高的电压下被破坏并溶解，不仅影响正常生产，还会造成电能浪费和阴极铜的化学成分不稳定，进而影响产品的质量和物理性能。2、周期反向电流电解周期性短时间改变直流电流方向的电解方法。电解阴极及阳极和常规电解相同，周期性短暂

5、反向，是为了克服阳极钝化，电流密度达300～350A/m2。，可强化生产，节省投资，缩短电解铜在产周期。缺点是电流效率低，电耗高于常规电解。适于老厂扩大生产能力和电价低廉地区采用。____________________________________________________________________________________________________3、永久阴极电解又名艾萨（ISA）电解法。和常规电解不同，阴极是永久性的不锈钢板，在不锈钢阴极板上析出的电解铜定期取出剥

6、离作为成品。1979年澳大利亚精炼铜公司（CoppeirefinetiesplyLtd．CRL）首先将此法用于铜电解精炼工业生产，以后美国、加拿大和联邦德国等精炼厂也应用了这一方法。它的优点是可省掉铜始板片生产系统，不锈钢阴极平直，短路发生率低，阴极质量高。本设计采用ISA法电解工艺。3.2铜电解精炼的理论基础3.2.1阳极过程铜电解精炼，在阳极上进行氧化反应：式中M′只指Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属。因其浓度很低，其电极电位将进一步降低，从而它们将优先进入电解液。由于阳极

7、主要成分是铜，所以阳极的主要反应将是铜溶解形成Cu2+的反应。至于H2O和SO42-失去电子的氧化反应，由于其电极电位比铜正的多，故在阳极上是不可能进行的。另外，如Ag、Au、Pt等电位更正贵金属、铂族金属和稀有金属，更是不能溶解，而落到电解槽底部，成为阳极泥。3.2.2阴极过程在阴极上进行的还原反应：__________________________________________________________________________________________________

8、__氢的标准电位较铜负，且在铜阳极上的超电压使使氢的电极电位更负，所以在正常的电解精炼条件下，阴极不会析出氢，而只有铜的析出。同样，标准电位比铜低而浓度又小的负电性金属M′，不会在阴极析出。电解过程中还形成一价铜离子Cu+并建立下列平衡：上式在不同温度下的平衡数据列在表3-1中。表3-1的平衡数据温度℃Ek(v)Cu/(0.5molCuSO4)g/lg/l×25551000.3160.3550.3531.0371.0041.0033.78934227011.2257.30.012可见，平衡的Cu