铜的电解精炼

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1、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

2、分离。铜电解所处理的阳极成分（） 般为：Cu 99.299.7, Ni 0.090.15， As 0. 020.05， Sb 0. 0180.3， Ag 0. 0580.1，Au 0. 0030.007, Bi 0. 0026, Se 0. 0170.025。产品一号铜的成分要求（）： CuAg 不小于 99.95；Bi 和 P 不大于0. 001； As、Sb、Sn、Ni不大于0002； Pb和Zn不大于0003； 硫不大于 0.004。铜电解精炼的原理如下：阳极反应：Cu2e =Cu2+E 2+=0. 34VCu/CuMe2e =Me 2+E 2+V0. 34VMe/MeHO2e=2H+1

3、/2OE=1.229V2 2 H2O/O2SO 2-2e =SO +1/20E=2.42V432SO42/O2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。HO和SO2失去电子的反应由于其电位比24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 =CuE 2+V0. 34VCu/Cu2H+2e=HE=0. 0V2H+/H2Me2+2e =MeE0. 34VSO42/O2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。铜电解精

4、炼的一般流程如图1所示。铜电解槽的安装实例如图 2所示。怡枇片阳觇电解神炼F1r阳別泥 电解瞰一1电网 阳枇视谀匪解沾煤 莊讽注-M赴 送阳园髭爼理冷代建根冠玄济M竦再生射itlUSSW应叱也俏壻牛严帽制瞌載神佶晶秋戕册厭峨駛返网电解精炼图 1 铜电解精炼一般工艺流程图图 2 铜电解槽安装实例图1进液管；2阳极；3阴极；4出液管；5放液管；6放阳极泥管国内部分冶炼厂铜电解精炼技术操作条件见表 1。 经过电解精炼后的阴极铜质量要求见表 2。表 1 商品电解槽技术操作条件实例名称上海鑫冶白银一治电解液组成Cu/gL-145 5535 45HSO / g L-i24165185160190Ni/ g

5、L-i小于10小于10As/ gL-1小于10小于1.5Sb/ gL-1小于0.5小于0.3Fe/ gL-i小于1小于3Bi/ gL-i小于0.5小于0.2Cl/ gL-i小于0.075电流密度/Am-2322330190230电解液温度/c62 6758 62同极距/mm75100每槽循环速度30 4020 25/Lmin-i循环方式上进下出上进下出阳极寿命/d12 1424阴极周期/d446添加剂用量骨剂/gt-i小于8030 60硫脲/gt-i小于4045 50干酪素gt -i小于40盐酸/mLt-i小于300400600云铜股份贵溪冶炼厂株洲冶炼厂40 454238 46150 701

6、88180200小于154.5小于15小于152.9小于20小于0.50.58小于7小于41.88小于2小于0.31.03小于10.060.05 0.0652502402242656668 （高位槽）大于6060 6510585853025 3025 35槽中央底部进上进下出液上部出液上进下出2412 15181245610040 7010030 4020 253420 3010 20105070mg/L0 1200150屈UM逬1R *1W0.0015|W0 0020W0 0025o o o w庶SUrHCDrHUOsNHSZOtuo庶寸L09細屈敝C 庶喇吏 喇庶QQ-rdS0o s cn

7、 S -3 Ql,屈庶1iCMOOSSSSES z*国外铜电解的技术经济指标见表 3。表 3 国外铜电解主要技术经济指标实例项目东予厂南方线材公司（美）阿马利略厂玉舒厂韦尔瓦厂北德厂汤斯维厂小名滨厂沃尔索尔厂电解方式残极率/%常规RRC常规PRCPRCISAISA常规常规电流效率/%1516151520161825.314槽电压/mV98939896.59598959690直流电耗280400260350400330320500/kWh t-i295360250380400300290253500蒸汽消耗/kgt80154750420-120 世纪70 年代以来，铜电解精炼技术进展很大。除周期

8、反向电 流（PRC）电解，永久性不锈钢阴极一ISA法和KIDD法等新工艺外， 在出装槽自动化、检侧和大功率可控硅整流设备方面都有相当的进 步，使过程向大型化、高效率和低消耗方面发展。永久性不锈钢阴极技术在铜电精炼过程中的应用，不再用种板槽 生产始极片而全部用来生产阴极铜，以及避免了由于各种原因造成始极片变形引起极间短路的可能，使得极间距可以进一步减小，从而提 高了电流密度和电解槽的利用率；永久性不锈钢阴极的应用也为进一 步提高出装槽的自动化程度创造了条件。KIDD工艺是对ISA法的继 承与发展，与ISA相比KIDD的最大不同点在于阴极底部不涂蜡，消 除了涂蜡的不良影响，减少运行成本，不会使表面

9、粘附阳极泥和长粒 子，不会在阴极上形成薄膜。永久阴极铜电解技术的工业应用至今已 有 20 余年历史，到 1998 年，使用永久阴极铜电解技术生产的精铜产 量已占世界总产量的 40%以上。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。常规 净化方法有：（1）加铜中和或直接浓缩法生产硫酸铜；（2）电解沉 积法；（3）中和、浓缩生产硫酸铜，电解法除As、Sb，冷冻结晶 生产硫酸镍；（4）高酸结晶法生产硫酸铜，电

10、解除As、Sb、Bi,电 热蒸发生产粗硫酸镍。一般需大量生产硫酸铜时用（ 1）、（ 2）和（ 3）； 不需大量生产时,可用（4）,小厂以（2）法为宜。新的净化方法有：（1）渗析法（阴离子交换膜）；（2）萃取法；（3）共沉淀法：（4） 氧化法除 As、 Sb、 Bi。铜电解液净化流程如图 3所示。电解机t i腔他塔中用阳ta胚住岀祇I-I电斛疲时籾勿辆灌埔破废电弊桃何味用好感下成水芒賂川辽式曲冷佶阳术冷结抽:圾电阿.也舸梅甲袖時-次睨田电解川榕解肚脱閘电解J *:按脱蜩样进常圧浓揺电肢変麻落懑帘蛊术冷帖胡關匚中离皓駆附观诜忒號穩烟产品称皿也装二崔弾御电輔见袖外祁i|販战钢成屈二次结晁世曲粗墟嗣南次皓關 塚戦洗水协诡恼用血空峻昭图3铜电解液净化流程