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1、废杂铜直接电解精炼电解铜清洁生产工艺新技术 一、概述： 现有废杂铜回收利用工艺存在着工艺流程长、回收率低、投资大、能耗高、利用水平低、环境污染大等问题，为此，研究开发无熔炼铸造工序的废杂铜直接电解精炼清洁生产工艺，就成为一项紧要任务。废杂铜直接电解精炼电解铜清洁生产工艺是以废杂铜为原料，将原料放入阳极框架里作为阳极，用永久性不锈钢阴极板或纯铜薄片作为阴极，用酸性硫酸铜溶液作为电解液进行废杂铜的直接电解精炼。在电解过程中，阳极上的铜失去两个电子生成-2价铜离子进入溶液，而贵金属和某些金属不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽底。溶液中的-2价铜离子在阴极上优先析出，而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出，
2、留在电解液中，待电解液定期净化时除去。因此，电解精练可得到高品位的电解铜，以及富集有贵金属的阳极泥。在铜电解过程中，电解液中铜和杂质含量逐渐增加，添加剂含量不断积累，而硫酸的含量则逐渐减少，从而使电解液成分偏离所需的条件控制范围。所以必须定时定量地抽取电解液进行净化处理，并用等量的新液替换，调整电解液组成；同时也回收有价金属杂质，以保证电解精练的正常作业。二、废杂铜直接电解精炼工艺原理：由于电离的缘故，电解液中的各组分按下列反应生成离子： CuSO4=Cu2+ H2SO4=2H+ H2O=H+OH-在未通电时，上述反应处于动态平衡。但是直流电通过电极和溶液的情况下，各种离子作定向运动，在阳极上
3、可能发生下列反应：Cu-2e=Cu2+ =+0.34VH2O-2e=1/2O2+2H+ =+1.23V-2e=SO2+1/2O2 =+2.42VH2O和 的标准电位很大，在正常的情况下，它们不可能在铜阳极上发生放电作用。此外，氧的析出还具有相当大的超电压（25时，若电流密度为200A/m2,则氧在铜上析出的超电压为0.605V）。因此，在铜电解精炼过程中不可能发生氧的析出，只有当铜离子的浓度达到极高或电解槽内阳极严重钝化，使槽电压升高到1.7V以上时才可能有氧在阳极上放出。至于 离的放电反应，因为其电位更正，故在铜电解精炼过程中是不能进行的。Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，
4、它们从阳极上溶解进入溶液。贵金属的电位更正不溶解，而进入阳极泥。在阴极上可能发生下列反应： Cu2+2e=Cu =+0.34V 2H+2e=H2 =0V铜的析出电位较氢为正，加之氢在铜上析出的超电压值又很大（当25及电流密度为100 A/m2时，电压为0.584V），故只有当阴极附近的电解液中铜离子浓度极低，并由于电流密度过高而发生严重的浓差极化时在阴极上才可能析出氢气。综合上述：废杂铜直接电解精炼过程，是在直流电的作用下，铜在阳极上以二价的形态溶解，而二价铜在阴极上以金属的形态析出的过程。在电解过程中应保持稳定的操作条件以得到高品位的电解铜。三、废杂铜直接电解精炼工艺：废杂铜的电解精炼采用框
5、式阳极、永久性不锈钢阴极板或以电解产出的薄铜片（始极片）作为阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液。在直流电的作用下，阳极铜电化学溶解，纯铜在阴极上沉积，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现了铜与杂质的分离。电解精炼所用的电解液为含硫酸铜的硫酸水溶液。这种溶液导电性好，发挥性小，且比较稳定，使电解过程可以在较高的温度和酸度下进行。另外，硫酸铜的分解电压较低，砷、锑、铅等在硫酸溶液中能生成难溶化合物，因而杂质对阴极质量的影响相对较小，而且贵金属在硫酸溶液中也能得到叫完全的分离。这些都使得以硫酸溶液作为铜电解液，比采用其他溶液如盐酸溶液、硝酸溶液、氨盐溶液等具有较大的优越性。一般含铜4050/L，含
6、游离硫酸180210g/L。电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器，加热至一定温度以稳定的流量供到各电解槽。随着电解的进行，电解槽中电解液成分、添加剂、温度等将会发生变化。为了稳定电解条件，必须将一部分电解液从电解槽放出，同时补充等量的新电解液，实现电解液的循环。电解液的循环方式采用电解液与阴极板板面平行的循环，即采用槽底中央进液、槽上一端出液的新“下进上出”循环方式。根据电解液中杂质的情况，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。 电解液温度是影响电解过程技术经济指标和产品质量的因素。实验证明，提高电解液的温度可使电解液粘度大幅度下降，电解液中悬浮的微
7、粒得以沉降，保证不和阴极铜机械吸附。同时电解液的温度越高Cu2+的迁移速度大大增加；有利于Cu2+的传质，使阳极钝化和阴极区Cu2+浓度的贫化明显消除，从而使铜在阴极上均匀析出。为了获得致密、平整、光滑的优质阴极铜，除了严格控制各工序电解技术条件外，还应添加适量胶状物质和表面活性物质，以改善阴极表面质量。废杂铜直接电解精炼清洁生产工艺框式阳极与整体铸造阳极不同，在框式阳极电解的情况下，随着框中废铜碎料的溶解，可以再往框中加入新的废铜碎料，因而无需中断电解作业，使电解生产能连续进行。同时，框式阳极电解也不存在阳极残极的情况。框式阳极直接电解精炼废杂铜，不仅消除了火法精炼工序，而且还可以对铸造阳极
8、的电解作业有所改进。附注：（一）废杂铜直接电解精炼清洁工艺生产费用（单位：吨铜）1：耗 电 量：400-500 2：硫酸的损耗：10-15公斤3：煤 炭：300-500公斤 4：人 工： 500-600元5：添 加 剂：3-10元 6：化 验： 10元7：耐酸泵运转耗电：50-60 8：照 明 耗 电 ： 10-15（二）主要生产设备： 可控硅整流器；电解槽；铜排；种板；阳极框架；锅炉：换热器；耐酸泵；高底位槽；洗板槽；耐酸罐；管道及管件 设备投资：年产500吨电解铜生产设备投资约80万。技术服务：废杂铜直接电解精炼电解铜清洁生产工艺设计、设备选型制作、技术培训，安装指导。同时提供氧化铜矿石“浸出-萃取-电积铜”，废蚀刻液铜回收及循环利用等湿法冶金技术服务。
