铜冶金学(昆明理工课件)_401-450.doc

8.4电解精炼的主要设备与装置

8.4.1电解槽

电解槽是电解车间的主体设备。电解槽为长

方形的槽子，其中依次更迭的吊挂着阳极和阴

极。电解槽内附设有供液管、排液管(斗)、出液斗的液面调节堰板等。槽体底部常做成由一端向另一端或由两端向中央倾斜，倾斜度大约3%,最低处开设排泥孔，较高处有清槽用的放液孔用钢筋混凝土构筑的典型电解槽结构如图8.6所示

5

1.进液管2.阳极3.阴极4.出液管5.放液放6.阳极泥管

图8.6典型的钢筋混凝土电解槽结构

电解槽的槽体有多种材质。现在普遍采用钢筋混凝土槽体结构。我国一些工厂采用过辉绿岩耐酸混凝土单个捣制槽和花岗

岩单个整体槽，这些槽耐酸、绝缘较好。

但辉绿岩槽易渗漏，仅适合小型且能就地取材的工厂采用。另外，还有由YJ呋喃树脂液、YJ呋喃树脂混凝土粉、石英砂、石英石等制作的拼装式呋喃树脂混凝土电解槽。

8.4.2铜电解车间的电路联接

电解槽的电路联接，现在绝大多数都采用复

联法。即电解槽内的各电极并联装槽，而各电解

槽之间的电路串联相接。每个电解槽内的全部阳极并列的相联，全部阴极也并列的相联。电解槽的电流强度等于通过槽内各同名电极电流的总

和，而槽电压等于槽内任何一对电极之间的电压降。

3

3

1.阳极导电排，2～4中间导电板，5.阴极导电排

图8.7复联法联接示意图

电流从阳极导电排1通向电解槽I的全部阳极，该电解槽的阴极与中间导电板2联接，中间导电板在相邻的两个电解槽I和Ⅱ的侧壁上。同时，中间导电板2又与电解槽Ⅱ的阳极相联，所以，导电板2对电解槽I而言为阴极，对电解槽Ⅱ而言则为阳极。或者说，同一条槽间导电板，既是一个电解槽的正极配电板，又是相邻电解槽

的负极汇流板。

电解槽IV的阴极接向导电排3,它对第一槽组

而言是阴极，但是对于第二槽组而言则为阳极。

同样，导电排4对于第二槽组而言为阴极，到以后的第三槽组上就成为阳极的导电排了。因此，电

流从电解槽I通向电解槽VⅢ,并经过一系列槽

组，最后经阴极导电排5回到电源。

电解槽中的每一块阳极和阴极均两面工作(电

解槽两端的极板除外),即阳极的两面同时溶

解，阴极的两面同时析出。

电解生产过程中，电解液必须不断的循环流通，在循环流通时，一是补充热量，以维持电解液具有必要的温度；二是经过过滤，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。循环系统的主要设备有：循环液贮槽、高位槽、供液管道、换热器和过滤设备等。现代铜精炼厂多采用钛列管或钛板加热器，不透型石墨和铅管加热器

已经被淘汰。

8.5铜电解精炼的操作实践

8.5.1铜电解精炼技术条件的控制

8.5.1.1电解液的温度

提高电解液的温度，有利于降低电解液的粘度，使漂浮的阳极泥容易沉降，增加各种离子的扩散速度，减少电解液的电阻，从而提高电解液的导电率、降低电解槽的电压降，以减少铜电解生产的电能消耗。经实验测定，电解液在55℃时的导电率，几乎为25℃时的2.5倍；在50～60℃

时，温度每升高1℃,电解液的电阻约减少

0.7%。

电

电耗/[kW·h/(t·Cu)

硫酸/(g/L)

图8.8电能单位消耗与电解液温度和酸度

的关系[1](电流密度为200A/m?)

图8.9铜的化学溶解与电解液温度的关系

8.5.1.2电解液的循环

在电解过程中，电解液必须不断地循环流通，以保持电解槽内电解液温度均匀，浓度均匀。电解液循环速度的选择主要取

决于循环方式、电流密度、电解槽容积、

阳极成分等。当操作电流密度高时，应采用较大的循环速度，以减少浓差极化。

表8.3阳极和阴极附近铜离子浓度与循环速度、电流密度的关系

液面

下深

度

(cm)

Cu2+浓度(g/L)

电流密度150A/m2,槽循环速度6~8L/min

电流密度250A/m2,槽循环速度6~8L/min

电流密度250A/m2,槽循环速度

11~13L/min

阳极

附近

阴极

附近

浓度

差

阳极

附近

阴极

附近

浓度

差

阳极

附近

阴极

附近

浓度

差

2

66.8

66.5

0.3

66.4

66.4

0.0

66.5

66.4

0.1

20

68.6

68.0

0.6

69.0

67.7

1.3

68.3

67.8

0.5

50

72.0

71.2

0.8

72.4

70.4

1.7

72.5

71.7

0.8

70

75.9

75.3

0.6

76.4

74.6

1.9

77.0

76.1

0.9

8.5.1.3极间距离

极间距离通常以同名电极(同为阳极或阴极)之