铜电解精炼工艺 PPT

铜的电解精炼铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，（现在普遍的工艺）用永久性不锈钢阴极作为阴极片，相间的放入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜会失去两个电子生成-2价铜离子，而贵金属和某些金属不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽低。

溶液中的-2价铜离子会在阴极上优先析出，而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液定期净化时除去。

这样，得到的铜纯度很高，称电铜。

简单说一下电解精炼的工艺：电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器，加热至65℃左右以稳定的流量供到各个电解槽。

电解槽供液采用底部给液（也有的采用侧面给液）、两端溢流出液的方式，槽两端溢流出的电解液汇总后返回循环槽。

为保证电解液的洁净度，配备了专用的LAROX净化过滤机，循环系统每天抽取电解液循环量的约25%进行净化过滤。

根据电解液中杂质的情况，每天抽取部分电解液进行脱铜、脱杂处理，保证电解液中铜、酸及杂质浓度不超过极限值。

为保证电解液成分，调节阴极铜的物理性能，需在电解液中加入硫酸、添加剂。

现在普遍采用的是永久性不锈钢阴极电解技术。

它的主要优点：1、高电流密度2、极间距小3、残极率低4、阴极周期短5、蒸汽耗量低、6、机械化程度高，适用于大规模生产。

1、电解液铜离子从阳极转移到阴极的载体。

如果说阳极、阴极是铜电解过程的两个支柱，电解液则是铜电解过程中铜离子迁移的载体。

组成：C U SO4、H2SO4、H2O、添加剂（盐酸、有机化合物）。

1）H2SO4一般波动于100—220g/L，电流密度在300A/m2、电解液温度在60~65℃时要把H2SO4控制在180g/L。

电解液的物理性质——影响比电导的因素：H2SO4>电解液温度>杂质>C U2+酸度越大，电解液的导电性越好。

但是H2SO4不能无限地升高，硫酸升高时，硫酸铜的溶解度会降低，甚至析出沉淀（C U SO4·5H2O）。

铜的电解精炼火法精炼产出的精铜品位一般为99.2% ～99.7%，另外还含有0.3% ～0.8%的杂质。

电解精炼的目的就是进一步脱除火法精炼难以除去的、对铜的导电性能和机械性能有损害的杂质，将铜的品位提高到99.95%以上，并且回收火法精炼铜中的有价元素，特别是贵，金属、铂族金属和稀散金属。

铜的电解精炼是将火法精炼铜铸成阳极板，以电解产出的薄铜片（始极片）作为阴极，二者相间地装入盛有电解液（硫酸铜与硫酸的水溶液）的电解槽中，在直流电的作用下，阳极铜进行电化学溶解，阴极上进行纯铜的沉积。

由于化学性质的差异，贵金属和部分杂质进人阳极泥，大部分杂质则以离子形态保留在电解液中，从而实现了铜与杂质的分离。

铜电解所处理的阳极成分（％）一般为：Cu 99.2～99.7，Ni0. 09～0.15，As 0. 02～0.05，Sb 0. 018～0.3，Ag 0. 058～0.1，Au 0. 003～0.007，Bi 0. 0026，Se 0. 017～0.025。

产品一号铜的成分要求（％）：Cu＋Ag不小于99.95；Bi和P不大于0.001；As、Sb、Sn、Ni不大于0.002；Pb和Zn不大于0.003；硫不大于0.004。

铜电解精炼的原理如下：阳极反应：Cu－2e ==Cu2+EΘCu/Cu2＋＝0. 34VMe－2e ==Me 2+EΘ2＋＜0. 34VMe/MeH2O－2e==2H＋＋1/2O2 EΘH2O/O2＝1.229VSO42――2e ==SO3＋1/2O2 EΘSO42－/O2＝2.42V式中Me代表Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，它们从阳极上溶解进入溶液。

H2O和SO42－失去电子的反应由于其电位比铜正，故在正常情况下不会发生。

贵金属的电位更正，不溶解，而进入阳极泥。

阴极反应：Cu2＋＋2e ==Cu EΘCu/Cu2＋＜0. 34V2H＋＋2e==H2EΘH＋/H2＝0. 0VMe2＋＋2e ==Me EΘSO42－/O2＞0. 34V在这些反应中，具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴极上被还原，但它们在阳极不溶解，因此只有铜离子还原是阴极的主要反应。

精炼铜阳极反应
1、电解精炼是阳极铜——精炼铜的过程，基本流程是在电解槽中将阳极板和始极片（纯铜或不锈钢）同时浸入电解液（硫酸和硫酸铜的水溶液），在直流电的作用下，阳极上的铜以离子状态进入电解液并在阴极上电化析出，成为阴极铜（电解铜），有价金属以阳极泥的形式沉淀回收。

此方法的基本原理是利用了铜和杂质的电位序不同来分离二者。

2、电解方法精炼粗铜：
（1）阳极材料是粗铜，电极反应为：Cu-2e-═Cu2+；
（2）电解池的阴极材料是纯铜，电极反应为：Cu2++2e-=Cu。

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：（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。

流程溶液回收电解精炼铜工艺方案工艺背景根据国土资源部呼和浩特矿产资源监督检测中心出具的检测报告指出：太平矿业的约300万吨堆浸喷淋提金过程中的流程循环水所含铜、镍等重金属离子超标，达到排放标准的数十至数百倍。

其中铜离子严重超标，急需一种有效的处理办法。

现大学已为我公司初步研制出添加特殊药剂的阳离子交换树脂，该研发产品对于循环水中铜、铁、镍金属离子有良好的吸附效果。

其中铜离子的浓度从200mg/L以上降低至1mg/L左右，吸附率超过99%。

经过改进后的处理过程所需时间短，且可以利用现有的设备进行工程搭建，降低了成本投入。

除此之外，对于去除后的铜等金属可以进行浓缩电解回收，创造新的经济效益。

流程溶液回收铜工艺方案采用大学研制添加特殊药剂的阳离子交换树脂，进购8吨，均匀添加至选冶厂一车间PC、CC吸附槽尾槽中，进行杂质离子吸附，在吸附一定时间达到饱和后，用提炭器提至解吸柱中，采用常温常压解吸电解，解吸液为饱和氯化钠溶液，当解吸液进入电解槽后，按照一定电流密度及极间距进行电解，将铜电解至阴极纯铜板上，当阴极板达到要求重量后取下销售，工艺流程图及设备形象联系图如下：'ll. I'-ll .X 1I 「1.、丨启子交换除步吸悄•-洞笥阳离子交换树£ & 低浓度金附离子:;替I锻下氯化用金寮和I i ' I： 1-( 涣树脂l'r 1I |'l ' I - III「首權电普铜■• 「厂ii't铜回收工艺流程图1、基建采用选冶厂二车间闲置储炭罐及塑料罐，安装在选冶厂一车间7 区北侧，根据需要进行基础及平台建设，并合理布置管路，厂房布置图及设备形象联系图如下。

8900.w空丿壬彳几区4000T00000吸附槽铜回收工艺厂房布置图液位计[Uy储液雒备注：輕个解吸电榔系列呆用直衿50mm的不锈钢管道.储液罐内部滞视图如h带孔水角”一、孔朝下•W铜回收工艺设备形象联系图•W2、吸附阶段将基建等工作完成后，开始进入生产阶段，将CC、PC吸附槽6号槽用来装离子交换树脂，为了有效拦截树脂不溢出吸附槽，根据离子交换树脂粒度筛分结果，6号槽隔炭筛采用80目筛网，可以100%拦截树脂。