铜电解-电化学
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能量传导者铜元素的电气特性铜元素是一种常见的金属元素,具有良好的导电和导热性质,因此被广泛应用于电气领域。
在本文中,我们将探讨铜元素的电气特性以及其在能量传导中的重要作用。
一、电阻和导电性铜元素具有良好的导电性,是一种优良的导电材料。
这得益于铜元素的电子结构和晶体结构。
铜的原子结构中有29个电子,其中29个电子中的28个处于内层,只有一个电子位于外层。
这使得铜元素的外层电子自由移动,从而形成了自由电子,增加了传导电流的能力。
铜的晶体结构为面心立方结构,这种结构使得铜具有良好的电子流动性。
铜晶体中的原子紧密堆积,电子之间的距离较近,电子能够更容易地在晶体中进行传导。
此外,铜元素的电阻率也相对较低,约为1.7×10^-8 Ω·m。
低电阻率意味着在相同的电压下,铜元素所消耗的电能较少,电流得以更高效地传导。
二、热导性铜元素除了具有良好的导电性外,还具有优异的导热性。
这是因为热量的传导是由电子的传导和晶格振动的传导共同贡献的。
铜元素的自由电子能够高速传导热量。
在物质受热时,电子会吸收能量并迅速传导给周围的原子,从而带走热量。
此外,铜的晶格结构也有利于热量的传导,原子间的紧密排列使得热量能够在晶格中快速传播。
由于铜的良好导热性,铜制导体常常用于传热设备、电子器件的散热器以及热交换器等领域,确保设备的正常运行和高效工作。
三、电化学性质铜元素在电化学反应中表现出一系列特性,如电化学电位和氧化还原反应等。
由于铜的电化学性质稳定,能够在电化学反应中有效地传导电子,铜常被用作电极材料。
铜的电化学电位(标准电极电位)为+0.34V(相对于标准氢电极),处于较为积极的位置。
这使得铜能够作为阳极参与氧化反应,将电流从阴极传导至阳极。
同时,铜也可以作为阴极,在还原反应中接受电子。
铜制的电极具有良好的导电性和稳定的电化学性能,因此广泛应用于电池、电解池以及电化学合成等领域。
结语作为一种能量传导者,铜元素具有良好的电气特性。
cu的电化学腐蚀【原创实用版】目录1.电化学腐蚀的概念及原理2.铜的电化学腐蚀特点3.铜电化学腐蚀的影响因素4.铜电化学腐蚀的防护措施5.总结正文一、电化学腐蚀的概念及原理电化学腐蚀是指金属材料(合金或不纯的金属)与电解质溶液接触,通过电极反应产生的腐蚀。
当金属与电解质组成两个电极时,会形成一个腐蚀原电池。
在腐蚀原电池中,比较活泼的金属失去电子而被氧化,从而产生腐蚀。
钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。
二、铜的电化学腐蚀特点铜的电化学腐蚀主要发生在含氧环境中,如潮湿的空气、水等。
在含氧环境中,铜与氧气发生原电池反应,铜失去电子而被氧化。
由于铜的电极电位总比氧的电极电位低,所以铜是负极,遭到腐蚀。
铜电化学腐蚀的特征是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包,次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。
三、铜电化学腐蚀的影响因素影响铜电化学腐蚀的因素主要有:环境中氧的浓度、湿度、温度、铜的纯度、表面处理状况等。
环境中氧浓度越高、湿度越大、温度越高,铜的电化学腐蚀速度越快。
铜的纯度越低,腐蚀速度越快。
表面处理状况也会影响腐蚀速度,如表面涂覆保护层可以减缓腐蚀。
四、铜电化学腐蚀的防护措施为了防止铜的电化学腐蚀,可以采取以下措施:1.选择耐腐蚀的材料:选择纯度较高、杂质较少的铜材料,以降低腐蚀速度。
2.表面处理:对铜制品进行表面处理,如涂覆保护层、电镀等,阻止铜与腐蚀介质接触。
3.控制环境条件:尽量降低环境中氧的浓度、湿度和温度,以减缓腐蚀速度。
4.阴极保护:通过施加外加电流,使铜制品成为阴极,从而减缓腐蚀速度。
五、总结电化学腐蚀是一种普遍存在的腐蚀现象,对金属材料造成极大的危害。
电镀铜的原理电镀铜是一种常见的表面处理工艺,它可以在各种基材表面形成一层致密、均匀的铜镀层,以提高基材的导电性、耐腐蚀性和美观度。
电镀铜的原理主要是利用电化学原理,在电解液中通过外加电流的作用,使铜离子在阴极上还原成固态的铜金属,从而形成铜镀层。
下面将详细介绍电镀铜的原理及其过程。
首先,电镀铜的原理是基于电化学反应的。
在电解液中,铜盐溶液中的Cu2+离子在电流的作用下向阴极迁移,而在阴极上,Cu2+离子接受电子,还原成Cu金属,从而形成铜镀层。
同时,在阳极上,阴极上的金属则被氧化成离子,并溶解到电解液中,以补充阴极上的金属离子流失。
这样,就形成了电镀铜的原理过程。
其次,电镀铜的原理还与电镀液的配方密切相关。
电镀液是电镀过程中的重要组成部分,它包含了铜盐、酸类、缓冲剂等成分。
其中,铜盐是提供铜离子的来源,酸类用于维持电镀液的酸碱度,缓冲剂则可以稳定电镀液的性质,使电镀过程更加稳定和均匀。
不同的电镀液配方会影响电镀铜的效果和质量,因此在实际生产中需要根据具体情况选择合适的电镀液。
另外,电镀铜的原理还与电流密度、温度、搅拌等因素有关。
在电镀过程中,适当的电流密度可以保证铜镀层的均匀性和致密性,而过高或过低的电流密度则会导致铜镀层的质量下降。
此外,适当的温度和搅拌可以促进电镀液中的铜离子迁移和还原反应,从而提高电镀效率和质量。
总的来说,电镀铜的原理是利用电化学原理,在适当的电镀液、电流密度、温度等条件下,使铜离子在阴极上还原成固态的铜金属,从而形成均匀致密的铜镀层。
通过合理控制电镀参数和工艺,可以获得高质量的电镀铜产品,满足不同工业领域的需求。
总结一下,电镀铜的原理是一个复杂的电化学过程,涉及到电解液、电流密度、温度等多个因素的相互作用。
只有在合理控制这些因素的情况下,才能够获得理想的电镀铜效果。
希望通过本文的介绍,能够对电镀铜的原理有一个更加深入的了解,为相关行业的生产和应用提供一定的参考价值。
年产25万吨电铜的铜电解精炼车间工艺设计西安建筑科技大学华清学院毕业设计(论文)任务书题目: 25万吨/年电铜的铜电解精炼车间工艺设计院(系): 冶金工程学院专业: 冶金工程学生姓名:学号:指导教师:一、毕业设计(论文)的主要内容(含主要技术参数)1、查阅有关铜电解精炼技术等方面的文献,写出文献综述;说明设计的任务和目的,铜在国民经济建设及有色金属工业的发展概况。
2、根据给定铜阳极成份,设计年产25万吨电铜的铜电解精炼车间,年工作日360天。
铜阳极成份如下表:元素Cu Au Ag As Sb Ni Bi Pb含量% 99.3 0.062 0.08 0.01 0.011 0.178 0.002 0.032元素Se Te Fe Zn Sn S O 其他含量% 0.042 0.05 0.001 0.003 0.004 0.0015 0.05 0.17353、工艺计算及主要设备设计计算。
包括工艺流程的选择与论证;按冶炼过程各阶段编制物料平衡表,铜电解精炼冶金计算包括:电解过程金属平衡和物料平衡,净液量的计算,硫酸耗量,电解槽热平衡及蒸汽消耗等;主要设备及辅助设备的计算与选择。
4、绘制工艺流程图及主要设备简图。
5、撰写本科毕业论文。
二、毕业设计(论文)题目应完成的工作(含图纸数量)1.查阅相关中、英文文献资料不少于15篇(本);2.按学校毕业设计规范提交完整的毕业设计说明书 1份;3.绘制工艺流程图 1 张(1#),主要设备简图 2 张(2#);4.翻译相关外文资料 1 篇(约3000字左右)。
三、毕业设计(论文)进程的安排序号设计(论文)各阶段任务日期备注1 毕业实习 3.1~3.142 查阅相关文献资料,完成文献综述 3.15~3.283 铜电解精炼工艺流程的确定3.29~4.44 详细工艺计算及主要设备设计计算 4.5~5.195 撰写设计说明书,绘制相应图纸 5.20~5.306 检查、完善设计说明书及图纸,准备答辩 5.31~6.11四、主要参考资料及文献阅读任务(含外文阅读翻译任务)1.阅读有铜电解精炼方面的文献(其中英文文献不少于3篇);2.主要参考资料:朱祖泽,贺家齐.现代铜冶金学,北京:科学出版社,2003,1.罗孝玲,Jules.中国铜工业存在的问题及对策探讨.技术经济,2002,12:7-8.于润沧.再议我国铜工业发展的若干战略问题.铜工业工程,2001,17:7-10曹异生.世界铜工业进展及前景展望. 世界有色金属,1997,4:17-21.黄海根,余斌,张绍才.铜工业的近来走势与发展对策探讨.矿产保护与利用,2004,42:8-12.五、审核批准意见教研室主任签(章)25万吨/年电铜的铜电解精炼车间工艺设计专业:冶金工程学生:朱浪涛指导教师:张秋利设计总说明铜电解精炼过程,主要是在直流电的作用下,铜在阳极上失去电子后以铜离子的形态溶解,而铜离子在阴极上得到电子以金属铜的形态析出的过程。
铜离子在水中的电化学行为研究铜离子是一种常见的金属离子,广泛应用于金属材料、电子产品、药物等领域。
在水中,铜离子的电化学行为是一个关键的研究课题,它涉及到化学反应、电化学过程等多个方面。
1. 铜离子在水中的存在形式铜离子在水中存在多种形式,主要有Cu2+和Cu+两种离子。
它们的相对存在量通常取决于水溶液的pH值和氧化还原条件。
在酸性条件下,铜离子主要为Cu2+,在碱性条件下则容易发生电化学还原反应,生成Cu+离子。
此外,在草酸等配体存在的情况下,也容易形成Cu+配合物。
2. 铜离子在水中的电化学行为铜离子在水中的电化学行为主要涉及到氧化还原反应和电极反应两个方面。
其典型的电极反应式为:Cu2+ + 2e- ⇌ Cu+在铜离子溶液中,这一反应可以通过外加电势对体系进行调控。
当电势超过一定值时,Cu2+可以被还原成Cu+,反之Cu+又会进行氧化反应,生成Cu2+。
此外,在一些特殊的条件下,铜离子还可以形成固体沉淀或氧化膜,进而限制它的电化学反应。
3. 铜离子在水中的应用作为一种重要的金属离子,铜离子在水中应用广泛。
例如,在水处理过程中,铜离子可以作为一种重要的氧化剂,对有机物进行氧化分解,从而实现废水的处理和回收。
在电子行业中,铜离子也被广泛应用于半导体工艺、电镀等领域。
它可以作为一种重要的阳极剂,对金属表面进行氧化电解,从而生成一种具有特殊功能的酸性氧化物,例如氧化铜等。
此外,铜离子还被广泛应用于医学领域,例如一些铜离子配合物具有一定的抗菌、杀菌等功效,可以用于治疗一些感染性疾病。
4. 铜离子在水中的环境安全问题尽管铜离子在水中具有广泛的应用前景,但是它也存在一定的环境安全问题。
铜离子本身是一种有毒的金属离子,过度的使用或排放都会对生态环境造成不同程度的危害。
例如,在农业生产中,长期使用铜离子作为农药,会导致土壤中铜离子不断累积,进而影响作物品质和产量。
此外,在工业生产过程中,过多的排放铜离子也会对周边生态环境造成不利影响。
电解金属离子析出顺序
在电解过程中,金属离子按一定顺序析出。
这个顺序可以总结为“铝镁锌铁,铜汞银铅”。
这是因为在电解过程中,更活跃的阳离子会优先放电。
具体来说,铝、镁、锌、铁、铜、汞、银、铅的顺序是根据金属在电化学活动数表中的排列顺序得出的。
电解金属离子析出顺序的原理是基于金属离子的电化学活性。
在电解过程中,金属离子按照其电化学活性从高到低的顺序析出。
析出电位越正的离子先析出,析出电位越负的离子后析出。
这是因为金属离子的电化学活性与其析出电位有关,析出电位越正,离子的电化学活性越高,越容易在电解过程中放电并析出。
因此,在多种金属离子共存的情况下,它们会按照析出电位的顺序进行放电和析出。
这个顺序可以根据金属的电化学性质进行预测和确定。
电解硫酸铜阳极的反应
电解是一种重要的化学反应过程,通过电解可以将化学物质分解成其组成部分。
电解硫酸铜是指在硫酸铜溶液中通电,使其中的铜离子在电解负极还原成纯铜,而在阳极发生氧化反应的过程。
在电解硫酸铜的过程中,阳极上发生的反应是氧化反应。
硫酸铜溶液中的水分子在阳极上发生氧化反应,生成氧气和溶液中的氢离子。
同时,阳极上的铜离子被电解还原成纯铜,从而使溶液中的铜离子浓度减少。
电解硫酸铜的过程可以用化学方程式表示为:
在阳极上的氧化反应,2H2O(l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e-。
在阴极上的还原反应,Cu2+(aq) + 2e→ Cu(s)。
通过电解硫酸铜,可以获得纯度较高的铜,这在工业生产和实验室中都具有重要的应用价值。
同时,电解过程也可以帮助我们更深入地理解化学反应和电化学原理。
总之,电解硫酸铜阳极的反应是一个重要的化学过程,通过这一过程可以获得纯铜并且有助于我们对化学和电化学的理解。
电解硫酸铜的规律电解硫酸铜是一种常见的电化学实验,可以通过电解硫酸铜溶液来观察电解反应过程和产物的生成规律。
本文将从实验原理、实验步骤以及实验结果三个方面来回答电解硫酸铜的规律。
实验原理:电解硫酸铜是利用电流通过溶液中的金属离子来进行电解反应的实验。
在硫酸铜溶液中,硫酸铜被分解成铜离子和硫酸根离子,当通入外部电流时,正极吸引阴离子,负极吸引阳离子,阴极上的阳离子被还原成金属,阳极上的阴离子则被氧化。
这样,通过电解,硫酸铜溶液中的铜离子被还原沉积在阴极上,同时在阳极上发生氧化反应。
实验步骤:1.准备硫酸铜溶液:取适量的硫酸铜晶体,加入适量的蒸馏水,搅拌溶解,使其浓度适中。
2.准备电解槽:将硫酸铜溶液倒入电解槽中,放入两个电极,将正极和负极接入电源。
3.进行电解反应:开启电源,使电流通过硫酸铜溶液,开始电解反应。
4.观察实验现象:在电解反应进行的过程中,可以观察到阴极上金属沉积的变化,并且可以观察到溶液的颜色变化。
实验结果:1.阴极上的金属沉积:通过电解硫酸铜溶液,可以观察到阴极上铜金属的沉积。
随着电解反应的进行,铜离子在阴极上逐渐被还原成金属铜,并沉积在阴极表面。
沉积的铜金属呈现出明亮的金属色。
2.溶液的颜色变化:在电解过程中,硫酸铜溶液的颜色也会发生变化。
初始溶液呈现蓝绿色,这是因为硫酸铜溶解时产生的铜离子存在于溶液中。
随着电解进行,铜离子逐渐减少,溶液的颜色也会变浅,最终呈现无色。
3.电解过程中的气体释放:除了金属沉积和溶液颜色变化,电解过程中还会产生气体释放。
阳极上产生的气体主要是氧气,而阴极上则产生氢气。
这是因为当电流通过硫酸铜溶液时,阴极上的铜离子被还原成金属铜,同时释放出电子,而在阳极上则会发生氧化反应,产生氧气。
总结:电解硫酸铜实验中,通过电解反应可以观察到阴极上金属沉积,溶液颜色变浅以及产生气体释放的现象。
这些现象符合电解的基本规律,即正极吸引阴离子,负极吸引阳离子,阴极上发生还原反应,阳极上发生氧化反应。
硫酸铜溶液电解方程式
电解硫酸铜溶液的方程式可表示为:
在阳极:
2H2O → O2 + 4H+ + 4e-。
在阴极:
Cu2+ + 2e→ Cu.
这个反应表明在阳极水分解产生氧气气体,同时释放出氢离子。
在阴极处,铜离子接受电子并还原成固态铜。
这个过程不仅可以用
于制备纯度较高的铜,还可以用于电化学分析和电镀等工业应用。
电解硫酸铜溶液的过程不仅在化学实验室中有重要应用,也在
工业生产和环境保护中有着广泛的应用。
通过了解这个电解方程式,我们可以更好地理解电解过程的原理和应用。
目录摘要 (1)1 铜电解技术原理与发展 (1)1.1电解槽 (1)1.2电解液循环方式 (2)1.4电解工艺与控制特点 (3)1.5铜电解工业发展历程 (3)1.5.1最初的提出 (3)1.5.2现代的主要改进 (4)1.5.3国外的一些研究 (4)1.5.4现在形成的主要方法 (4)1.5.5总的发展趋势 (5)2 铜电解技术最新发展 (5)2.1提高阴极铜质量 (5)2.1.1电解液中杂质行为 (5)2.1.2添加剂的影响 (6)2.1.3电流密度的影响 (6)2.1.4有机相的影响 (7)2.1.5电解温度的影响 (7)2.2节能降耗 (8)2.2.1影响电解铜电单耗的主要因素 (8)2.2.2影响电解铜蒸汽单耗的主要因素 (9)2.2.3铜电解节能降耗的主要措施 (9)2.3提高劳动生产率 (10)2.3.1新型电解液循环方式 (10)2.3.2周期反向电流电解技术(PRC) (10)2.3.3机械化作业 (11)3 铜电解技术发展展望 (11)参考文献 (11)摘要:铜电解精炼的历史悠久,自问世以来,其技术已得到突飞猛进的发展:从传统工艺到永久性不锈钢阴极工艺电解法,从人工操作到大型自动化设备,从小极板生产到大极板生产,从电解液、阳极泥的过滤系统、极板导电系统的改进以及控制短路系统的优化等方面都有了巨大的进步。
上述所有技术的改进都离不开提高阴极铜质量、降低能源和人工消耗这一主题。
目前,世界上铜电解精炼工艺主要有传统法电解和永久性不锈钢阴极法电解两种。
而永久阴极电解技术正好迎合这样的发展需求,将成为未来铜电解技术的发展趋势。
关键词:铜电解;工艺;影响;改进1 铜电解技术原理与发展铜电解过程在电解槽中进行依靠直流电的作用完成铜阳极的溶解、阴极的沉积长大。
除此之外,就是Cu+的产生和由此引起的一系列副反应,以及铜元素及其氧化物在稀酸环境下与氧发生的化学溶解反应。
1.1电解槽目前普遍采用钢筋混凝土槽体,内衬铅板、软聚氯乙烯板、玻璃钢等材料。
槽体底部做成由一端向另一端倾斜状,也有的老厂的电解槽底部是由两端向中央倾斜的。
两种槽体都是在最低处开设排泥孔。
如图1.1所示。
阳板:为火法精炼的精铜,含铜一般为99%以上。
阴极片:一种是由种板槽生产的铜薄片,经加工安装吊耳后制成,常称为始极片,为了避免始极片制作的麻烦,大型电解铜厂均采用不锈钢板制作阴极。
阴极阳极交替排列,同极中心距70-100毫米。
玻璃钢或聚合物混凝土整体槽是发展趋势。
图1.1 铜电解槽1-进液管;2-阴极;3-阳极;4-出液管;5-放液孔;6-放阳极泥孔1.2电解液循环方式电解槽溶液循环有上进下出和下进上出二种。
如图1.2所示。
图1.2 电解液循环方式示意图1.3电解反应原理铜的电解精炼,是在电解槽中,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。
在电解液中,根据电离理论,存在H +、cu 2+、so 42-和水分子,因此在阳极和阴极之间施加电压通电时,将发生相应的反应。
(1)阳极反应: Cu –2e→Cu 2+ V E CuCu 34.0/2=+θMe –2e→Me 2+ V E Me Me 34.0/2<+θSO 42--2e→SO 3+1/2O 2 VE So O42.2_242/=θH 2O-2e→2H ++1/2O 2 V E O H O 229.122/=θ阳极的主要反应是Cu 溶解形成Cu 2+。
(2)阴极反应:Cu 2++2e→Cu V E Cu Cu 34.0/2=+θ2H ++2e→H 2 VE H H 02/=+θMe 2++2e→Me V E MeMe 34.0/2>+θ在这些反应中,只有电极电位比铜更正的金属离子能够优先还原。
因此,阴极的主要反应是铜离子的还原得到电铜。
一般的铜电解精炼生产过程采用的电流密度在200~340A/m 2时,铜离子在阴极沉积过程属于混合控制。
其极化曲线如图1.3。
图1.3 为阴极过电位与电流密度的关系图中极化曲线由两段组成:AB段为塔费尔直线,在相应的电流密度下生产得到致密的阴极铜产品;B点是由电化学极化向浓差极化转变的过渡点,其电流密度为100A/m2时,BC段表示的混合控制区,阴极沉积物将有可能长刺而得不到合格的产品。
1.4电解工艺与控制特点铜电解工艺可分为传统电解、周期反向电流电解和永久阴极电解3种,永久阴极工艺采用不锈钢作阴极,取消了始极片的生产制作,阴极铜的处理设备多出了剥片过程。
铜电解所有工艺条件可归结为电解液成分电解液流量、电解液温度、极间距、电流强度五大类。
理论上讲,使所有工艺条件处在最佳控制范围并有最佳组合,就能产出合乎要求的阴极铜产品,但是,一般的大型铜电解工厂规模较大,使得铜电解精炼过程的工艺条件在时间和空间上存在不均匀性。
而阴极铜质量由其所处的局部环境及全周期的工艺条件决定,为了获得整体合格的阴极铜产品,要求在电解精炼过程的工艺控制中采取必要的措施保证工艺条件尽可能均一,随时间和空间的变化波动在合理范围内。
这种不均匀性正是铜电解过程一系列问题产生的根源,也是铜电解技术发展需要解决的重要问题。
目前,铜电解工艺控制已从寻求“最佳控制范围”和“最佳工艺条件组合”走向“全过程的工艺条件均匀化”,铜电解技术发展的各个方面大都与此相关。
1.5铜电解工业发展历程1.5.1最初的提出铜电解精炼最初是由俄罗斯科学家研究出的。
雅柯比院士于1837年研究了铜电镀沉积的原理,列赫丁贝尔斯基于10年后在圣彼得堡建立了第一个大的电镀厂,为伊沙阿基也夫大教堂制造浮雕。
列赫丁贝尔斯基当时还指出应用这个新的方法去精炼铜的可能性。
至1869年,英国在威尔士建立了第一个铜的精炼厂。
1.5.2现代的主要改进在现代,铜主要用在电气工业上,要求铜具有较高的导电性及良好的加工性能,以便制成各种规格的电气村料。
火法精炼产出的精铜一般含铜99.2~99.7%和杂质0.3~0.8%。
因此,火法精炼产出的精铜还要进行电解精炼,以进一步脱除杂质,并提高铜的纯度至99.99%。
二十世纪六十年代以来,铜的电解精炼技术取得了很多重要的进展和成就,如电解设备和电解方法的改进;电解液控制和净化的加强;从而强化了电解过程即能在高于常规电解的电流密度一倍甚至几倍的条件下,成功地制取高质量的阴极铜。
为强化铜的电解精炼过程,曾有人进行过旋转阴极和震动阴极的试验。
1.5.3国外的一些研究国外采用了一种新型的高电流密度电解槽(代号CCS),电解液沿着电极表面高速流动,可以把电流密度提高到320~640A/m2。
根据资料报道,曾有国外的一家工厂,采取了一种特殊的设计,利用离子交换来控制纯铜在阴极上的沉积,而允许采用较高的电流密度。
还有人提出了一个电解液在双层电解槽内流动的模型,这种流动可使电解液在槽内均匀分布,以保证铜在阴极上的均匀析出。
在铜电解精炼过程中,提高电流密度是强化生产的重要措施。
1962年保加利亚精炼厂成功地进行了周期反向电流电解的工业试验。
采用周期反向电流电解,阳极钝化现象在电流密度高达550~650A/m2时才出现。
1.5.4现在形成的主要方法通过一百多年的发展,铜电解精炼形成了以上提过的三大类精炼方法。
传统法电解又包括小极板短周期常规电解和大极板长周期常规电解两大类。
永久不锈钢阴极法又分为艾萨(ISA)电解法、KIDD法、OT法三种。
小极板短周期常规电解主要在中国等发展中国家采用,工序主要以人工作业为主,适合于中小电解规模。
大极板长周期常规电解有了很大的提高,其工序均实现了机械化,控制系统一般采用PLC进行控制,适合于大型铜电解生产企业。
周期反向电流电解技术(PRC),可以使电流密度提高到400A/m2以上。
1963年,周期反向电流电解在保加利亚铜精炼厂首次应用于工业规模的生产。
从那以后,应用这一技术的工厂不断增加,达到了所有电解厂数的16%。
由于PRC技术所采用的电流密度高,其槽电压一般高于规电解法,有效电流效率也低于常规电解法。
因此,PRC技术的电能消耗要比常规电解法高出30%左右。
因此,在能源紧张,能源费用大幅度提高的今天,PRC 技术的推广应用受到了限制,20世纪90年代以来,PRC技术没有得到进一步的推广应用。
永久性阴极铜电解技术最早由澳大利亚芒特艾萨矿业公司汤斯维尔精炼厂(CRL)在1978年研制成功并投入生产,称为艾萨电解法。
芒特艾萨公司从1978年开始把艾萨技术卖到国际上,至2003年世界上用艾萨法生产阴极铜总能力已达500万t/a,占全世界总阴极铜产量的33%。
目前国内采用永久性阴极铜电解技术并已投入生产的唯一工厂是江西铜业公司贵溪冶炼厂,该厂三期电解采用ISA电解法,设计能力为20万吨/年,并于2003年投产。
目前在国际上使用ISA电解法的最大工厂是德国北德精炼厂,阴极铜生产能力达37万吨/年。
1986年加拿大鹰桥公司的KiddCreek冶炼厂也开发了另一种不锈钢阴极生产工艺,称为KIDD法。
1992年KIDD工艺技术实现商业化,到目前为止,采用KIDD工艺并已投产的电解厂共有8家,生产能力达工程硕士学位论文大极板高电流密度常规铜电解技术研究245万吨/年;其中最大工厂是智利楚基卡马塔冶炼厂,阴极铜生产能力达87万吨/年。
芬兰奥托昆普公司利用其先进的不锈钢生产与制造技术,以及在阳极整形机组、阴极剥片机组、行车等方面的良好业绩,近年来开发的OT不锈钢阴极电解法也已投入了工业化生产。
国内的山东阳谷祥光铜业公司选择了OT不锈钢阴极法。
1.5.5总的发展趋势随着国内外铜冶炼技术水平的提高,生产能力的增大,铜电解也朝着大型化、机械化、自动化方向发展。
小极板短周期常规电解工艺在激烈的市场竞争处于不利位置,已逐步被淘汰;周期反向电流电解技术因有效电流效率低、电耗高等原因,从上世纪90年代以后,没有得到进一步的发展。
进入二十世纪八十年代以来,大极板长周期常规电解和永久不锈钢阴极电解得到了迅速发展。
2 铜电解技术最新发展铜电解技术的发展主要是围绕以最低的消耗获取最好质量的阴极铜这一目标展开的,主要体现在提高阴极铜质量、降低能源消耗和提升劳动生产率三个方面。
2.1提高阴极铜质量阴极铜的质量问题集中体现在物理质量上包括表面长粒子、长气孔、发酥发脆、夹层等,其中表面长粒子是主要的缺陷。
另外,传统电解技术阴极耳部容易夹带电解液等杂质。
针对上述问题,主要围绕阳极质量、阴极质量、极距控制、电解液质量四个方面开展工作。