銅電解-電化學(xué)

1、摘要11銅電解技術(shù)原理與發(fā)展11.1 電解槽11.2 電解液循環(huán)方式21.4 電解工藝與控制特點(diǎn)31.5 銅電解工業(yè)發(fā)展歷程31.5.1 最初的提出31.5.2 現(xiàn)代的主要改進(jìn)41.5.3 國外的一些研究41.5.4 現(xiàn)在形成的主要方法41.5.5 總的發(fā)展趨勢52銅電解技術(shù)最新發(fā)展52.1 提高陰極銅質(zhì)量52.1.1 電解液中雜質(zhì)行為52.1.2 添加劑的影響62.1.3 電流密度的影響62.1.4 有機(jī)相的影響72.1.5 電解溫度的影響72.2 節(jié)能降耗82.2.1 影響電解銅電單耗的主要因素82.2.2 影響電解銅蒸汽單耗的主要因素92.2.3 銅電解節(jié)能降耗的主要措施92.3 提高勞

2、動(dòng)生產(chǎn)率102.3.1 新型電解液循環(huán)方式102.3.2 周期反向電流電解技術(shù)(PRC)102.3.3 機(jī)械化作業(yè)113銅電解技術(shù)發(fā)展展望112.4 獻(xiàn)11摘要：銅電解精煉的歷史悠久，自問世以來，其技術(shù)已得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展：從傳統(tǒng)工藝到永久性不銹鋼陰極工藝電解法，從人工操作到大型自動(dòng)化設(shè)備，從小極板生產(chǎn)到大極板生產(chǎn)，從電解液、陽極泥的過濾系統(tǒng)、極板導(dǎo)電系統(tǒng)的改進(jìn)以及控制短路系統(tǒng)的優(yōu)化等方面都有了巨大的進(jìn)步。上述所有技術(shù)的改進(jìn)都離不開提高陰極銅質(zhì)量、降低能源和人工消耗這一主題。目前，世界上銅電解精煉工藝主要有傳統(tǒng)法電解和永久性不銹鋼陰極法電解兩種。而永久陰極電解技術(shù)正好迎合這樣的發(fā)展需求，將成為

3、未來銅電解技術(shù)的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：銅電解；工藝；影響；改進(jìn)1銅電解技術(shù)原理與發(fā)展銅電解過程在電解槽中進(jìn)行依靠直流電的作用完成銅陽極的溶解、陰極的沉積長大除此之外，就是cd的產(chǎn)生和由此引起的一系列副反應(yīng)，以及銅元素及其氧化物在稀酸環(huán)境下與氧發(fā)生的化學(xué)溶解反應(yīng)。1.1 電解梢目前普遍采用鋼筋混凝土槽體，內(nèi)襯鉛板、軟聚氯乙烯板、玻璃鋼等材料。槽體底部做成由一端向另一端傾斜狀，也有的老廠的電解槽底部是由兩端向中央傾斜的。兩種槽體都是在最低處開設(shè)排泥孔。如圖1.1所示。陽板：為火法精煉的精銅，含銅一般為99犯上。陰極片：一種是由種板槽生產(chǎn)的銅薄片，經(jīng)加工安裝吊耳后制成，常稱為始極片，為了避免始極片制作的

4、麻煩，大型電解銅廠均采用不銹鋼板制作陰極。陰極陽極交替排列，同極中心距70-100毫米。玻璃鋼或聚合物混凝土整體槽是發(fā)展趨勢。圖1.1銅電解槽1-進(jìn)液管；2-陰極；3-陽極；4-出液管；5-放液孔；6-放陽極泥孔1.2電解液循環(huán)方式二種。如圖1.2所示電解槽溶液循環(huán)有上進(jìn)下出和下進(jìn)上出電解液圖1.2電解液需環(huán)萬式示意圖EMe2/Me0.34VE-2=2.42VO2/S04_EO2/H2O=1.229VCu溶解形成CiT。ECu2/Cu=0.34VE'=0VH/H2E：2/m0.34VMe/Me只有電極電位比銅更正1.3 電解反應(yīng)原理銅的電解精煉，是在電解槽中，用硫酸銅和硫酸的水溶液作為

5、電解液，在直流電的作用下，陽極上的銅會(huì)失去兩個(gè)電子生成-2價(jià)銅離子，而貴金屬和某些金屬不溶，成為陽極泥沉淀于電解槽低。溶液中的-2價(jià)銅離子會(huì)在陰極上優(yōu)先析出，而其他電位較負(fù)的賤金屬不能在陰極上析出，留在電解液中，待電解液定期凈化時(shí)除去。這樣，得到的銅純度很高，稱電銅。在電解液中，根據(jù)電離理論，存在H、cu2+、so；-和水分子，因此在陽極和陰極之間施加電壓通電時(shí)，將發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)。(1)陽極反應(yīng)：Cu-2e-Cu2+E；u2/cu=0.3W2+Me-2e一MeSO2-2e-SO+1/2O2+HO-2e-2H+1/2O2陽極的主要反應(yīng)是(2)陰極反應(yīng)：CiT+2門Cu2H+2門H2Me+2門Me

6、在這些反應(yīng)中的金屬離子能夠優(yōu)先還原。因此，陰極的主要反應(yīng)是銅離子的還原得到電銅。一般的銅電解精煉生產(chǎn)過程采用的電流密度在200340A/m2時(shí)，銅離子在陰極沉積過程屬于混合控制。其極化曲線如圖1.3。03QlIIL_2.42.2-2.01*81.6-L4電"Am）可圖1.3為陰極過電位與電流密度的關(guān)系圖中極化曲線由兩段組成：AB段為塔費(fèi)爾直線，在相應(yīng)的電流密度下生產(chǎn)得到致密的陰極銅產(chǎn)品；B點(diǎn)是由電化學(xué)極化向濃差極化轉(zhuǎn)變的過渡點(diǎn)，其電流密度為100A/M時(shí)，BC段表示的混合控制區(qū)，陰極沉積物將有可能長刺而得不到合格的產(chǎn)品。1.4 電解工藝與控制特點(diǎn)銅電解工藝可分為傳統(tǒng)電解、周期反向電流

7、電解和永久陰極電解3種，永久陰極工藝采用不銹鋼作陰極，取消了始極片的生產(chǎn)制作，陰極銅的處理設(shè)備多出了剝片過程。銅電解所有工藝條件可歸結(jié)為電解液成分電解液流量、電解液溫度、極間距、電流強(qiáng)度五大類。理論上講，使所有工藝條件處在最佳控制范圍并有最佳組合，就能產(chǎn)出合乎要求的陰極銅產(chǎn)品，但是，一般的大型銅電解工廠規(guī)模較大，使得銅電解精煉過程的工藝條件在時(shí)間和空間上存在不均勻性。而陰極銅質(zhì)量由其所處的局部環(huán)境及全周期的工藝條件決定，為了獲得整體合格的陰極銅產(chǎn)品，要求在電解精煉過程的工藝控制中采取必要的措施保證工藝條件盡可能均一，隨時(shí)間和空間的變化波動(dòng)在合理范圍內(nèi)。這種不均勻性正是銅電解過程一系列問題產(chǎn)生的

8、根源，也是銅電解技術(shù)發(fā)展需要解決的重要問題。目前，銅電解工藝控制已從尋求“最佳控制范圍”和“最佳工藝條件組合”走向“全過程的工藝條件均勻化”，銅電解技術(shù)發(fā)展的各個(gè)方面大都與此相關(guān)。1.5 銅電解工業(yè)發(fā)展歷程1.5.1 最初的提出銅電解精煉最初是由俄羅斯科學(xué)家研究出的。雅柯比院士于1837年研究了銅電鍍沉積的原理，列赫丁貝爾斯基于10年后在圣彼得堡建立了第一個(gè)大的電鍍廠，為伊沙阿基也夫大教堂制造浮雕。列赫丁貝爾斯基當(dāng)時(shí)還指出應(yīng)用這個(gè)新的方法去精煉銅的可能性。至1869年，英國在威爾士建立了第一個(gè)銅的精煉廠。1.5.2 現(xiàn)代的主要改進(jìn)在現(xiàn)代，銅主要用在電氣工業(yè)上，要求銅具有較高的導(dǎo)電性及良好的加工

9、性能，以便制成各種規(guī)格的電氣村料?；鸱ň珶挳a(chǎn)出的精銅一般含銅99.299.7%和雜質(zhì)0.30.8%。因此，火法精煉產(chǎn)出的精銅還要進(jìn)行電解精煉，以進(jìn)一步脫除雜質(zhì)，并提高銅的純度至99.99%二十世紀(jì)六十年代以來，銅的電解精煉技術(shù)取得了很多重要的進(jìn)展和成就，如電解設(shè)備和電解方法的改進(jìn)；電解液控制和凈化的加強(qiáng)；從而強(qiáng)化了電解過程即能在高于常規(guī)電解的電流密度一倍甚至幾倍的條件下，成功地制取高質(zhì)量的陰極銅。為強(qiáng)化銅的電解精煉過程，曾有人進(jìn)行過旋轉(zhuǎn)陰極和震動(dòng)陰極的試驗(yàn)。1.5.3 國外的一些研究國外采用了一種新型的高電流密度電解槽（代號CCS）電解液沿著電極表面高速流動(dòng)，可以把電流密度提高到320640A

10、/R。根據(jù)資料報(bào)道，曾有國外的一家工廠，采取了一種特殊的設(shè)計(jì)，利用離子交換來控制純銅在陰極上的沉積，而允許采用較高的電流密度。還有人提出了一個(gè)電解液在雙層電解槽內(nèi)流動(dòng)的模型，這種流動(dòng)可使電解液在槽內(nèi)均勻分布，以保證銅在陰極上的均勻析出。在銅電解精煉過程中，提高電流密度是強(qiáng)化生產(chǎn)的重要措施。1962年保加利亞精煉廠成功地進(jìn)行了周期反向電流電解的工業(yè)試驗(yàn)。采用周期反向電流電解，陽極鈍化現(xiàn)象在電流密度高達(dá)550650A/m2時(shí)才出現(xiàn)。1.5.4 現(xiàn)在形成的主要方法通過一百多年的發(fā)展，銅電解精煉形成了以上提過的三大類精煉方法。傳統(tǒng)法電解又包括小極板短周期常規(guī)電解和大極板長周期常規(guī)電解兩大類。永久不銹鋼

11、陰極法又分為艾薩（ISA）電解法、KIDD法、OT法三種。小極板短周期常規(guī)電解主要在中國等發(fā)展中國家采用，工序主要以人工作業(yè)為主，適合于中小電解規(guī)模。大極板長周期常規(guī)電解有了很大的提高，其工序均實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，控制系統(tǒng)一般采用PLC進(jìn)行控制，適合于大型銅電解生產(chǎn)企業(yè)。周期反向電流電解技術(shù)（PRC）,可以使電2流密度提圖到400A/m以上。1963年，周期反向電流電解在保加利亞銅精煉廠首次應(yīng)用于工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)。從那以后，應(yīng)用這一技術(shù)的工廠不斷增加，達(dá)到了所有電解廠數(shù)的16%由于PRCK術(shù)所采用的電流密度高，其槽電壓一般高于規(guī)電解法，有效電流效率也低于常規(guī)電解法。因此，PRC技術(shù)的電能消耗要比常規(guī)電

12、解法高出30%£右。因此，在能源緊張，能源費(fèi)用大幅度提高的今天，PRC技術(shù)的推廣應(yīng)用受到了限制，20世紀(jì)90年代以來，PRC技術(shù)沒有得到進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。永久性陰極銅電解技術(shù)最早由澳大利亞芒特艾薩礦業(yè)公司湯斯維爾精煉廠(CRL)在1978年研制成功并投入生產(chǎn)，稱為艾薩電解法。芒特艾薩公司從1978年開始把艾薩技術(shù)賣到國際上，至2003年世界上用艾薩法生產(chǎn)陰極銅總能力已達(dá)500萬t/a,占全世界總陰極銅產(chǎn)量的33%目前國內(nèi)采用永久性陰極銅電解技術(shù)并已投入生產(chǎn)的唯一工廠是江西銅業(yè)公司貴溪冶煉廠，該廠三期電解采用ISA電解法，設(shè)計(jì)能力為20萬噸/年，并于2003年投產(chǎn)。目前在國際上使用IS

13、A電解法的最大工廠是德國北德精煉廠，陰極銅生產(chǎn)能力達(dá)37萬噸/年。1986年加拿大鷹橋公司的KiddCreek冶煉廠也開發(fā)了另一種不銹鋼陰極生產(chǎn)工藝，稱為KIDD法。1992年KIDD工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，到目前為止，采用KIDD工藝并已投產(chǎn)的電解廠共有8家，生產(chǎn)能力達(dá)工程碩士學(xué)位論文大極板高電流密度常規(guī)銅電解技術(shù)研究245萬噸/年；其中最大工廠是智利楚基卡馬塔冶煉廠，陰極銅生產(chǎn)能力達(dá)87萬噸/年。芬蘭奧托昆普公司利用其先進(jìn)的不銹鋼生產(chǎn)與制造技術(shù)，以及在陽極整形機(jī)組、陰極剝片機(jī)組、行車等方面的良好業(yè)績，近年來開發(fā)的OT不銹鋼陰極電解法也已投入了工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)的山東陽谷祥光銅業(yè)公司選擇了OT不銹

14、鋼陰極法。1.5.5 總的發(fā)展趨勢隨著國內(nèi)外銅冶煉技術(shù)水平的提高，生產(chǎn)能力的增大，銅電解也朝著大型化、機(jī)械化、自動(dòng)化方向發(fā)展。小極板短周期常規(guī)電解工藝在激烈的市場競爭處于不利位置，已逐步被淘汰；周期反向電流電解技術(shù)因有效電流效率低、電耗高等原因，從上世紀(jì)90年代以后，沒有得到進(jìn)一步的發(fā)展。進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代以來，大極板長周期常規(guī)電解和永久不銹鋼陰極電解得到了迅速發(fā)展。2銅電解技術(shù)最新發(fā)展銅電解技術(shù)的發(fā)展主要是圍繞以最低的消耗獲取最好質(zhì)量的陰極銅這一目標(biāo)展開的，主要體現(xiàn)在提高陰極銅質(zhì)量、降低能源消耗和提升勞動(dòng)生產(chǎn)率三個(gè)方面。2.1 提高陰極銅質(zhì)量陰極銅的質(zhì)量問題集中體現(xiàn)在物理質(zhì)量上包括表面長粒

15、子、長氣孔、發(fā)酥發(fā)脆、夾層等，其中表面長粒子是主要的缺陷。另外，傳統(tǒng)電解技術(shù)陰極耳部容易夾帶電解液等雜質(zhì)。針對上述問題，主要圍繞陽極質(zhì)量、陰極質(zhì)量、極距控制、電解液質(zhì)量四個(gè)方面開展工作。由此產(chǎn)生了定量澆鑄技術(shù)、陽極校直及銃耳技術(shù)、欽種板技術(shù)、始極片壓紋技術(shù)、陰極壓紋技術(shù)、永久陰極電解技術(shù)、各種電解液凈化技術(shù)、添加劑補(bǔ)加技術(shù)、極距均勻性控制技術(shù)。2.1.1 電解液中雜質(zhì)行為陰極中含雜質(zhì)0.30.8%,其中包括0.S,稀貴金屬Au,Ag,Pt,Se,Te,負(fù)電性金屬As,Sb,Bi,Ni,Fe,Zn,Pb,Co等。他們在電解時(shí)分別以不同的比例進(jìn)入陽極泥和電解液，并以微量進(jìn)入陰極。這些雜質(zhì)按其在電解

16、時(shí)的行為可分為四類：第一類：正電性金屬及以化合物形態(tài)存在的元素。它包括Au,Ag,柏族金屬及形成化合物的元素O,S,Se,Te等。它們以極細(xì)的分散狀態(tài)從陽極落到槽底，其中約0.5%被機(jī)械夾帶到陰極上，造成貴金屬損失。第二類：在溶液中形成不溶性化合物的金屬。它包括PBSn。電解時(shí)Pb和Sn形成不溶性化合物。Pb在陽極溶解時(shí)形成不溶性化合物PbSO祝淀并可進(jìn)一步氧化成PbO21蓋與陽極表面，妨礙電解液與陽極的接觸而使槽電壓升高。錫的堿式鹽在沉降時(shí)可吸附As和Sb的化合物，有利于減少電解液中As和Sb的含量，但數(shù)量多時(shí)也會(huì)粘附在陰極上，降低陰極的質(zhì)量。第三類：負(fù)電性金屬。它包括Ni,Zn,Fe0Fe

17、和Sn很容易在火法精煉時(shí)除去，一般陽極中Fe和Zn含量都很低，僅0.001%0.003%,在陽極溶液時(shí)幾乎全部進(jìn)入電解液。Ni的含量波動(dòng)較大，為0.09%0.15%更多。金屬Ni在陽極上進(jìn)行電化學(xué)溶解而進(jìn)入溶液，一些不溶性的化合物如氧化鍥、鍥云母在陽極表面上形成不溶的薄膜引起陽極鈍化和槽電壓升高。第四類：電位與銅相近的元素。它包括As、SBBi。As、SBBi對電銅質(zhì)量是最有害的雜質(zhì)，因其電勢與銅相近因而有可能在陰極上放電析出。此外，它們還容易產(chǎn)生“漂浮陽極泥”，機(jī)械粘附在陰極上。產(chǎn)生“漂浮陽極泥”的原因有很多說法，最近認(rèn)為是由于生成很細(xì)的SbAsO和BiAsQ絮狀物質(zhì)，會(huì)影響其化學(xué)成分和外觀

18、質(zhì)量。2.1.2 添加劑的影響在電解生產(chǎn)中，為使陰極平整致密，需加入添加劑，添加劑的種類、加入量以及加入方式等都是比較關(guān)鍵的問題。目前，國內(nèi)外常用的添加劑有：膠、硫月尿、鹽酸、干酪素和阿維同-A(Avitone-A)等。目前，研究發(fā)現(xiàn)干酪素在電解過程中并不起作用，故已停止使用。至于膠類添加劑，一般認(rèn)為明膠更易控制其度數(shù)(即分子量大小)，所以，云冶、金隆、貴冶等多采用明膠，有的廠很重視對不同度數(shù)明膠的配合使用。阿維同-A由國外進(jìn)口，國內(nèi)工廠較少采用。另外，國內(nèi)外銅電解廠，膠和硫腑的加入量差別很大，膠25-230g/tCu,硫月尿30-90/tCu。但如果陽極質(zhì)量不是很好的廠家，其明膠和硫月尿的加

19、入量都比較高，通常都達(dá)到明膠100g/tCu,硫月尿50g/tCu以上，有利于陰極沉積物致密、光滑。2.1.3 電流密度的影響在銅電解生產(chǎn)中，電流密度直接影響電流效率和電解銅質(zhì)量。如表2.1電解液-電流密度（am2）260280300320板面平整板向不平整板向不平整板向不平整未凈化無粒子有粒子粒子較多有條紋，粒子較多板面光滑板面光滑板面光滑板面較粗凈化無粒子無粒子無粒子，玫瑰紅有條紋和粒子表2.1電流密度對陰極銅表面質(zhì)量的影響由此表可知陰極銅表面質(zhì)量隨電流密度升高而下降，且采用凈化后電解液電解得到的陰極銅表面質(zhì)量優(yōu)于未凈化電解液電解所得陰極銅表面質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)證明通過凈化，在電流密度為300A/

20、m2時(shí)電解得到的陰極銅表面質(zhì)量能達(dá)到陰極銅質(zhì)量外觀標(biāo)準(zhǔn)，再增大電流密度陰極銅表面質(zhì)量會(huì)明顯惡化。在傳統(tǒng)電解條件下不改變極距并提高電流密度是增加電銅產(chǎn)能最快的方法。因此，傳統(tǒng)法提高電流密度仍舊是銅電解企業(yè)和專家們所關(guān)注的熱點(diǎn)問題，國內(nèi)廠家一般將電流密度控制在230A/m2左右，在國外，電流密度超過280A/m2時(shí)，一般采用周期反向電流法電解，但該方法有效電流效率低，電耗大，在我國電力緊張的條件下不宜采用。2.1.4 有機(jī)相的影響電解液的清晰是保證電銅質(zhì)量的重要因素之一。有機(jī)相接觸的電積液，含有微量有機(jī)相，當(dāng)其含量達(dá)到一定量時(shí)，會(huì)引起陰極沉積的銅變色，尤其以陰極板的上部為甚。這種黑巧克力色沉積物叫

21、做“有機(jī)燒斑”，在有機(jī)燒斑區(qū)域內(nèi)的沉積物性質(zhì)脆弱且呈粉狀，并且在燒斑區(qū)域多半會(huì)發(fā)生雜質(zhì)固體的嚴(yán)重夾帶。實(shí)際生產(chǎn)中，過量有機(jī)物進(jìn)入溶液將嚴(yán)重影響種板槽始極片的品質(zhì)、成張率及電銅的質(zhì)量，應(yīng)減少或杜絕有機(jī)物進(jìn)入電解溶液。2.1.5 電解溫度的影響溫度/c45556575版向布滿大里粒子板面平整板面光滑無粒子版面粗糙低端大量粒子略刺手玫瑰紅表2.2電解液溫度對陰極銅質(zhì)量的影響固定其他條件不變，當(dāng)硫酸質(zhì)量濃度為210g/L時(shí)，電解液溫度對陰極銅表面質(zhì)量的影響如表2.2所示。由上表可知，溫度對陰極銅表面質(zhì)量有重要影響。一方面升高溫度有利于銅離子的均勻沉積，可消除陰極附近銅離子的嚴(yán)重貧化，陰極結(jié)晶致密，減少

22、了陽極泥的污染，大幅度提高CiT溶解度，有效防止陽極鈍化，降低電解液的粘度，有利于陽極泥的脫落、凝聚、沉淀，加快陽極板毛面氧化物溶解速度，防止陽極鈍化，并減少雜質(zhì)在陰極上的析出。另一方面溫度過高，銅離子電沉積速度過快使板面粗糙，而且增加了蒸氣消耗和熱損失，惡化了操作環(huán)境。因此，適宜的電解液溫度為65Co在高鍥陽極生產(chǎn)實(shí)踐研究中，電解液溫度也是影響陰極銅Ni,S含量的主要因素之一。實(shí)踐證明，在其它技術(shù)條件大體相同的情況下，提高電解液溫度，陰極銅的品級率明顯上升。然而，也應(yīng)考慮到溫度過高，膠的降解明顯加快，從而增加膠的消耗。對高鍥銅電解，電解液溫度控制在61-65C之間是適宜的。2.2 節(jié)能降耗在

23、銅電解精煉過程中電消耗和蒸汽消耗是主要的能源消耗，因此，做好電消耗與蒸汽消耗的節(jié)能降耗工作是降低電解銅的綜合成本，提高產(chǎn)品的市場競爭力的關(guān)鍵所在。2.2.1影響電解銅電單耗的主要因素電耗是電解銅生產(chǎn)的關(guān)鍵指標(biāo)，它綜合反映了電解銅生產(chǎn)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)效果。電耗量主要取決于槽電壓及電流效率，并可用下式計(jì)算：W=1000V/1.186ikWh/t銅式中V槽電壓，電流效率，%1.186銅的電化當(dāng)量，g/A-h0上式表明，電耗隨槽電壓的降低及電流效率的提高而減小，其中以槽電壓的影響最大，因其波動(dòng)范圍較大。因此，通過實(shí)踐及分析，總結(jié)出了影響電耗的主要因素如下：(1)極距極距對電解過程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和電解銅

24、質(zhì)量都有很大影響?？s短極距可以降低電能消耗，但極距過小，易造成短路增多，引起電流效率下降。因此必須綜合考慮多方面的因素來選擇適當(dāng)?shù)臉O距。(2)電解液的成份電解液的電阻所引起的電壓降是槽電壓的主要部份，所以，控制好電解液的成份對于降低槽電壓顯得尤為重要。(3)電解液的溫度控制適當(dāng)?shù)碾娊庖簻囟?，對降低電耗有重要的作用。電解液的溫度過低，會(huì)造成電解液粘度增大，使各種離子的擴(kuò)散速度減慢，增加電解液的電阻，從而使槽電壓上升。同時(shí)，亦可能造成雜質(zhì)在陰極上放電，使電流效率降低。(4)電解液的循環(huán)量在電解過程中，由于電極的極化作用，產(chǎn)生了反電動(dòng)勢，使槽電壓升高，電能消耗增加。(5)添加劑添加劑有助于獲得表面致

25、密、平整、光滑的電解銅，但槽電壓會(huì)隨添加劑的增加而上升。(6)電流密度在相同的條件下，槽電壓隨著電流密度的提高而上升，即導(dǎo)致電耗的增加。(7)陰陽極周期陽極周期的長短與陽極自身的重量殘極率電流效率電流密度有直接關(guān)系。在其它條件相同的情況下，陰陽極周期越短，出裝槽作業(yè)越頻繁，增加了勞動(dòng)強(qiáng)度和設(shè)備能源的損耗，陰陽極周期太長，除了影響陰極銅質(zhì)量外，使生產(chǎn)資金占用額增加。2.2.1 影響電解銅蒸汽單耗的主要因素蒸汽單耗是指單位產(chǎn)品陰極銅所消耗的蒸汽量。蒸汽消耗量為生產(chǎn)生活等蒸汽消耗總量，它主要與電解槽及各類貯槽的表面覆蓋和槽壁保溫措施有關(guān)在無措施的情況下一股為1.01.5t/t.Cu,當(dāng)電解槽面采用覆

26、蓋槽壁及管道采取保溫措施并將各貯槽加蓋的情況下，蒸汽消耗一般為0.20.6t/t.Cu影響蒸汽單耗的主要因素：(1)電解液溫度電解液的溫度越高，與周圍空氣的溫度差越大，散熱損失也就越大，電解液加溫要補(bǔ)充的熱量也就越多。(2)陰極銅燙洗除電解液加溫外，陰極銅燙洗消耗的蒸汽量也很大。(3)換熱器熱效率在加溫電解過程中，換熱器換熱效率高，可以直接節(jié)省蒸汽(4)氣候影響北方和海拔較高的地區(qū)因季節(jié)性氣候的變化，一般比南方工廠蒸汽單耗大2.2.2 銅電解節(jié)能降耗的主要措施(1)嚴(yán)格把好裝槽質(zhì)量關(guān)杜絕不合格陽極板和始極片入槽，并設(shè)專人檢查裝槽質(zhì)量，確保極距均勻并符合工藝要求，從而大大減少了陰、陽極短路的可能

27、，提高了電流效率，降低了電耗。(2)嚴(yán)格控制電解液成份制定嚴(yán)格的工藝、技術(shù)規(guī)程，及時(shí)掌握、調(diào)整電解液的成份及采取必要的措施，可以降低電解液的比電阻，從而降低槽電壓。(3)嚴(yán)格控制電解液的溫度電解液的溫度應(yīng)保持在58-65C,以利于加快離子的擴(kuò)散，使電解液成份趨于均勻，降低電解液的電阻，從而提高電解液的導(dǎo)電率，降低槽電壓。(4)降低槽電壓及電耗根據(jù)電流密度與工藝的要求，適時(shí)調(diào)整電解液的循環(huán)量，以使電解液成份均勻，有效地降低濃差極化作用，降低槽電壓及電耗。(5)加強(qiáng)添加劑的監(jiān)控設(shè)專人控制添加劑的加入量，并根據(jù)工藝的變化即時(shí)調(diào)整添加劑的配方，避免添加劑過量而引起槽電壓上升，增加電耗。(6)選擇適當(dāng)?shù)?/p>

28、電流密度根據(jù)工藝的要求選擇適當(dāng)?shù)碾娏髅芏?。適時(shí)調(diào)整電解液的循環(huán)量，使電解液成份均勻，有效地降低濃差極化作用，降低槽電壓及電耗。(7)加強(qiáng)集液池的保溫措施應(yīng)投放大量的塑料浮球進(jìn)行覆蓋保溫。對循環(huán)系統(tǒng)的槽罐和溜槽加蓋，大大地減少了電解槽等設(shè)備的對流輻射放熱，對槽罐和管道做好保溫措施同時(shí)在電解槽上面覆蓋槽蓋布，減少蒸汽消耗。(8)換熱設(shè)備的選取可以采用換熱效率更高的鈦板式換熱器，一方面降低了蒸汽波動(dòng)對電解的影響；另一方面提高了熱效率，降低了蒸汽消耗，節(jié)約了能源同時(shí)也要做好熱交換器的清洗工作，更有利于提高熱交換效率，降低蒸汽消耗。2.3 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提升勞動(dòng)生產(chǎn)率是所有行業(yè)共同努力的方向。銅電解精煉

29、過程采取措施確保高電流密度生產(chǎn)的正常進(jìn)行和使用機(jī)械代替人工進(jìn)行勞動(dòng)便是主要的手段。圍繞提高勞動(dòng)生產(chǎn)率發(fā)展起來的技術(shù)包括新型電解液循環(huán)方式、周期反向電流電解技術(shù)(PRC)、機(jī)械化作業(yè)技術(shù)等。2.3.1 新型電解液循環(huán)方式提高電流密度是在基礎(chǔ)投資不變的情況下企業(yè)提高生產(chǎn)能力、降低成本最為快捷的手段。但電流密度的提高受產(chǎn)品質(zhì)量、電能消耗等制約，并且在一段時(shí)期內(nèi)普遍認(rèn)為電流密度提升的最大限制因素是濃差極化和陽極鈍化。以此為指導(dǎo)原則進(jìn)行了許多的試驗(yàn)嘗試，并有部分轉(zhuǎn)化為實(shí)際工業(yè)應(yīng)用，但要么具有片面性而無法推廣，要么解決某一方面問題與其它技術(shù)配合使用。比如，傳統(tǒng)循環(huán)方式是從電解槽的一端進(jìn)液，另一端出液，為適

30、應(yīng)電流密度不斷提高的要求，發(fā)展出了“平行環(huán)流式循環(huán)電解槽”、“CCS電解槽”、“渠道式電解槽”等采用新循環(huán)方式的電解槽，還有一些其它的方法處于試驗(yàn)研究階段，比如噴射電解液法、脈沖電流電解法等。2.3.2 周期反向電流電解技術(shù)(PRC)該技術(shù)1963年首先在保加利亞銅精煉廠投入使用，也是為解決高電流密度下濃差極化和鈍化問題出現(xiàn)的電解技術(shù)，20世紀(jì)70年代獲得了一定的推廣應(yīng)用，一度達(dá)到11個(gè)廠，1999年減少為8個(gè)電解廠。究其原因主要是采用PRC技術(shù)提高電流密度是以增加極距確保產(chǎn)品質(zhì)量和減少短路為代價(jià)的，一般的廠家電流密度可以提高到340A/R較傳統(tǒng)法的最高電流密度300A/m2提高約13%而其極

31、距卻由100mm&右提高到了110mms至114mm增加10%14%兩者對產(chǎn)能的貢獻(xiàn)基本抵消，同時(shí)還要比傳統(tǒng)電解多消耗30她代傳統(tǒng)內(nèi)襯材料。電解槽的大型化和電極問能，得不償失。2.3.3 機(jī)械化作業(yè)昂貴的勞動(dòng)力促使歐美等發(fā)達(dá)國家考慮采用機(jī)械代替人的勞動(dòng)，20世紀(jì)七八十年代主要是圍繞電解的各個(gè)工序提升機(jī)械的作用，包括：陽極準(zhǔn)備、始極片自動(dòng)剝離、始極片壓紋制作、陰極處理、等均逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，至20世紀(jì)90年代，60犯上的廠家使用了陽極機(jī)組，并且作為永久陰極電解技術(shù)的補(bǔ)充，自動(dòng)化陽極機(jī)組正在逐步成為標(biāo)準(zhǔn)的電解精煉設(shè)備。為彌補(bǔ)機(jī)械化帶來的投資增加，提高生產(chǎn)效率及發(fā)揮機(jī)械化作業(yè)的優(yōu)勢，國內(nèi)外

32、陰陽極板都有向大型化方向發(fā)展的趨勢，現(xiàn)有的大型陽極單面面積一般都在1mmz上，重量在300kg/塊以上，0.5im的陽極已極少見。3銅電解技術(shù)發(fā)展展望以不銹鋼陰極技術(shù)為載體集成當(dāng)今銅電解領(lǐng)域的各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，即永久陰極電解工藝技術(shù)，是銅電解技術(shù)的發(fā)展趨勢。通過全文對銅電解的介紹，銅電解技術(shù)的發(fā)展趨勢有以下幾個(gè)方面：1、銅電解陰極技術(shù)采用永久陰極技術(shù)取代始極片技術(shù)，永久陰極技術(shù)中，不銹鋼板也將取代傳統(tǒng)的鈦板。2、傳統(tǒng)電解槽材質(zhì)以鋼筋混凝土為主，新式電解槽內(nèi)襯軟聚氯乙烯板或玻璃鋼板，取距的縮短可以增加產(chǎn)能，提高效率。3、研發(fā)新的電解液添加劑，如表面活性物質(zhì)，來改善電解時(shí)結(jié)晶顆粒的性能，以便產(chǎn)出更為平整致密的陰極銅板。4、改變電解液在電解槽內(nèi)的循環(huán)方式。比如，電解液沿陰極板面平行流動(dòng)的方式，可以降低槽電壓，提高電效。5、研究新的電解液凈化方法來更為有效的去除電解液中的神睇鈿，如電流電積法，極限電流密度法，萃取法，氧化法，共沉淀法等。6、增加銅電解工藝的自動(dòng)化程度，比如自動(dòng)剝片、陰極處理、殘極洗滌等，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)械化水平。目前，銅電解技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，也得到了大規(guī)模的工業(yè)推廣。但是仍存在一些可以改進(jìn)的地方，如擴(kuò)大電解槽槽體、縮短電極間距、改變電解液循環(huán)方式等。通過不斷改善電解工藝細(xì)節(jié)，來提高銅電解效率，降低能耗，.促進(jìn)銅工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展