铜电解精炼工艺 PPT
电解铜生产工艺课件
目录
• 电解铜生产概述 • 原料准备与配料 • 电解液的制备与维护 • 电解过程与控制 • 铜的提取与精炼 • 环境保护与安全防护 • 未来发展与技术进步
01
电解铜生产概述
电解铜的定义与特性
电解铜的定义
电解铜是通过电解法将铜矿石或 再生铜溶解，再通过电沉积过程 提取出的纯铜。
电解铜的特性
电解铜具有高纯度、良好的导电 性和延展性，广泛用于电气、电 子、建筑、制造等领域。
电解铜的生产流程
铜矿石的采选
将铜矿石进行采矿、选矿，得 到适合冶炼的铜精矿。
铜精矿的冶炼
将铜精矿进行火法或湿法冶炼 ，得到粗铜。
粗铜的电解精炼
将粗铜进行电解精炼，通过电 解沉积得到电解铜。
电解铜的精炼
对电解铜进行精炼处理，进一 步提高其纯度。
电解液的检测与维护
总结词
定期检测和维护电解液对于保持其性能和延长使用寿命至关重要。
详细描述
为了确保电解铜生产的稳定性和质量，需要对电解液进行定期检测和维护。检测项目包括电解液的酸度、铜离子 浓度、添加剂含量等，以确保电解液的成分比例符合生产要求。维护工作包括定期更换电解液、清理电解槽、检 查电解液循环系统等，以保持电解液的性能和生产效率。
环保技术
发展绿色、低碳的电解铜 生产技术，降低能耗和减 少污染物排放。
智能化技术
利用物联网、大数据和人 工智能等先进技术，实现 电解铜生产的自动化和智 能化。
提高电解铜生产效率的方法与途径
优化电解液成分
通过调整电解液的成分，提高铜离子的放电效率 ，从而提高铜的产出率。
改进电解槽设计
优化电解槽的结构设计，提高电解槽的工作效率 和稳定性。
《铜的电解精炼》课件
辅助设备
01
02
03
04
辅助设备包括循环系统、过滤 系统、排污系统等，用于支持
电解过程的正常运行。
循环系统用于将电解液持续循 环流动，以保持电解液成分的
均匀分布和温度的稳定。
过滤系统用于去除电解液中的 杂质和颗粒物，以保持电解液
的清洁度。
排污系统用于定期排放电解槽 底部的沉淀物和杂质，以保持
电解槽的正常运行。
阳极过程
阳极上的粗铜溶解成铜离子进入电解液，同时释放电子。
电能效率
优化电解精炼的电流密度和电压，以提高电能效率和降低能耗。
产物处理
铜饼处理
从电解精炼过程中获得的 铜饼需要进行进一步的处 理，如洗涤、干燥和熔炼 等。
产品纯度
通过控制电解精炼的条件 和后续处理，确保获得高 纯度的电解铜产品。
资源回收
对电解精炼过程中产生的 废弃物进行回收和处理， 实现资源的有效利用。
铜的电解精炼设备
03
电解槽
01
电解槽是铜的电解精炼 过程中的核心设备，用 于实现铜的电解过程。
02
电解槽通常由耐腐蚀、 绝缘性能好的材料制成 ，如聚氯乙烯或玻璃钢 。
03
电解槽内部通常填充有 离子交换剂或导电介质 ，以促进铜离子的迁移 和分离。
04
电解槽的设计和结构需 根据生产规模、电解液 成分和工艺要求进行定 制。
《铜的电解精炼》ppt 课件
目 录
• 铜的电解精炼简介 • 铜的电解精炼工艺流程 • 铜的电解精炼设备 • 铜的电解精炼的优缺点 • 铜的电解精炼的发展趋势和未来展望
铜的电解精炼简介
01
铜的电解精炼的定义
01
铜的电解精炼是一种通过电解的 方法将粗铜提纯为纯铜的过程。
铜的电解精炼技术
铜的电解精炼铜的电解精炼，是将火法精炼的铜浇铸成阳极板，（现在普遍的工艺）用永久性不锈钢阴极作为阴极片，相间的放入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作为电解液，在直流电的作用下，阳极上的铜会失去两个电子生成-2价铜离子，而贵金属和某些金属不溶，成为阳极泥沉淀于电解槽低。
溶液中的-2价铜离子会在阴极上优先析出，而其他电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液定期净化时除去。
这样，得到的铜纯度很高，称电铜。
简单说一下电解精炼的工艺：电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器，加热至65℃左右以稳定的流量供到各个电解槽。
电解槽供液采用底部给液（也有的采用侧面给液）、两端溢流出液的方式，槽两端溢流出的电解液汇总后返回循环槽。
为保证电解液的洁净度，配备了专用的LAROX净化过滤机，循环系统每天抽取电解液循环量的约25%进行净化过滤。
根据电解液中杂质的情况，每天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。
为保证电解液成分，调节阴极铜的物理性能，需在电解液中加入硫酸、添加剂。
现在普遍采用的是永久性不锈钢阴极电解技术。
它的主要优点：1、高电流密度2、极间距小3、残极率低4、阴极周期短5、蒸汽耗量低、6、机械化程度高，适用于大规模生产。
1、电解液铜离子从阳极转移到阴极的载体。
如果说阳极、阴极是铜电解过程的两个支柱，电解液则是铜电解过程中铜离子迁移的载体。
组成：C U SO4、H2SO4、H2O、添加剂（盐酸、有机化合物）。
1）H2SO4一般波动于100—220g/L，电流密度在300A/m2、电解液温度在60~65℃时要把H2SO4控制在180g/L。
电解液的物理性质——影响比电导的因素：H2SO4>电解液温度>杂质>C U2+酸度越大，电解液的导电性越好。
但是H2SO4不能无限地升高，硫酸升高时，硫酸铜的溶解度会降低，甚至析出沉淀（C U SO4·5H2O）。
铜的电解精炼
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。
铜电解所处理的阳极成分（％）一般为：Cu 99.2～99.7，Ni0. 09～0.15，As 0. 02～0.05，Sb 0. 018～0.3，Ag 0. 058～0.1，Au 0. 003～0.007，Bi 0. 0026，Se 0. 017～0.025。
产品一号铜的成分要求（％）：Cu＋Ag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：Cu－2e ==Cu2+EΘCu/Cu2＋＝0. 34VMe－2e ==Me 2+EΘ2＋＜0. 34VMe/MeH2O－2e==2H＋＋1/2O2 EΘH2O/O2＝1.229VSO42――2e ==SO3＋1/2O2 EΘSO42－/O2＝2.42V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：Cu2＋＋2e ==Cu EΘCu/Cu2＋＜0. 34V2H＋＋2e==H2EΘH＋/H2＝0. 0VMe2＋＋2e ==Me EΘSO42－/O2＞0. 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。
电解池的应用-铜的精炼和电镀PPT教学课件
杜甫的诗歌： 青年时期 《望岳》（25岁，现存最早的杜诗）
《春望》（被安史之乱叛军所俘，带回长安） 安乱时期 《石壕吏》“三吏”“三别”
《闻官军收河南河北 》（安史之乱平息）
风急天高猿啸哀，
渚清沙白鸟飞回。
使人听到它 的叫声非常
悲凉。
使人感到非常 冷。既有身体 的，又有心灵 的。更主要是
这不是一只快乐 的鸟，是一只孤 独痛苦的鸟。
心的。
显得天底下的
人很渺小，很
孤单。
落木
无边 萧萧 下
生命之短暂
长江
不尽 滚滚 来
时间之永恒
意境：苍凉、雄浑而悲壮
豁达、坦荡、开阔的胸襟
宋代罗大经曾 万里，地之远也；
u
4Ag
⑵ 电解时在各电极上析出生成物的物质的量之比为＿2＿: 2＿:＿4 : 1
练习4
将浓度均为2mol·L-1的AgNO3与Cu(NO3)2 溶液各0.zxxk5 L混合，以铜为电极进行电解。 一段时间后阴极上有1.6 g铜析出。
学.科.网
(1)直流电源已输出____1学.科_..网0__5____mol电子。 (2)溶液中c(Cu2+)=_____1_._5_____mol·L-1。
思考
精炼铜时，电解液中的Cu2＋浓度是 否会发生改变？
CuSO4的浓度会稍微减小
2、电镀
⑴、概念： 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它
金属或合金的过程。
⑵、电镀的目的: 增强金属抗腐蚀能力,增加美观和硬度。
思考：如果想在铁制品上镀上铜，该如何设计 实验？
精炼铜阳极反应
精炼铜阳极反应
1、电解精炼是阳极铜——精炼铜的过程，基本流程是在电解槽中将阳极板和始极片（纯铜或不锈钢）同时浸入电解液（硫酸和硫酸铜的水溶液），在直流电的作用下，阳极上的铜以离子状态进入电解液并在阴极上电化析出，成为阴极铜（电解铜），有价金属以阳极泥的形式沉淀回收。
此方法的基本原理是利用了铜和杂质的电位序不同来分离二者。
2、电解方法精炼粗铜：
（1）阳极材料是粗铜，电极反应为：Cu-2e-═Cu2+；
（2）电解池的阴极材料是纯铜，电极反应为：Cu2++2e-=Cu。
电解精炼铜电镀PPT教学课件
• 阳极产生Fe2＋，阴极产生H2，由于产生的H2可 以排出溶解在溶液中的少量O2，故应B极产生 H2，所以A极为阳极，其电极材料为Fe，B极 为阴极，其材料无条件限制，即a为正极，b为
负极，故A、C项错误。电解质溶液若为NaOH
• 提示： 有变化。粗铜中比铜活泼的金属失电 子进入溶液，溶液中Cu2＋在阴极上得到电子 析出，使溶液中Cu2＋浓度减小 。
• 二、电镀
•1
． 增强金属的目抗腐蚀能力、耐的磨性
：
或改善金属制品的外观。
• 2．定义：应用电解原理在金属表面镀上一层其他金属或
合金
的过程。
• 3．原理 • 以铁钉表面镀铜为例： • (1)电镀装置
>Na＋，阴极反应为2H＋＋2e－―→H2↑，Na＋ 不放电；电解精炼铜时粗铜做阳极；电镀时镀
电镀池
精炼池
• 一、应电用镀电池解与原精理炼在池某的此区别与联系
定 金属表面镀上一层 利用电解原理提纯
义 其他金属或合金的
金属的装置
装置
装 置 举 例
电镀池
精炼池
①镀层金属做阳极 ①不纯金属做阳极，
形 成
解析： 电解过程分两个阶段：第一阶段阳极反应
为：Cu―→Cu2＋＋2e－，阴极反应为2H＋＋2e－―→H2↑，
电解反应为：Cu＋2H＋
通电 =====
Cu2＋＋H2↑；第二阶段阳极
反应为：Cu―→Cu2＋＋2e－，阴极反应为Cu2＋＋2e
－―→Cu，此阶段相当于石墨棒上镀铜。
答案： BC
• 二、有关电解的计算 • 1．电解的有关计算常涉及的问题 • (1)两极产物的定量计算。 • (2)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的
第三章 铜电解精练工艺流程的选择
第三章铜电解精炼工艺流程的选择与论证3.1铜电解精炼流程简述火法精炼产出的阴极铜品位一般为99.2~99.7%，其中还含有0.3~0.8%的杂质。
为了提高铜的性能，使其达到各种应用的要求，同时回收其中的有价金属，特别是贵金属、铂族金属和稀散金属，必须对其进行电解精炼。
粗铜电解精炼是以铜阳极板为阳极，纯铜始极片或不锈钢板为阴极，以硫酸铜和硫酸溶液为电解液，将极板按一定的极距相间排列于电解槽内，通入直流电，阳极不断溶解，便在阴极上析出电解铜。
电解过程中，阳极铜中的贵金属和硒、碲等有价元素进入阳极泥，沉积于电解槽底，定期排出，送阳极泥车间提取贵金属。
镍、砷、锑、铋等杂质大部分进入电解液，需从循环液中抽取一部分进行净化处理。
工艺流程包括电解精炼和电解液净化两部分。
电解精炼工艺有常规电解、周期反向电流电解和永久阴极电解三种方法可供选用。
1、常规电解以纯铜始极片为阴极，电源为恒向直流电，电流密度为220～280A/m2。
该法在世界各国均已有多年生产历史，工艺成熟可靠，电耗低。
特别是采用了机械化、自动化水平高的阴阳极加工机组，并采用新技术适当提高了阴阳极板的垂直度以后，阴极铜产品质量得到显著的改善。
常规电解精炼工艺流程见图3-1。
图3-1 常规铜电解精炼工艺流程图但是传统法的始极片制作工艺复杂，不仅需要独立的生产系统，而且制作过程中劳动强度过大。
除此之外，这种工艺流程自身还存在两个难以克服的缺点：（l）电解精炼过程中存在“极限电流密度”，电解精炼时的实际电流密度必须低于极限电流密度，否则就会使阴极铜沉积表面粗糙，甚至形成“枝晶”，造成电解槽短路，使电解过程能耗大大增加，并且影响正常生产过程和产品质量。
（2）容易形成“阳极钝化”，在正常电压下阳极不能溶解，必须提高电压使钝化膜在更高的电压下被破坏并溶解，不仅影响正常生产，还会造成电能浪费和阴极铜的化学成分不稳定，进而影响产品的质量和物理性能。
2、周期反向电流电解周期性短时间改变直流电流方向的电解方法。
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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
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。
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 1997年
22
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。
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。
1.4 电解液的循环
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。
为℃。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
H2SO4 Cu2+ Ni2+ As3+ Sb3+ Bi3+ Fe3+
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。
2、铜电解精炼工艺分类
铜电解工艺按阴极的不同类型主要分为：
传统电解工艺
PC电解工艺
有始极片生产 制作工序流程 长
无始极片制作工
电序 解 流程短
机械化、自动化 程度高
5-8跨
9-10跨
传统电解
每槽始极片数量的确定
Nc=I/DkFc
=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
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。
10
512
7-8跨 2004年
15
9-10 跨
2010年
18
合计
43
736 784 2032
电解槽数量确定
电解槽数量N=（设计产量*106）/（生产天数*小时*作业率*电流*电效*1.186） N=(150000 *106）/（350*24*96%*22000*97%*1.186) N=150000/204 N=736
（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；
阳极上的铜 和比铜更负 电化溶解 电性的金属
以离子状 态进入电
解液
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
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
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：
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。
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。
PC电解
电解液循环系统设备流程图
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
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。
Cl-
含量（g/L）
150170
40-60 ＜25 7～15
＜1
＜1
＜4 ＜0.5
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：Cu≥99.0% 块重：285±5kg 规格：900
×840大m小m耳
成分：Cu≥99.0% 块重：270±5kg 规格：870
×对84称0m耳m
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。
21
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 。
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
1、主要技术条件
1.1 电解液的成分及温度
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。
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
综合回收其中的 金、银、硒、碲 等稀贵金属
铜电解车间的电路联接
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。
1.阳极导电排，2～4中间导电板，5.阴极导电排