铜电解车间设计

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年产10万吨电解铜的铜电解车间设计

年产10万吨电解铜的铜电解车间设计
u(OH)2 57.3
反应为湿法冶金所应用。
矿床类型 斑岩矿少,砂卡岩矿多,使得溶剂萃取技推广受到限制;砂卡岩型铜矿多数适宜地下开采,开采成本高。 2003年铜储量为47000万吨。
元素 Cu Ni As Sb Ag Bi Fe S O Au Pb
1.4.2铜的消费
年产35万吨电解铜的铜电解车间设计
6.2残极率 27
— 0~0.00001
正常的槽电压为0.25~0.30V,其中主要是消耗在电解液的电阻上。
下进液、上出液的循环方式有利于溶液充分混合。但与阳极泥沉淀方向相反,造成阳极泥沉淀困难。上进液、下除液的循环方式对阳极泥沉淀有利,但电解液上下层浓差较大。目前国内工厂采用上进液、下出液的循环方式较多。循环量主要决定用操作电流密度,当操作电流密度高时,必须采用较大的循环量以减少浓差极化。循环量一般为18-25循环量,本设计电解液的循环方式选下进液、上出液的方式,循环量取20循环量。
槽电压:0.3V;
硫酸铜结晶水返回中和系统;
大生产能力和电价低廉地区采用。铜电解精炼于1869年在英国首先用于工业生产,随后在世界上得到广泛应用。20世纪70年代出现周期反向电流电解和不锈钢永久阴极电解等新的电解法。随着生产技术不断完善,电解极板作业等机械化和自动化程度逐步提高,铜电解精炼生产规模日趋大型化。到80年代,世界上最大单一生产电解铜的工厂生产规模已达到40万t/a。
电解槽壁50~70㎜,离槽底200~300㎜。同极中心距80~110㎜。
不能回收,则按损失处理)。铜电解回收率一般为99.8%左右,本设计铜电解回收率选99.8%。
360-年工作日,日;
金属M′,不会在阴极析出。
电析出的两倍,而且锑进入阴极的数量比砷大,因此锑的危害更为突出。

年产10万吨电解铜的铜电解车间设计

年产10万吨电解铜的铜电解车间设计

年產35萬噸電解銅的銅電解車間設計目錄1 前言 11.1銅的性質 11.1.1銅的物理性質 11.1.2銅的化學性質 31.1.3銅的主要化合物的性質 31.2銅的用途 41.3銅資源狀況 51.3.1世界銅資源 51.3.2中國資源71.4中國銅的生產狀況和消費81.4.1中國銅的生產狀況81.4.2銅的消費91.5.1銅的濕法冶金91.5.1銅的火法冶金101.6銅的新技術121.6.1一種採用溶劑萃取淨化銅電解液的方法本12 1.6.2分散強化型電解銅箔及其製造方法121.6.3硫化礦細菌浸出 121.7設計的內容121.7.1冶金計算131.7.2重要設備及輔助設備計算131.7.3製圖內容和要求 132 廠址選擇143.1銅電解精煉流程簡述163.2銅電解精煉的理論基礎183.2.1陽極過程183.2.2陰極過程183.2.3陽極上雜質193.3電解液的淨化204 銅電解精煉的主要設備選擇215 銅電解技術指標245.1銅電解的條件245.1.1電解液組成245.1.2添加劑245.1.3電解液溫度255.1.4電解液迴圈255.1.5電流密度255.1.6同極中心距265.2陽極壽命和陰極週期266 主要經濟技術指標276.1電流效率276.2殘極率 276.3銅電解回收率276.4槽電壓 276.5直流電能電位消耗286.6硫酸單位消耗286.7蒸汽單位消耗287 電解精煉冶金計算297.1電解槽設計計算297.1.1商品電解槽總數 297.1.2電解槽的極板數 297.1.3每槽陽極片數307.1.5種板電解槽數307.2物料平衡計算317.3銅電解精煉熱平衡計算347.3.1熱收入357.3.2熱支出355.4淨液量的計算377.5硫酸鹽生產物料平衡計算38 7.5.1計算銅料加入量 385.5.2 計算硫酸銅產品產量395.5.3一次母液體積395.6脫銅電解物料平衡計算407.7粗硫酸鎳生產計算408 銅電解精煉的主要生產設備的選用42 8.1整流器及導電銅材料的計算428.1.1直流電源428.1.2槽邊導電排448.1.3槽間導電板458.1.4短路棒468.2電解液循環系統設備及管道計算46 8.2.1集液槽468.2.2電解液迴圈泵468.2.3高位槽478.2.4加熱器478.2.5供液管488.2.6電解液迴圈管488.2.7陽極片剝機498.3車間運輸設備計算及選擇498.3.1起重機498.3.2叉車498.4其他設備及設施508.4.1各種輔助槽子508.4.2陽極泥放出與收集509 環保措施529.1環境保護529.2安全生產5210 車間定員54附圖56參考文獻61專題:銅陽極鈍化機理及影響因素62 致謝681 前言1.1銅的性質1.1.1銅的物理性質銅是人類最早發現的古老金屬之一,早在三千多年前人類就開始使用銅。

年产5万吨电解铜的电解车间的设计设计

年产5万吨电解铜的电解车间的设计设计

火法炼铜毕业设计任务书(铜电解精炼)一、设计题目1.设计一个年产5万吨电解铜的电解车间。

要求:(1)包括金属铜的基本用途及提取方法;(2)厂址选择的基本要求;(3)铜电解的基本原理,工艺等相关内容;(4)冶金计算部分;(5)设备选择及一览表3.设计计算内容包括(1)冶金计算:包括合理成分计算、物料平衡、热平衡的计算。

(2)设备设计计算:确定主要设备的主要尺寸、主要附属设备的选择与计算二、原始数据表4-1 阳极成分(%)表4-2 铜电解过程中各元素的分配率(%)表4-3 铜电解液中有害杂质允许含量(克 / 升)表4-4 假设数据三、设计的内容及要求(一)编写设计说明书1.概述1)简述铜的性质、用途及在国民经济中的地位和作用。

2)铜的资源及消费情况。

3)铜冶金的基本冶炼方法。

4)本设计的指导思想2.车间地址的选择与论证从国家建设规划方面,应服从工业规划、城市规划,应节约土地,节约投资,从工厂本身,应从气候、水文、地质、交通、资源、环境等多方面综合论证,要是具备尽可能好的“三通一平”条件,且工厂的生产对周边环境无大的影响。

3.工艺流程的选择与论证选择本设计的工艺流程论述所选工艺流程的可行性、经济性、先进性,并说明工艺流程在机械化、自动化、劳动条件等方面的情况。

4.冶金计算(1)铜电解精炼物料平衡计算(2)铜电解精炼槽热平衡计算(3)铜电解精炼主要设备的选择与计算1)电解槽的选择和计算2)阳极、阴极尺寸的选择5.主、辅设备一览表6.电解车间酸雾防治7.主要参考书目(二)绘制图纸主体设备三视图一张(A2图纸绘制)四、设计时间与安排由3013年12月2日至2014年1月3日,共5周。

1.文献资料的查询和收集,时间1周2.文献资料的收集和整理,冶金计算,时间1周3.论文初步撰写时间1.5周4.设备图、车间平面布置图绘制,论文进一步修改和完善时间1周5.答辩准备及答辩时间0.5周五、设计评分标准及说明设计说明书30%,图纸30%,答辩20%,平时考勤20%。

铜电解槽精炼车间工业设计 (1)

铜电解槽精炼车间工业设计 (1)

铜电解槽精炼车间工艺设计一、概述1、粗铜经火法精炼后仍含有一点数量的杂质。

这些杂质的存在会使铜的某些物理性质和机械性能变坏,不能满足电气工业对铜的要求。

因此,粗铜在火法精炼后需要电解精炼以除去有害杂质。

铜的电解精炼以火法精炼产出的铜为阳极,以电解产出的薄铜片为阴极,以硫酸和硫酸铜水溶液作电解液。

在直流电作用下,阳极铜电化学溶解,在阴极上沉积,杂质则进入阳极泥和电解液中,从而实现铜于杂质的分离。

下图为铜电解精炼一般工艺流程图:阳极阳极泥电解液电解液电铜阳极泥残极送电解返火法送阳极泥处理送阳极泥返火精炼槽精炼处理法精炼粗硫酸返火法精炼生产精制硫酸镍返回电解精炼图1-1铜电解精炼一般工艺流程图:2、铜阳极铜电解精炼的原料是火法精炼后烧铸而成的铜阳极。

生产中应尽量获得质量良好的铜阳极板。

二、技术条件及技术经济指标的选择1、操作技术条件⑴、电流密度电流密度是指单位面积上通过的电流安培数。

电流密度的范围为200-360A /m 2.。

种板电解槽电流密度比普通电解槽电流密度稍低,本设计中普通电解槽电流密度取300 A /m 2,种板电解槽电流密度取230A /m 2。

⑵、电解液成分电解液成分主要由硫酸和硫酸铜水溶液组成。

其铜和硫酸的含量视电流密度、阳极成分和电解液的纯净度等条件而定。

在电解生产中,必须根据具体条件加以掌握,以控制电解液的含铜量处于规定的范围。

⑶、极距极距一般指同极中心距。

本设计取极距为90mm 。

⑷、阳极寿命和阴极周期阳极寿命根据电流密度、阳极质量及残极率来确定,一般为18-24天。

阴极周期与电流密度、阳极寿命及劳动组织等因素有关,一般为阳极寿命的1/3。

本设计中阳极寿命为18天,阴极寿命为6天。

2、技术经济指标 ⑴、电流效率电流效率是指电解过程中,阴极实际析出量占理论量的百分比。

本设计中电流效率为% ⑵、残极率残极率是指产出残极量占消耗阳极量的百分比。

本设计中残极率17%。

⑶、电解回收率铜电解回收率反应在电解过程中铜的回收程度,其计算方法如下:铜电解回收率×100 % ⑷、槽电压槽电压由电解液电阻引起的电压降,金属导体电压降,接触点电压降,克服阳极泥电阻的电压降,浓差极化引起的电压降等组成。

年产万吨电铜电解车间的设计

年产万吨电铜电解车间的设计

01
02
03
原料来源
确保电解铜原料的供应稳 定,选择可靠的供应商, 并建立长期合作关系。
原料储存
设计合理的原料仓库,确 保原料的储存安全,防止 潮湿、氧化和污染。
原料检验
对进厂的原料进行质量检 验,确保原料的质量符合 生产要求。
电解过程
电解液制备
根据生产需要,配制适当 浓度的电解液,保证电解 过程的顺利进行。
放路径。
废水回用
考虑将处理后的废水进行回用 ,以减少生产过程中的用水量

CHAPTER
03
电解车间设备选型与布局
设备选型
电解槽
选择适合电铜生产的电解槽,确 保电解液循环流畅,电流效率高

电源设备
根据电解槽数量和生产需求,选择 合适的电源设备,如整流器或直流 电源。
辅助设备
包括循环水系统、冷却系统、通风 系统等,确保设备正常运行和环境 保护。
设备布局
流程顺序
按照电解铜的生产流程,合理安排设备布局,确 保物料流动顺畅。
空间利用
充分利用车间空间,合理规划设备间距和高度, 提高空间利用率。
安全间距
确保设备之间留有足够的安全间距,防止事故发 生。
设备安装与维护
安装规范
遵循设备制造商提供的安装规范,确保设备安装牢固、准确。
调试与试运行
对安装完成的设备进行调试和试运行,确保设备性能达标。
辅助设施
包括供电、供水、供气等设施的建设费用,以及环保设施、安全设 施等的投资。
成本分析
直接材料成本
根据生产工艺要求,计算每吨 电铜所需的原材料、辅助材料
等费用。
人工成本
根据生产规模和工艺要求,确 定所需员工数量和相应的人工 费用。

年产万吨电铜电解车间的设计

年产万吨电铜电解车间的设计

年产万吨电铜电解车间的设计1. 引言电铜是一种重要的工业原料,在电力、通信、电子等领域有着广泛的应用。

为了满足市场需求,建设一座年产万吨电铜的电解车间是非常必要的。

本文将介绍一种设计方案,包括车间布局、设备选择和工艺流程等内容。

2. 车间布局车间布局是电解车间设计的重要环节,合理的布局可以提高生产效率和工作安全。

以下是一个针对年产万吨电铜电解车间的推荐布局: - 原料存放区:存放电解过程所需的铜阳极和电解液等原料,要求远离火源和易燃品。

- 电解槽区:放置电解槽设备,需要考虑电解槽间的通道宽度,以便维修和调整设备。

- 电解液处理区:处理电解过程中产生的废液,确保环境卫生和设备正常运行。

- 产物收集区:收集生产过程中得到的电铜产物,进行分拣和包装等工作。

3. 设备选择在设计年产万吨电铜电解车间时,需要选择适合的设备来实现生产目标。

以下是几个常见设备的选择建议: - 电解槽:选择具有良好导电性、耐腐蚀性和强度的材料制作电解槽,如不锈钢或钛合金。

- 电解机:选择能够提供稳定电流和电压的电解机,确保电解过程的稳定性。

- 电解液循环系统:选用高效的循环泵和过滤系统,保持电解液的纯度和循环效率。

- 废液处理设备:选择适用于电解液处理的蒸馏装置和过滤设备,以提高废液的回收和再利用率。

4. 工艺流程电铜的生产过程主要包括以下几个步骤: 1. 铜阳极制备:将铜块或铜棒作为阳极材料制备,要求纯度高且形状规则。

2. 电解液配置:根据电解工艺要求,配置合适的电解液,常用的电解液有硫酸铜溶液等。

3. 电解过程:将铜阳极和不锈钢阴极浸入电解槽中,施加电流使铜阳极溶解成离子态的铜离子,通过电解的方式使铜离子在电解槽中析出纯净的铜金属。

4. 产物处理:将电解得到的铜金属进行分拣、包装等处理,确保产品质量达标。

5. 安全与环保措施在设计年产万吨电铜电解车间时,必须重视安全和环保问题。

以下是一些常见的安全与环保措施建议: - 防火安全:车间内禁止吸烟、明火和易燃物品的堆放,设立灭火器和自动报警系统。

年产十五万吨铜电解车间设计方案提纲

年产十五万吨铜电解车间设计方案提纲

年产十五万吨铜电解车间设计方案提纲篇一:标题:年产十五万吨铜电解车间设计方案提纲正文:一、背景介绍介绍铜电解车间的基本概念和工艺过程,以及年产十五万吨铜电解车间的建设必要性和可行性。

二、设计目标阐述设计目标,包括铜电解车间的产能、工艺参数、设备配置、工艺流程等方面。

三、工艺流程设计详细介绍铜电解车间的工艺流程,包括电解铜的基本原理、电解设备的选择和设计、铜离子的输送和分离等方面。

四、设备设计针对铜电解车间的工艺流程,详细介绍所需的设备类型、数量、规格、技术参数等。

同时,分析设备之间的配合关系和操作要求,确保设备的正常运行和生产效率。

五、环境保护设计阐述铜电解车间的环境保护设计,包括废水、废气、废渣的处理方式、排放标准和监测体系等方面。

同时,考虑到生产过程对环境的影响,提出相应的生态平衡和可持续性设计。

六、安全设计介绍铜电解车间的安全设计,包括人员安全、设备安全、环境安全等方面。

同时,分析安全措施的可行性和有效性,确保工人的生命安全和健康。

七、总结对设计方案进行总结,包括设计目标、工艺流程、设备设计、环境保护设计、安全设计等方面。

同时,提出设计建议和改进意见,为铜电解车间的建设提供参考。

拓展:1. 铜电解车间工艺技术的发展趋势和挑战。

2. 年产十五万吨铜电解车间的环保和安全要求。

3. 铜电解车间的数字化转型和智能化改造。

4. 年产十五万吨铜电解车间的建设流程和投资规模。

5. 设计案例和经验总结。

篇二:提纲:I. 背景介绍A. 年产十五万吨铜电解车间的重要性和必要性B. 现有的铜电解车间技术水平和产能II. 设计方案的主要内容A. 车间的建设地点和规模B. 电解铜生产线的设计和布局C. 工艺流程和技术方案D. 环境保护和能源利用措施III. 设计方案的可行性分析A. 设备和材料的选择B. 能源消耗和碳排放的控制C. 成本和效益的评估IV. 设计方案的改进和创新A. 技术改进和创新的必要性B. 现有技术的优缺点C. 创新方案的可行性分析V. 结论和展望A. 设计方案的总结和评价B. 年产十五万吨铜电解车间的建设前景C. 未来工作中需要注意的事项和建议拓展:铜电解是一种将铜离子还原成铜金属的化学过程,具有高能量消耗、高碳排放和环境污染等问题。

产20万吨电解铜的铜电解车间设计

产20万吨电解铜的铜电解车间设计

产20万吨电解铜的铜电解车间设计江西工业大学应用科学学院毕业设计年产20万吨电解铜的铜电解车间设计摘要本文的主要内容是在目前的铜电解工艺中,选择了与阳谷祥光铜业有限公司相结合的投资节约方案。

效果是迅速的,过程是成熟的,为了被推进,但它必须是可靠的,而不是盲目地推进。

电解过程采用永久性不锈钢阴极电解。

选择的工艺条件为:铜回收率为99.8%,铜直接回收率为98%,残极率为16%,电解铜溶解率为1.95%,阳极板为1000×960×44mm,阳极和阴极数分别为54和55,阴极为1029×1010×3.25mm不锈钢,电流密度生产为280A/m,电流效率为95%。

电解车间分为两个系统,一个为东系统,一个为西系统,中间为一个单元,东系统400罐,西系统320罐,每20罐为一组。

该设备是根据工艺条件计算选择的:720台混凝土内衬玻璃钢电解槽,2台带组合吊架和接酸板的专用吊车。

五个自动化生产单元,2个可控硅整流器,25个全玻璃钢带盖储罐,2个高位储罐,8个板式换热器和4个隔膜压滤机。

导电装置采用平衡电流型绝缘导电装置,滤布采用聚丙烯1000A微孔膜复合滤布。

净化工艺采用真空蒸发、水冷结晶、带式过滤生产硫酸铜,诱导法去除铜和砷,真空蒸发冷冻结晶法生产硫酸镍。

关键词:电解铜;电解;净化;工艺流程设计随着年产20万吨电解铜的电解车间设计摘要本文的主要内容是目前在铜电解过程中,选择阳谷祥光铜业有限公司投资组合,获得有效快速、成熟的技术,而且要先进可靠,不能盲目抽象技术.电解的永久不锈钢阴极电解的工艺选择工艺条件的选择是:铜回收率为99.8%,在该工艺电解铜直接收率为98%,残铜率为16%,电解铜溶解率为1.95%,一阳极板1000×960×44毫米,阴阳数分别为54片、55片,阴极为1029×1010×3 .25毫米不锈的钢,生产电流密度为280A / m,电流效率为95%.电解的2个系统的西侧为中东系统装置,400槽,西系统320槽,每个20槽为一组,根据设备条件计算和选择玻璃钢浴槽混凝土衬里:720,带组合吊架和酸盘式专用起重机2.5自动生产线可控硅整流器2,配有一个盖玻片钢罐25,高槽2,板式热交换器8,隔膜压滤机4.传导的装置配有平衡电流绝缘导电装置,滤布由聚丙烯微孔滤膜制成,1000A.过程对于净化选择通过真空蒸发、水冷结晶、带式过滤机生产诱导硫酸铜、铜和砷去除通过真空蒸发和冷却结晶,硫酸镍的生产.键单词:电解铜;电解的;净化;工艺设计矿石的平均品位为0.5%-1% 存款类型由于斑岩矿石较少,砂岩矿床较多,溶剂萃取技术的推广受到限制。

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前言同时人类历史上发现的最早的金属,约一万年前,人们就已经将统计工程为各种生活用品和生产用具。

到现在,世界上生产痛的方法主要分火法炼铜,湿法炼铜。

火法炼铜是指在高温炉中进行的痛的冶炼过程,而湿法是在常温或者是在一百摄氏度左右进行的冶金过程。

经过活法和湿法得到的铜主要是得到可以进行电解精炼的阳极铜。

铜电解精炼工艺1869年首次在工业上应用,阳极使用粗铜板,阴极使用始极片电解生产阴极铜的电解精炼工艺称为传统法。

在随后的一百多年的发展历程中其基本原则和理论并没有发生多大的变化,而在围绕提高技术装备水平、扩大生产规模提高阴极铜质量、降低能耗和人工消耗等方面,则有了巨大的进步,这种进步在近几十年间尤为显著。

直到1978年PLY铜精炼有限公司汤斯维尔铜电解精炼厂使用永久性不锈钢阴极板替代传统工艺使用的铜始极片,阴极铜产品由自动剥片机上剥取的方法就是后来的ISA法铜电解技术。

ISA法和传统法相比,其最大的优点是减少了始极片的生产工序,降低了生产车间的投资成本,减少了日常维护费用,生产作业的周期也大为缩短,能够持续生产高质量的阴极铜,可以说ISA法铜电解技术是传统法的突破性发展。

本设计根据毕业设计任务书的要求在综合比较各种铜电解工艺的基础上做出最终的设计方案,设计采用ISA法新工艺,对铜精矿的选取、备料、熔炼、阳极浇铸等工艺进行了一般性的论述。

本次设计的重点是电解车间工艺的初步设计,其中包括工艺流程的选择、设备的选型、定员、技术经济核算等方面。

设计中采用的主要参数和指标是以贵溪冶炼厂电解工艺的参数为基准,使设计理论更合理,更符合实际工厂生产的需要。

文献综述1.1铜1.1.1铜的性质铜属第四周期第一副族元素。

原子序数29,原子量63.57,密度为8.89g/cm-3(20℃),熔点1083℃,沸点2310℃。

铜是一种玫瑰红色、柔软、具有较高的导电性、传热性、延展性、抗拉性和耐腐蚀性的金属。

铜易于锻造和压延,能拉成很细的铜丝,能压成0.0026mm厚的铜箔;在金属中铜的导电性仅次于银。

液态铜能溶解某些气体,如氢、氧、二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳和水蒸气等。

温度越高,溶解度越大。

由于溶解的气体与铜及铜中杂质发生化学作用,因而会导致铜的机械性能和导电性、传热性显著恶化。

铜属于活性小的金属。

铜在干燥空气中常温时稳定,加热时(185℃以上)开始氧化,赤热时,在铜的表面会生成一层由氧化铜和氧化亚铜组成的黑色覆盖物,在氧充足时表面生成的是氧化铜,里层为氧化亚铜。

在含有二氧化碳的潮湿空气中,铜的表面会慢慢生成有毒的铜绿即铜锈。

铜在高温下不与氢、氨或碳作用,但在常温下能与卤素作用。

铜的表准电位为0.34V,在电位顺序中,铜为于氢的后面。

盐酸和稀硫酸不与铜发生反应,但有氧存在时,铜可缓慢溶解,并生成相应的盐。

铜可充分迅速地溶于硝酸中,并溶于浓硫酸中,也能很好地溶于热的稀硫酸。

1.1.2铜的用途纯铜呈紫红色,熔点约1083.4℃,沸点2567℃,密度8.92g/cm3,具有良好的延展性。

1g纯铜可拉成3000m细铜丝或压延成面积为10m2几乎透明的铜箔。

纯铜的导电性仅次于银,但比银便宜得多,所以当今世界一半以上的铜用于电力和电讯工业上。

1.1.3 铜产品分类(1)按自然界中存在形态分类自然铜—铜含量在99%以上,但储量极少;氧化铜矿—为数也不多;硫化铜矿—含铜量极低,一般在2-3%左右,世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的。

(2)按生产过程分类铜精矿—冶炼之前选出的含铜量较高的矿石;粗铜—铜精矿冶炼后的产品,含铜量在95-98%;纯铜—火炼或电解之后含量达99%以上的铜。

(3)按主要合金成份分类黄铜—铜锌合金;青铜—铜锡合金等(除了锌镍外,加入其他元素的合金均称青铜);白铜—铜钴镍合金。

(4)按产品形态分类铜管、铜棒、铜线、铜板、铜带、铜条、铜箔等1.2铜电解精炼原理铜电解精炼是以火法精炼的铜为阳极,硫酸铜和硫酸水溶液为电解质,电铜为阴极向电解槽通直流电使阳极溶解,在阴极析出更纯的金属铜的过程。

根据化学性质的不同,阳极中的杂质或者进入阳极泥或者保留在电解液中而被脱除。

1.2.1电解精炼的电极反应同电解精炼是在硫酸铜和硫酸溶液中进行,根据电离理论,溶液中存在H+、Cu2+、SO42-离子和水分子,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。

阳极反应:阳极可能进行的反应如下:Cu-2e=Cu2+ EѲCu2+/Cu=0.34vMe-2e=Me2+ EѲMe2+/Me<0.34vH2O-2e=2H++1/2O2 EѲO2/H2O =1.229vSO42--2e=SO3+1/2O2 EѲO2/SO42-=2.42v阴极反应:阴极上可能进行的反应为:Cu2++2e=Cu EѲCu2+/Cu=0.34 v2H++2e=H2 EѲH+/H2=0vMe2++2e=Me EѲMe2+/Me>0.34v根据电化学原理,在阳极上放电的是电极电位代数值较小的还原态物质,而在阴极上放电的是电极电位较大的氧化态物质。

因此,阳极上主要是铜的溶解,阴极上主要是铜的析出。

杂质在电解液中的行为主要决定于它们在电位序上的位置及其在电解液中的溶解度。

电极电位较铜更负的杂质金属(EѲMe2+/Me<0.34v)进入电解液后会以离子的形式留在电解液中,而电极电位较铜更正的贵金属和某些化合物(EѲMe2+/Me>0.34v)在阳极不发生放电化学溶解,以阳极泥形态沉积槽底,从而实现了铜与阳极泥的分离。

在电解精炼过程中,可以将铜阳极中的杂质分为四类:1.)锌、铁、镍、钴、锡、铅等属于电极电位比铜更负的一类,点解释均溶于电解液中,其中的铅进一步生成难溶的硫酸盐沉降进入阳极泥。

这类金属大多数在火法精炼时已经被除去,少量进入溶液积累使电解液变得不纯,因此,要定期抽出一部分电解液进行净化。

2.)金、银和铂族的金属的电极电位比铜正,几乎全部转入阳极泥,少量溶解的银也会同电解液中的氯离子化合生成氯化银沉入阳极泥。

铜阳极泥是回收金、银等贵金属的原料。

3.)硫、氧、硒、碲以Cu2S、Cu2O、Cu2Te、Cu2Se、AgSe、AgTe等形态存在于铜阳极中,电解时也不进行电化学溶解,而是自阳极板上脱落进入阳极泥。

4.)砷、锑、铋电极电位与同相近的一类,对铜产品最为有害。

当期在电解中积累到一定浓度时,便会在阴极上放电析出,使电解铜的质量降低。

这些杂质在电解过程中全部进入电解液,但砷的40%~50%,锑、铋的60%~80%会发生水解,以不溶性盐进入阳极泥。

1.2.2 同电解精炼的条件控制1.2.2.1电解液成分工业上采用的电解液除CuSO4和H2SO4外,还有少量溶解的杂质和有机添加剂。

电解液成分的控制就是要保证有足够的铜离子浓度和硫酸浓度。

铜离子浓度大可以防止杂质析出,刘三浓度大导电性好,但这俩个条件是互相制约的,即硫酸浓度大时,铜的溶解度降低,反之则升高。

通常铜离子浓度为40~50g·l-1,硫酸浓度为180~240g·l-1。

要求电解液中的杂质尽量少,但长期积累也会升高,因此电解液必须净化。

一般根据具体情况将其定期抽出,并补充新的电解液。

电解液中的添加剂为便面活性物质,包括动物胶、硫脲和干酪素等,其作用是吸附在晶体凸出部分增加局部电阻,保证阴极致密平整。

1.2.2.2电流密度电流密度是指每平方米阴极表面通过的电流安培数。

显而易见,电流密度越大,生产效率越高。

电流密度的选择用该考虑俩个因素,即技术和经济两方面。

从技术方面说,因为电解时溶解和沉积速度总是超过铜离子迁移速度,电流密度大时,则因为浓度差不同会产生阳极钝化,而阴极则结晶粗糙,甚至出现粉状结晶。

从经济方面说,电流密度过大,电压增加,电耗增大,同时由于提高电流密度,电解液循环增大,会增大阳极泥的损失。

最佳电流密度应该根据具体条件选择,我国目前大都采用220~260A/m2。

1.2.2.3槽电压同电解精炼的槽电压为0.25~0.35V,主要是由电解液电导体电阻和浓差极化引起的电压降所组成。

电解液的电阻与溶液成分和温度有关,酸度大、温度高则电阻小,反之则电阻大。

导体电阻与接触点电阻和阳极泥电阻有关,而浓差极化是由于阴阳极电解液成分不同所引起的,结果是产生与电解施加电压方向相反的电动势。

根据研究,电解液电阻是最大的,占槽电压的50%~70%,浓差极化引起的的电压降占20%~30%,而导体的电阻电压降占10%~25%。

1.2.2.4电流效率电流效率是指实际阴极产出的阴极铜量与理论上通过法拉第定律计算的理论析出的阴极铜量之比的百分数。

电流效率通常为97%~98%。

电流效率降低的原因有漏电、阴阳极短路、副反应和铁离子的氧化还原作用以及铜的化学溶解。

1)短路阴极和阳极板不平整或悬挂不垂直,以及在阴极板边沿生成树枝状铜结晶都会导致极间短路。

2)漏电电解槽与电解槽之间、电解槽与地面之间、各贮槽与地面之间以及电解液循环系统的绝缘不良等引起的;漏电。

3)化学溶解电解液中存在的氧和三价铁离子能使阴极铜反溶,电解液的温度、有利硫酸浓度及铜离子浓度均能影响阴极铜反溶,通常由此使电流效率降低0.25%~0.75%。

1.2.3同电解精炼的设备和指标同电解精炼是在钢筋混凝土制作的长方形电解槽中进行,槽内衬铅皮或聚氯乙烯塑料以防止腐蚀。

电解槽放置于钢筋混凝土的横梁上,槽子底部与横梁之间要用瓷砖或橡胶板绝缘,相邻两个电解槽的侧壁间有空隙,上面放瓷砖或塑料板绝缘,再放导电铜排连接阴阳极,电解槽的结构如图1-1所示图1-1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放阳极泥管在严格管理和遵守各项操作条件下,同电解精炼的指标如下:直流电耗230~260kw·h·t-1铜;残极率14%~24%;直接回收率76%~82.5%;电解总回收率99.6%~99.9%;硫酸消耗2~9.9kg/t铜;蒸汽消耗0.61.2t/t铜;电流效率97%~97.8%。

二十世纪七十年代以来,铜的电解精炼技术有了很大的发展。

出现了周期反向电流电解和永久不锈钢阴极(艾萨法)电解等新工艺,以及极板作业机组、多功能专用吊车、短路自动检测装置、大型可控硅整流器等设备。

电解精炼生产向大型化、高效化、低消耗的目标发展。

1.3铜电解工艺简述铜的电解精练,是将火法精炼的铜浇铸成为阳极板,用铜箔作为阴极,相间的装入电解槽中,用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液,在直流电的作用下,阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入电解液,而贵金属和某些金属不溶,成为阳极泥沉于电解槽底,溶液中的铜在阴极上优先析出,而其它电位较负的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。

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