铜电解精炼工艺

5-6跨 7-8跨 1997年 2004年 2010年 10 15 18 43 512 736 784 2032
9-10 跨
合计
电解槽数量确定
电解槽数量N=（设计产量*106）/（生产天数*小时*作业率*电流*电效*1.186） N=(150000 *106）/（350*24*96%*22000*97%*1.186) N=150000/204 N=736
永久不锈钢阴极板。
1.4 电解液的循环
电解液循环的作用
通过电解液循环对溶液 起到搅拌作用，使电解 槽中各部位的电解液成 份更趋于一致，并将热 量和添加剂传递到槽中 。
经过过滤，滤除电解液 中所含的悬浮物，以保 持电解液具有生产高质 量阴极铜所需的清洁度。
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下进液上出液方式：
优点： 电解液充分混合，减少浓差
阳极上的铜 和比铜更负 电化溶解 电性的金属
以离子状 态进入电 解液
电解液中的铜离 子在阴极上电化 析出成为阴极铜
电解液中比铜更 负电性的离子聚 集在电解液中在 净液时除去 综合回收其中的 金、银、硒、碲 等稀贵金属
比铜更正电 性的金属和 不溶于 某些难容化 电解液 合物
以阳极泥 形态沉淀 于电解槽
Cu2++2e=Cu
E0Cu/Cu2+=0.34V
2、阳极杂质在电解过程中的行为
铜电解精炼的阳极板是一种含有多种元素的合金。除去主金属元素铜之 外，通常可将阳极铜中的杂质分为以下四类：
（1）比铜显著负电性的元素：锌、铁、镍；
（2）形成不溶化合物的元素：铅、锡； （3）比铜显著正电性的元素：银、金、铂族元素； （4）电位接近铜但较铜负电性的元素：砷、锑、铋；
1.6 电流密度
电流密度一般是指阴极电流 密度，即单位阴极板面积上通过 的电流强度。工厂中采用的电流 密度单位是A/m2。 电流密度是铜电解精炼中最 重要的技术经济指标之一，也是 影响金属沉积物结构和性质的一 个主要因素。
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提高电流密度有以下一些优缺点：
优点：
1.可以在不增加设备的条件下，提高产量，提高劳动生产率。对于新 建工厂，则可以在保证同样生产能力的前提下，减少电解槽数，节约投
五、铜电解液净化
1、阴极铜质量标准（GB/T 467-2010）
化学成分（ppm）
• • •
表面质量
阴极铜表面应洁净，无污泥、油污、电 解残渣的外来杂物。 阴极铜表面（包括吊耳部分），绿色附 着物总面积不大于单面面积的1%。 因潮湿空气的作用，使阴极铜表面氧化 而生产暗绿色者不作废品。
•
•
阴极铜表面和边缘不得有呈花瓣状和树
2.3 阴极铜电耗
铜电解精炼的电能消耗，是按每生产1t阴极铜所消耗的直流电进行计算， 或是按总电能消耗（交流电耗）计算。电能消耗能够可以比较直观地反映出 电解生产的技术水平和经济效果。
W =1000E /(1.1852×η）
式中： W——直流电耗，kW.h/t； E——槽电压，V； η——电流效率，％； 1.1852—— 铜的电化当量，g/（A· h）
实际电解过程中有少量电漏失，导致实际析出铜量少于理论析出铜量。实际 析出量与理论析出量的比值即为电流效率。 式中： Q——实际析出铜量（g）； M——理论析出铜量（g）； η ——电流效率（%）。
影响电流效率因素分析：
电解的副反应 电解槽漏电 设备漏电 电路漏电 电流效率低 槽间导电板请理不干净
阳极板物理规格不好 极间短路 始极片有弯曲、卷角现象 阴极析出粗糙、长粒子凸瘤
Ece = (φan-φca) + El + Econ + Ep
式中： 其中Ece为槽电压，φan为阳极电位，φcn为阴极电位，El为电解液电压 降，Econ为导电棒上的电压降，Ep为各接触点电压降。
主要内容
一、铜电解精炼概述
二、铜电解精炼理论基础
三、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作实践 四、阴极铜质量控制
含量（g/L）
40-60
＜25 7～15
＜1
＜1
＜4
＜0.5
1.2 阳极
阳极耳部分为两种，一种是两耳一长一短，另一种阳极两耳一样大。
成分：Cu≥99.0% 块重：285±5kg 规格：900 ×840mm
成分：Cu≥99.0% 块重：270±5kg 规格：870 ×840mm
大小耳
对耳
为了在铜电解中获得良好的技术经济指标，除了控制阳极铜的化学成 份外，还要求阳极具有良好的物理规格。
枝状结粒（允许修整） 。 阴极铜表面 5㎜ 以上圆头密集粒子面积 不大于单面面积的10%（允许修整）。
2、阴极铜长粒子原因分析
固体颗粒附着于阴极而引起的粒子
阴 极 铜 长 粒 子
添加剂配比不当而引起的粒子
局部电流密度过高而引起的粒子
2.1固体颗粒附着于阴极而引起的粒子
金属铜粉的附着。一价铜离子不稳定，或自行分解析出铜粉，发生的反应 为：2Cu+ = Cu （粉）↓+ Cu2+。 Cu2O的粘附。新阳极若在装槽前未经酸泡洗除净表面的 Cu2O，或浇注产 生的鼓包内有Cu2O粉存在，鼓包在阳极校整时基本上都破裂，但鼓包内部 Cu2O粉被带入电解过程中若未与硫酸充分作用时，即可能以Cu2O薄片粘 附于阴极，以此为基点生长出疏松的片状粒子。 阳极泥的粘附。阳极泥在沉降过程中粘附于阴极表面。 飘浮阳极泥的粘附。飘浮阳极泥由于密度小，粒度小到几微米，难于沉降， 因此在电解液中飘浮，极易粘附在阴极铜的表面，成为铜粒子的生长中心， 或夹杂于阴极铜的裂隙中，而影响阴极铜的化学品质。
一种副产品另行处理，以便从中回收金、银、硒、碲等元素。
2、铜电解精炼工艺分类 铜电解工艺按阴极的不同类型主要分为： 传统电解工艺 PC电解工艺
有始极片生产 制作工序流程 长
电 解
无始极片制作工 序 流程短 机械化、自动化 程度高
5-8跨
9-10跨
传统电解
PC电解
电解液循环系统设备流程图
主要内容
铜电解车间的电路联接
同一跨电解槽间连接为串联； 电解槽内同名电极间为并联；电 解槽内相邻阴、阳极间连接为串 联。
1.阳极导电排，2～4中间导电板，5.阴极导电排
主要内容
一、铜电解精炼概述
二、铜电解精炼理论基础
三、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作实践 四、阴极铜质量控制
五、铜电解液净化
1、主要技术条件
电解分厂 2016-06-10
主要内容
一、铜电解精炼概述
二、铜电解精炼理论基础
三、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作实践 四、阴极铜质量控制
五、铜电解液净化
电解精炼的目的 ：将火法精炼产出的 阳极铜进一步提纯，并回收有价金属
的过程。
1、铜电解精炼概述
跨别 投产时间 设计能力（万吨/年） 电解槽总数（台）
2.3局部电流密度过高而引起的粒子
阳极不平整或阴极板面存在弯曲现象时，在阳极凸出处或始极片弯曲卷角 处，均因阴、阳极间距离太近，使电流分布过大、电力线集中，首先使该部 位结晶粗糙，进而长出密集细小的圆粒子。 生产统计表明，因阳极不平整或阴极板面弯曲造成阴极铜板面生长较多粒 子，这类阴极铜被作为不合格产品挑捡出来，其数量占所有外形不合格阴极 铜的40%以上，因此，始极片的垂直度和阳极在槽内的悬垂度是铜电解精炼 工艺中非常重要的指标。
一、铜电解精炼概述
二、铜电解精炼理论基础
三、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作实践 四、阴极铜质量控制
五、铜电解液净化
1、铜电解精炼电极反应
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。 如果技术条件控制得当，那么在阳极和阴极上发生的主要反应为： 阳极反应（铜和一些杂质的氧化反应）： Cu-2e=Cu2+ E0Cu/Cu2+=0.34V 阴极反应（铜的还原反应） ：
每槽始极片数量的确定
Nc=I/DkFc
=电流/电流密度*始极片面积 =22000/280*0.86*0.88*2 =52
槽子长度=52*85+200*2=4820 槽子宽度=880+55*2=990 槽子深度=880+105+200=1185
铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄 片作为始极片（阴极片），相间地装入电解槽中，用硫酸铜和
阳极板内在品质主要指主金属铜的品位和杂质含量，根据云铜电解生 产的特点和要求，进入电解生产的阳极铜化学成份应满足下表的要求。
阳极外形品质主要指阳极板的块重、厚薄、弯扭、平直度、飞边、毛刺、 鼓包、气孔、冷隔层和夹渣等控制指标。
1.3 阴极
始极片的尺寸通常比所用阳极的尺 寸略大，即比阳极铜板长 10 ～ 60mm ， 宽 20 ～ 70mm ；始极片的厚度由很多 因素来决定，如对电解铜质量的要求、 所采用的电流密度、机械加工能力、电 解周期等。
资；
2.产量增加，则单位产品的劳动工资和维修费用相应减少； 缺点：
1.提高电流密度会增加电能消耗；
2.提高电流密度则相应应提高电解液循环量，使金银损失增大； 电流密度在220～300A/m2的范围内，每增加1A/m2槽电压大约增加 1mv，直流电耗约增加0.8kwh/ t阴极铜。
2、主要指标
2.1 优质品率
1.1 电解液的成分及温度
铜电解精炼所用的电解液为硫酸和硫酸铜组成的水溶液。这种溶液导电 性好，挥发性小，且比较稳定，使电解过程可以在较高的温度和酸度下进行。 为保证电解的正常进行，电解液需保持一定的温度，一般为58～65℃。提 高电解液的温度，能改善Cu2+的传质条件，有利于降低电解液的粘度，使 飘浮的阳极泥容易沉降，增加各种离子的扩散速度，减少电解液电阻，从而 提高电解液的电导率、降低电解槽的电压降，以减少铜电解生产的电能消耗。 成分 H2SO4 150170 Cu2+ Ni2+ As3+ Sb3+ Bi3+ Fe3+ Cl-