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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分离
2、。 铜电解所处理的阳极成分（）一般为：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：Cu2e =Cu2+ ECu/Cu20. 34V Me2e =Me 2+ EMe/Me20. 34V H2O2e=2H1/2O2 EH2O/O21.
3、229V SO422e =SO31/2O2 ESO42/O22.42V 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：Cu22e =Cu ECu/Cu20. 34V 2H2e=H2 EH/H20. 0V Me22e =Me ESO42/O20. 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。 铜电解精炼的一般流程如图1所示。 铜电解槽的安装
4、实例如图2所示。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云铜股份贵溪冶炼厂株洲冶炼厂电解液组成Cu/gL1H2SO4/ gL1Ni/ gL1As/ gL1Sb/ gL1Fe/ gL1Bi/ gL1Cl/ gL1电流密度/Am2电解液温度/同极距/mm每槽循环速度/Lmin1循环方式阳极寿命/d阴极周期/d添加剂用量骨 剂/gt1硫 脲/gt1干酪素/gt1盐酸/mLt14555165185
5、小于10小于10小于0.5小于1小于0.5小于0.0753223306267753040上进下出12144小于80小于40小于40小于3003545160190小于10小于1.5小于0.3小于3小于0.219023058621002025上进下出244630604550400600404515070小于15小于15小于0.5小于4小于0.32506668（高位槽）852535上进下出1861003410150421884.52.90.581.881.030.06240大于6010530槽中央底部进液上部出液2412100304020305070mg/L3846180200小于15小于20小于7
6、小于2小于10.050.0652242656065852530上进下出12154540702025102001200表2 高纯阴极铜的化学成分（GB/T138592）元素组元 素含 量/%元素组总含量/%元素组元 素含 量/%元素组总含量/%1SeTeBi0.000200.000200.000200.000304S0.00150.00155SnNiFeSiZnCo0.00100.00202CrMnSbCdAsP0.00040.0050.00156Ag0.00250.00253Pb0.00050.0005杂质总含量0.0065 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
7、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/%电流效率/%槽电压/mV直流电耗/kWht1蒸汽消耗/kgt1常规159828029580RRC1693400360常规1598260250PRC1596.5350380154PRC2095400400750ISA1698330300ISA1895290420常规25.396320253常规1490500500 20世纪70年代以来，铜电解精炼技术进展很大。除周期反向电流（PRC）电解，永久性不锈钢阴极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
8、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
9、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。图3 铜电解液净化流程4
