单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/11/10,#,电解分厂,2016-06-10,铜电解精炼工艺部分,电解分厂 铜电解精炼工艺部分,1,主要内容,一,、铜电解精炼概述,二,、铜电解精炼理论基础,三,、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作,实践,四,、阴极铜质量控制,五、铜电解液净化,主要内容一、铜电解精炼概述二、铜电解精炼理论基础三、铜电解精,2,电解精炼的目的,：将火法精炼产出的阳极铜进一步提纯，并回收有价金属的过程。,电解精炼的目的：将火法精炼产出的阳极铜进一步提纯，并回收有价,3,跨别,投产时间,设计能力（万吨,/,年）,电解槽总数（台）,5-6,跨,1997,年,10,512,7-8,跨,2004,年,15,736,9-10,跨,2010,年,18,784,合计,43,2032,1,、铜电解精炼概述,跨别投产时间设计能力（万吨/年）电解槽总数（台）5-6跨19,4,电解槽数量确定,电解槽数量,N=,（设计产量,*10,6,）,/,（生产天数,*,小时,*,作业率,*,电流,*,电效,*1.186,）,N=(150000,*10,6,）,/,（,350*24*96%*22000*97%*1.186),N=150000/204,N=736,电解槽数量确定电解槽数量N=（设计产量*106）/（生产天数,5,每槽始极片数量的确定,N,c,=I/D,k,F,c,=,电流,/,电流密度,*,始极片面积,=22000/280*0.86*0.88*2,=52,槽子长度,=52*85+200*2=4820,槽子宽度,=880+55*2=990,槽子深度,=880+105+200=1185,每槽始极片数量的确定Nc=I/DkFc槽子长度=52*85+,6,铜,的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜薄片作为始极片（阴极片），相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的贱金属进行电化学溶解进入电解液，而贵金属不溶，成为阳极泥沉于电解槽底。在阴极，铜离子得到电子，在阴极结晶析出，得到,产品阴极铜，,而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留于电解液中，待电解液定期净化时除去,。,含有贵金属和硒、碲等稀有金属的阳极泥，作为铜电解的一种副产品另行处理，以便从中回收金、银、硒、碲等元素,。,铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，用纯铜,7,有始极片生产制作,工序流程,长,无始极片制作,工序,流程,短,机械化、自动化程度高,传统电解,工艺,PC,电解,工艺,铜电解工艺按阴极的不同类型主要分为：,电解,5-8,跨,9-10,跨,2,、铜电解精炼工艺分类,有始极片生产制作工序流程长无始极片制作工序传统电解工艺PC电,8,传统电解,PC,电解,传统电解PC电解,9,电解液循环系统设备流程图,电解液循环系统设备流程图,10,主要内容,一,、铜电解精炼概述,二,、铜电解精炼理论基础,三,、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作,实践,四,、阴极铜质量控制,五、铜电解液净化,主要内容一、铜电解精炼概述二、铜电解精炼理论基础三、铜电解精,11,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,Cu2+,的形态溶解，而,Cu2+,在阴极上得到电子以金属铜的形态析出的过程。除此之外，还不可避免地有,Cu+,的产生，并引起一系列的副反应，使电解过程复杂化。,如果技术条件控制得当，那么在阳极和阴极上发生的主要反应为：,阳极,反应（铜和一些杂质的氧化反应）：,Cu-2e=Cu2+E0Cu/Cu2+=0.34V,阴极反应（,铜的还原反应,）：,Cu2+2e=Cu E0Cu/Cu2+=0.34V,1,、铜电解精炼电极反应,铜电解精炼过程，主要是在直流电的作用下，铜在阳极上,12,铜电解精炼的阳极板是一种含有多种元素的合金。除去主金属元素铜之外，通常可将阳极铜中的杂质分为以下四类：,（,1,）比铜显著负电性的元素：锌、铁、镍；,（,2,）形成不溶化合物的元素：铅、锡；,（,3,）比铜显著正电性的元素：银、金、铂族元素；,（,4,）电位接近铜但较铜负电性的元素：砷、锑、铋；,2,、阳极杂质在电解过程中的行为,铜电解精炼的阳极板是一种含有多种元素的合金。除去,13,阳极上的铜和比铜更负电性的金属,电化溶解,以离子状态进入电解液,电解液中的铜离子在阴极上电化析出成为阴极铜,电解液中比铜更负电性的离子聚集在电解液中在净液时除去,比铜更正电性的金属和某些难容化合物,不溶于,电解液,以阳极泥形态沉淀于电解槽,综合回收其中的金、银、硒、碲等稀贵金属,阳极上的铜和比铜更负电性的金属电化溶解以离子状态进入电解液电,14,铜电解车间的电路联接,1.,阳极导电排，,2,4,中间导电板，,5.,阴极导电排,同,一跨电解槽间连接为串联；电解槽内同名电极间为并联；电解槽内相邻阴、阳极间连接为串联。,铜电解车间的电路联接1.阳极导电排，24中间导电板，5.阴,15,主要内容,一,、铜电解精炼概述,二,、铜电解精炼理论基础,三,、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作,实践,四,、阴极铜质量控制,五、铜电解液净化,主要内容一、铜电解精炼概述二、铜电解精炼理论基础三、铜电解精,16,1,、主要技术条件,铜,电解精炼所用的电解液为硫酸和硫酸铜组成的水溶液。这种溶液导电性好，挥发性小，且比较稳定，使电解过程可以在较高的温度和酸度下进行。为保证电解的正常进行，电解液需保持一定的温度，一般为,58,65,。提高电解液的温度，能改善,Cu2+,的传质条件，有利于降低电解液的粘度，使飘浮的阳极泥容易沉降，增加各种离子的扩散速度，减少电解液电阻，从而提高电解液的电导率、降低电解槽的电压降，以减少铜电解生产的电能消耗。,成分,H,2,SO,4,Cu,2+,Ni,2+,As,3+,Sb,3+,Bi,3+,Fe,3+,Cl,-,含量（,g/L,）,150-170,40-60,25,7,15,1,1,4,0.5,1.1,电解液的成分及温度,1、主要技术条件 铜电解精炼所用的电解液为硫酸和硫,17,1.2,阳极,阳极耳部分为两种，一种是两耳一长一短，另一种阳极两耳一样大。,成分：,Cu99.0%,块重：,2705kg,规格,：,870,840mm,成分：,Cu99.0%,块重：,2855kg,规格,：,900,840mm,为了,在铜电解中获得良好的技术经济指标，除了控制阳极铜的化学成份外，还要求阳极具有良好的物理规格。,大小耳,对称,耳,1.2 阳极 阳极耳部分为两种，一种是两耳一长一短，另一种阳,18,阳极,板内在品质主要指主金属铜的品位和杂质含量，根据云铜电解生产的特点和要求，进入电解生产的阳极铜化学成份应,满足,下表,的,要求。,阳极,外形品质主要指阳极板的块重、厚薄、弯扭、平直度、飞边、毛刺、鼓包、气孔、冷隔层和夹渣等控制指标。,阳极板内在品质主要指主金属铜的品位和杂质含量，,19,1.3,阴极,始极片,的尺寸通常比所用阳极的尺寸略大，即比阳极铜板长,10,60mm,，宽,20,70mm,；始极片的厚度由很多因素来决定，如对电解铜质量的要求、所采用的电流密度、机械加工能力、电解周期等。,永久不锈钢阴极板。,1.3 阴极 始极片的尺寸通常比所用阳极的尺寸略大，,20,21,电解液循环的作用,通过电解液循环对溶液起到搅拌作用，使电解槽中各部位的电解液成份更趋于一致，并将热量和添加剂传递到槽中,。,经过过滤，滤除电解液中所含的悬浮物，以保持电解液具有生产高质量阴极铜所需的清洁度。,1.4,电解液,的循环,21电解液循环的作用通过电解液循环对溶液起到搅拌作用，使电解,22,下,进液上出液,方式：,优点：,电解液充分混合，减少浓差极化，浮在液面上的,悬浮物,易从漏斗溢出，电解槽内的温度、溶液成份、,添加,剂成份分布都很均匀。,缺点：,电解液流动方向与阳极泥沉降方向相反，不利于,阳极泥,沉降，影响阴极铜质量，增加贵金属,损失。,22下进液上出液方式：,1.5,极间距,极间距,离通常以同名电极（同为阳极或阴极）之间的距离来表示,。,缩短,极间距,离优点：,可以,提高单个电解槽的利用率，几乎可以在不增加设备的条件下提高产量，同时可以降低电解液电阻，即降低电解槽的电压降和电解铜的直流电耗。,缩短极间距离缺点：,会使阳极泥在沉降过程中附着在阴极表面的可能性增加，不但会造成贵金属损失增加，而且还会污染阴极表面。会大大增加阴阳极之间短路的机会，引起电流效率下降，为消除短路，则必然消耗大量劳动。,生产,实践表明，通常极间距每增加,10,，槽电压要增加,43mv,。因此缩短极距是降低槽电压和电解直流电耗的有效措施之一。,1.5极间距 极间距离通常以同名电极（同为阳极或阴极,23,24,电流密度,一般是指阴极电流密度，即单位阴极板面积上通过的电流强度。工厂中采用的电流密度单位是,A/m2,。,电流密度,是铜电解精炼中最重要的技术经济指标之一，也是影响金属沉积物结构和性质的一个主要因素。,1.6,电流密度,24 电流密度一般是指阴极电流密度，即单位阴极板面积上,提高电流密度有以下一些优缺点：,优点,：,1,.,可以在不增加设备的条件下，提高产量，提高劳动生产率。对于新建工厂，则可以在保证同样生产能力的前提下，减少电解槽数，节约投资；,2,.,产量增加，则单位产品的劳动工资和维修费用相应减少；,缺点,：,1,.,提高电流密度会增加电能消耗；,2.,提高电流密度则相应应提高电解液循环量，使金银损失增大；,电流密度在,220,300A/m2,的范围内，每增加,1A/m2,槽电压大约增加,1mv,，直流电耗约增加,0.8kwh/t,阴极铜。,提高电流密度有以下一些优缺点：电流密度在220300A/m,25,2,、主要指标,2.1,优质品率,指,生产的合格阴极铜块数占所产阴极铜总块数的比例。阴极铜是公司的最终产品，直接面对市场和用户。电解精炼作为阴极铜生产的最后工序，产品品质对于,企业,的生产经营至关重要。因此，阴极铜的品质一直被视为电解生产的重中之重。,2、主要指标2.1 优质品率 指生产的合格,26,电流效率：,根据,法拉第定律，通过,1,安培小时电量在阴极析出的铜应该为,1.1852,克，实际电解过程中有少量电漏失，导致实际析出铜量少于理论析出铜量。实际析出量与理论析出量的比值即为电流效率。,式,中：,Q,实际析出铜量（,g,）；,M,理论析出铜量（,g,）；,电流效率（,%,）。,2.2,电流效率,电流效率：2.2 电流效率,27,影响电流效率因素分析：,电流效率低,电解的副反应,极间短路,槽间导电板请理不干净,阳极板物理规格不好,始极片有弯曲、卷角现象,阴极析出粗糙、长粒子凸瘤,电解槽漏电,电路漏电,设备漏电,影响电流效率因素分析：电流效率低电解的副反应极间短路槽间导电,28,2.3,阴极铜电耗,铜,电解精炼的电能消耗，是按每生产,1t,阴极铜所消耗的直流电进行计算，或是按总电能消耗（交流电耗）计算。电能消耗能够可以比较直观地反映出电解生产的技术水平和经济效果。,Ece=,(an-ca)+El+Econ+Ep,式中：,其中,Ece,为槽电压，,an,为阳极电位，,cn,为阴极电位，,El,为电解液电压降，,Econ,为导电棒上的电压降，,Ep,为各接触点电压降。,W,=1000E/(,1.1852,）,式中：,W,直流电耗，,kW.h/t,；,E,槽电压，,V,；,电流效率，；,1.1852,铜的电化当量，,g/,（,Ah,）,2.3 阴极铜电耗 铜电解精炼的电能消耗，是按每生,29,主要内容,一,、铜电解精炼概述,二,、铜电解精炼理论基础,三,、铜电解精炼主要工艺条件控制及操作,实践,四,、阴极铜质量控制,五、铜电解液净化,主要内容一、铜电解精炼概述二、铜电解精炼理论基础三、铜电解精,30,1,、阴极铜质量标准（,GB/T 467-2010,）,阴极铜表面应洁净，无污泥、油污、电解残渣的外来杂物。,阴极铜表面（包括吊耳部