铜电解精炼工艺
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
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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 。
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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