电积培训资料

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1、第四章电积目录一、工艺流程介绍二、电积的目的三、电积原理四、阴极铜沉积物的构造与影响因素五、始极片生产过程中的注意事项六、电积岗位的工作内容七、阴极铜粒子形成的原因与防治方法八、气孔的形成原因与防治方法九、电流效率与影响因素 十、槽电压与影响因素 十一、电积系统开车顺序一、铜矿选冶厂电积部分的工艺流程图二、电积的目的 通过电积法，使铜以高纯状态在阴极析出，达到与其它杂质分离 的目的。三、电积原理以不溶解电极作阳极在阴极和阳极引起电化学变化的过程称为电 解，电流通过电解质溶液，的称为电积。 在电积过程中，当电流通过电积液时，阴极发生铜离子沉积过 程，阳极为铅、银或铅、钙、它本身在电积过程中不发生

2、溶解，只起导电作用。,锡合金电积过程的电化学反应：Cu f Cu 2+2e ()阴极反应：2H2O (二)阳极反应：+4e T 4H+0P)T 2H+0A 2e (2HO-T Cu+H2SO4+ 02 CuSO4+H2O (三)总反应：四、阴极沉积物的构造与影响因素（一）电结晶的机理 称为电结晶。电结晶不断在阴极沉积的过程，在电积液中，金属 离子在电流的作用下，这两个过程的速度决定着金第二步是晶核的长大。第一步是晶核 的形成；过程可分为两步，则生成的晶而晶核生成后的成长速度较慢，如果晶核的生长速度 较快，属结晶的粗细程度。当晶核的生成速反之晶粒就较粗。也就是说在铜电解精炼过程 中，核数目较多，

3、晶粒较细。 度大于晶核的成长速度时，就能获得结晶细致，排列紧密的阴极 铜。（二）阴极沉积物的构造 即要求结晶均还要求有好的物理规格，除了要求化学品位符合标 准外，对阴极沉积物，因为结晶粗糙的表面，会使许多杂质机械地夹杂在金属中，影响 它的质匀致密，表面光洁。而且表面容易被氧化。 ,量（三）影响阴极铜结晶的因素 任何一道工序的过程的实质是一个动态平衡，在这个平衡体系 中，铜电解精炼（或电积）失调都将打破这个平衡体系的平衡，最终影响阴极铜的质量。一般指阴极电流密度。我们常说的电流密度， Dk=I/S, 电流密度 的表达式为： :电流密度的影响 1.所以，在已形成的晶核可以不断均匀长大，而新的结晶核

4、则不易 形成。低电流密度下，但却不致密，阴极铜较软，从外观可以看低电流密度下易等到粗 晶粒结晶。虽然结晶均匀，到闪闪的亮星，也缺乏金属的声音。高电流密度下，已形成的结晶核长大的速度就逐渐减慢而停止， 促使形成新的结晶核，所以，高电流密度下，由于结晶核形成的速度较快，而易得到 细晶粒的结晶。极度贫化。这时虽有利于形成结晶核，Cu2+但过高的电流密度，将造成阴极附近电积液中来使结晶核长大。所以结晶虽然细小，但不致密，反而得到松软 的沉积Cu2+但却无充足的的极度贫化，还将造成杂质在阴极析出，进一步恶化阴极沉积物的构造，Cu2+物。同时，甚至得到海绵状结晶。是比较理想的。240A/m2180铜的电积

5、作业，电流密度控制在 电积液温度的影响 2.不Cu2+提高电积液温度，能提高电积液的导电率，加速铜离子 的扩散，使阴极附近的发生贫化。高温下易得到粗晶粒结晶，其沉积物较松软。反之，则得到细晶 粒的结晶。但温度过低，就使电积液电阻增大。一般控制电积液温度在C左右，还应考虑对萃取工序的影响。 40电积液的流通（循环） 3. 可以使阴极附近的铜离子浓度均匀分布，消除阴阳极间的浓流 通，（循环）电积液的搅拌差极化现象，同时可以使电积液的温度均匀，不至于产生分层现 象。造成在电结晶过程中电积液就会分层，由于存在浓差极化现象， 如果不进行循环流通，阴极沉积物结晶上下不均匀。在一般电流密才有利于获得细晶粒的

6、结晶。只有采用大的循环速 度，在高电流密度下，循在低电流密度下，电积液循环也应维持足够的速度方能得到结 晶致密的阴极产物。度下，环量可稍低。电积液的流通（循环） 3. 消除阴阳极间的电积液的搅拌（循环）流通，可以使阴极附近的 铜离子浓度均匀分布，浓差极化现象，同时可以使电积液的温度均匀，不至于产生分层现象。造成在电结晶过程中电积液就会分层，由于存在浓差极化现象， 如果不进行循环流通，阴极沉积物结晶上下不均匀。 在一般电流密才有利于获得细晶粒的结晶。只有采用大的循环速 度，在高电流密度下，循在低电流密度下，电积液循环也应维持足够的速度方能得到结 晶致密的阴极产物。度下，环量可稍低。电积液的酸度和

7、被沉积金属离子的浓度 4. 的浓度即酸度是影响电结晶的极重要因素。要求电积H+ 电积液的酸度：电积液中含游离以上，含酸过低，会使电积液电阻增大，槽电压升高，不利于获 得细 160g/l 液含游离酸在也不利于获得细致结晶。也会造成槽电压升高，结晶， CuSO4 却 会使但含酸过高，致结晶；180g/l160我厂控制电积液中含酸量为：。的浓度，在电积液含铜低的情况下，易在阴极区产生贫Cu2+被沉积金属离子的浓度：即过度贫化，尤其是 Cu2+浓度过低，却又会使阴极区 Cu2+化现 象，有利于获得细小结晶，但。 45g/l35 在高电流密度下更为显著，反而得不到致密的结 晶。控制电积液中含铜量为：,5

8、g/l 一般不大于在电积液中要严格控制铁的浓度，铁含量的 多少以下。 3g/l 最好控制在个百分点。在喷淋、萃取和电积 53，电流效率就降低 1g/l 直接 影响电流效率，铁每增加操作时，严禁铁器进入溶液中，以免增加电积液中的铁含量。 添加剂的影响（指阴极添加剂） 5.添加剂的种类、加入量以及加除了阴、阳极的质量和电解液成分 之外，在铜电解生产中，入方式等都是比较关键的问题。添加剂的配合使用在很大程度上 直接影响着阴极铜的质量。等。 A） A（Avitone 目前，国内外常用的添加剂有：胶、硫脲、 盐酸、干酪素和阿维同一减少短路和电积液理论与实践均已证明，为了使阴极铜表面光 滑、平整、避免长粒

9、子，还应添加适量的胶状物质和除了严格控制各工序技术条件外，机 械粘附在阴极上的可能性，表面活性物质，以改善阴极表面质量。一般采用的添加剂及其作 用如下：其作用是使析出的阴极沉积物细致光洁，它是电解作业的主要添 加剂之一，胶：改善阴极 表面的物理状态。加胶过少，形成尖头棱角粒子，板面分布不分 上下，而且结晶变粗，质地 松软、发脆，表面发红，极易被空气氧化。加胶过多，形成园状 粒子，且在园头上有尖刺， 难击落，在阴极表面分布均匀。瓜尔胶作为阴极平滑剂，可以减 少一些杂质，如硫、铁及铅。120g/t.Cu100在阴极的夹带等，加入量一般在 一般认为硫脲及其各种络合物均能在铜阴极表能细化结晶。硫脲 为

10、表面活性物质，硫脲：面产生吸附，从而细化晶粒。另外，硫脲的加入，促进了结晶核 的形成，所以可以获得结构均匀致密的阴极铜。 但当高浓度的硫脲则可以产生较好的抑制节瘤的作用，较低的硫 脲浓度具有去极化作用，阴极铜表面粗糙，存在粗大的 灯）30mg/l硫脲加入量过多或 电积液中硫脲积累较多时（芯绒布 ”条纹，与此同时，阴极铜表面柱状粒子增多，含硫量升 高，使铜发脆。硫脲的浓度时效果最好。 5mg/l 为对阴极沉积有利。电积液中允许氯离子浓能细化结晶，盐酸： 与瓜尔胶和硫脲配合使用，40度为。氯离子浓度过大，长铜刺，且闪亮。另25mg/l20，一般控制其浓度为 50mg/l 外，需注意盐酸与硫脲在一起

11、时有反应，两者不能混在一起添 加。联合添加剂的整体作用机理并不是硫脲和盐酸三种添加剂。联合 使用瓜尔胶、在我厂，几个添加剂作用机理的简单叠加，而是相互间的协同作用。以使各种添加剂的作用互相配合补应建立添加剂监控制度，对 于添加剂的使用和管理，充，获得保证阴极铜质量的最佳添加剂用量。另外，我厂还使用一种阳极添加剂，即硫酸钴。硫酸钴的使用主 要是为了保护铅阳极，延长其使用寿命。硫酸钴还能降低阳极超电压，降低电耗。硫酸 钴的浓减少铅阳极的腐蚀，。80ppm60度为五、始极片生产过程中的注意事项 其根源很大一部分来自始质量不高，阴极铜的指标不好，始极片 生产是铜电解生产的基础，极片生产。所以，要提高阴

12、极铜的质量，必须先解决始极片的问 题。:严（一）技术条件的控制要求 铜离子及其它离子的浓度太高，引起电积液分层，有可能使槽 格控制电积液浓度 （1） 下部电积液流动缓慢，温度下降，这样就会使电阻升高，电积液 中含铜过种板下沿不长铜。低，会使电铜析出疏松，易长粒子，严重时甚至产生粉末状。严格控制极距：同一种板两边极距不同，则生产的始极片的厚薄 不同，极距小的一 （2）流量不同引起添加剂浓度不并且两边由于极距不同，而另一面则 可能长不满，面易长粒子，同，始极片易发酥发脆。所以要求同名极距要一样，种板要在两 极距的正中。（二）操作中的注意事项）对种板的要求：始极片质量的好坏，与种板本身的表面状态有

13、很大关系。种板是铜离 1（ 因此要求表面要光洁，无异物沾附，以免在电积过程中，以这些 异物为核心子结晶的底板， 形成新的结晶核，而长成粗大的粒子。因此，种板使用一段时间 后必须进行擦拭。）防止烧板：烧板是指种板通电后与阳极接触而发生短路，析出 的铜皮发生 “反溶解 ”2（的现象。）始极片发脆：分软脆和硬脆，软脆在大多数情况下由缺胶所引 起的；硬脆一般是由于 3（胶量过多所引起的。另外，酸度过大也可能引起始极片硬脆。上架始极片要做到导电棒一条， 2%弯曲度小于加工出的始极片 在拍平架上人工校直，） 4（线、双耳一条线、侧边一条线。 个阴极周期，要吊出铅阳极检查，对弯曲阳极重新加工、平直。32）每

14、隔5 （6（不能有粒子、柔软，做耳子的铜皮必须光洁、厚度适中的铜 皮切耳子，挑选韧性较好、）沙眼或发酥现象。）提高铜皮的成品率，降低种板开动槽数。主要措施为：提高 包边质量，杜绝底边长 7（粒子。调整板面打磨周期和添加剂配比，提高边角合格率。六、电积岗位的工作内容 主要工作内容：检查处理短路、控制循环量、温度、槽电压符合 技术条件要求，维护阴阳极排列，负责添加剂的配制和加入，如实填写原始记录。（一）检查处理短路检查短路做到 “看、摸 ”结合，处理短路要仔细。 1. 检查中提动极板时，不要擦阳极，位置要放对称。 2. 每次短路检查完毕，在槽面要洒一次水，清洗接触点，洒水时水 雾细而匀，不要溅起电

15、积 3.液，不准冲到槽子外面。（二）电积液温度及循环量控制次，温度过低或过高须通过换热器进行调节。84每班测量温度 1.2 个别槽循环量小时，调节高位槽的出口阀门，检查循环量小时， 漏液情况，检查电积槽跑、查明原因及时采取有效措施调节，避免长时间不循环打黑阴极 铜。要及时查找原因并处理。伏时， 2.0 槽电压超过，（每两小时记 录一次）次 4每班记录槽电压 3（三）提水位水位在不超过槽帮的前提， 30mm 20 由早班接班后将电积槽水 位提高出阴极铜的前一天，出现断耳现象防止电积液溢出。在提水位的同时必须经常检查水 位情况，下应尽量往高提。可立即提一次水位，断耳阴极铜必须当即捞出，并及时补入始

16、极 片或薄阴极铜。新始极片入槽后第二天由中班降下水位。 即这就使电积液对界面处吊耳的腐蚀加剧，因为阴极吊耳与液面 交界处氧气比较充足，这是断耳的主要原因，在出槽前一 2CuSO4+2H2Of 2Cu+2H2SO4+O2发生下列化学反应：段时间将液面提高，使腐蚀处析出一层铜，以增加吊耳的强度， 防止断耳的发生。七、阴极铜粒子形成的原因与防治方法 （一）粒子形成的原因：在我厂主要有两个原因，即： 添加剂加入量不当造成阴极长粒子：前面已讲过。 1. 电流密度局部过高造成阴极长粒子： 2.阴、阳极相对面积不当，阳极面积太大，阴极周边长凸瘤粒子（铜皮剪边不能剪太多，。要保持阴极尺寸）装槽质量差 极距不均

17、或阳极表面质量差等，导致电流密度局部过高，阴极也 易长粒子。 a.阴、阳极没对正，阴极边缘离阳极边缘太近的易长凸瘤，太远的 析出太薄。 b.阳极不平或始极片有弯曲卷角现象。 槽内个别电极导电不良 因此其它导电良好的阴极减少电流在这些电极上的分布，槽内个 别阳极或导电棒接触不良，电流密度增大，而长粒子。（二）防治方法 消除阳极、始极片弯曲或卷角的现象。 1. 提高装槽质量，每槽装毕都要进行阴、阳极对正和极距的检查， 选择合适的技术条件进行 2.生产，如：电流密度不能太高、温度不能太低等。每天观察阴极铜质量，加入适量的添加剂。 3.加强装槽质量和槽 5.的电积液进行净化过滤。 20%加强电积液的

18、净化和过滤，每天要抽出 4.面管理，保证阴、阳极表面平整、极距均匀。八、气孔的形成原因与防治措施（一）气孔是怎样形成的： 阴极铜表面气孔的生成主要是由于电积液中溶解的大量空气未能 在电积前及时排出， 空电积时空气逐渐析出、聚集成气泡，粘附在阴极上，气泡排气在 电积液中处于过饱和状态，而阴极的其它部因此没有铜析出。此绝缘点上没有电流分布，开 电积液而形成一个绝缘点，分有铜析出，该绝缘点就逐渐形成气孔。二）电积液中空气的来源 空气主要是通过酸泵、回液管、热交换器和高位槽等处进入电积 系统的。在一般来讲，我厂，主要是回液管和高位槽处进气。当使用卧式泵时，也存在酸泵进气的可能。1.若集液槽的液面太低，

19、电积液从回液管流入集液槽时，形成一个 落差较大的瀑布，使整个酸泵工作时带入当酸泵的进液口距集液槽的进液口太近时，集液 槽的电积液处于沸腾状态。在电积液循环中气泡粘附在致使酸泵抽入的实际上是电积液和空 气的混合物。大量的气体，高位槽液面较低时，大量空气直接从出液口抽入电积槽，造成阴 极长 2.阴极上，形成气孔。这也是造成我厂阴极铜长在高位槽同样也存在电积液的进口与出 口相距太近的问题，气孔。气孔的主要原因。（三）防治措施：针对造成阴极铜表面气孔生成的原因， 做好电积液的排气等采 取减少电积液夹带空气、措施，使空气在电积液中的溶解量达到最小，以解决阴极铜长气 孔的问题。做好集液槽液面巡检工作，液面

20、偏低时即时补液，尽量提高集液 槽液面，缩小回液管与 1.。集液槽液面的落差，避免在电积液回液管口至集液槽液面之间 形成 “瀑布 ”减少酸泵吸入的空气量，定期检查清理酸泵的进液口，防止堵 塞。 2.控制高位槽内电积液液面尽可能高，淹没出液口，避免空气从出 液口被电积液吸入。 3.4. 加缓冲槽或隔板以解决电积液进口与出口相距太近的问题。九、电流效率与影响因素（一）定义：在铜电解精炼（电积）过程中，阴极的实际析出量 与理论析出量的百分比，叫电流效率。即：理论析出量100%/）=实际析出量X电流效率（10-6 （t） qXnXt X理论析出量=。）A 电流强度，单位是安培（I式中：。 h） 有效通电

21、时间，单位是小时（ t 电积槽个数。 n。 1 . 1 852g/A.h 铜的电化当量，为 q二）影响电流效率的因素漏电 1. 导电排对地漏电。 电积槽漏电：电积槽与梁柱及相邻槽绝缘不好。 电积液循环过程中漏电、管道上硫酸铜结晶造成漏电。极间短路：这是影响电流效率的主要因素，主要表现在以下几个 方面： 2. 阴、阳极表面不平。 阴、阳极的极距不均匀。 导电不均，个别电极电流密度大，易生成粒子从而引起短路。 相邻两槽间同种电极接触。 三）提高并稳定电流效率的方法：下工序促进上树立上工序服务下工序，人员协作的作业制度， 建立槽面作业的量化分工、工序的思想。完善短路的跟踪、检测办法，加强短路处理结果

22、的考核。协调电积岗位人员和出铜岗位人员与电效指标的利益关系，充 分调动双方的积极性。提高始极片的上架合格率，强化始极片入槽质量的检查工作， 降低初始短路数。十、槽电压与影响因素 （一）槽电压影响因素的分析它是综合反映阴极铜生产的技术水平和经济效阴极铜电耗是阴 极铜生产的关键指标，式计算出。 （1）果。电耗量主要取决于槽电压及电流效率，并可 用 /吨铜 kW h n 1.1851000V = W一电流效率，; n 一槽电压，伏；V式中：一铜的电化当量，克/安 小时。1.1852其中以槽电压的波动范围电耗随槽电压的降低及电流效率的提高 而减小。上式表明，固其影响最大。 ,较大式表示： (2) 槽电

23、压可用(2) V= (ER-Ek) +IRl+IR2 由阳极浓差极化引起的阳极电位； ER 式中： 由阴极浓差极化引起的阴极电位； Ek 电解液电阻引起的电压降； IR1通过电解铜的电流强度，安 I 的压降(即接 引起 R2 由阳极、阴极、导电铜板及导电棒 等的电阻 lR2。触点电压降)其中电解液的电阻所造成的电压降是组,IR2=10-25%, 70IR1=50%, 30ER-Ek =20成槽电压的主要项目。二)降低槽电压的主要技术措施把好阴极铜生产第一关 装槽质量。阴极铜生产以装槽为起 点。阳极板进入车间后,由专人检查装槽质量,领由专人检查每件板的质量,不合格的阳 极板坚决不用：装入槽后,导

24、要不定时地进行抽查。 以提高电流效果,降努力提高始极片的垂直度,从而大大减少 阴、阳极短路的可能,低电耗。严格控制电积液成分。因电积液电阻所造成的压降是槽电压的主 要部分,所以控制好 (2)电积液成分就显得尤为重要。 添加剂的控制：添加剂的加入有助于获得致密、平整、光滑的阴 极铜。但添加剂的不良 (3)毫伏,增加电耗。 30-50 作用是：阴极局部表面吸附胶膜后,会 使电位升高C。适当提高温度有利于加快铜4238严格控制电积液温度：电积液的温度一般保持在 (4)由于电积槽液面挥并能降低电积液的比电阻及电耗。使电积液成 分趋于均匀,离子的扩散,可大大减少热所以采取所有电积槽槽面覆盖土工布的措施,

25、发带走热量是散热的主要原因， 损失，确保液温在控制范围内，降低了比电阻及电耗。 电积液循环量的控制。在电积过程中，由于极化作用的结果，产 生反电动势，使槽电压 (5)电能消耗增加。消除极化作用，提高液温能解决一部分，但主要 还是靠电积液的循环升高，来解决，通过循环的搅拌作用使电积液均匀，减少极化作用，以 降低电耗。所以，把电积液槽这个范围内，有效地降低浓差极化作用，可降低槽电.分/升3025的循环量严格控制在压及电耗。为确保各接 10-25 加强工艺操作质量，降低各种接触点电 压。接触点电压占槽电压的 (6)我们要求装槽、触点接触良好，槽面及时洒水以以降低接触电 阻；出铜时必须擦亮接触点，冲洗

26、干净各种接触点；有效降低了电耗。 努力提高电流效率：电流效率是衡量电解工厂技术水平及操作水 平的重要技术指标之一， (7)。损 92-98 是影响电耗的第二个参数。电流效率包括阴极电流 效率及损失部分，一般值为 1 阴阳极短路占； 1-3 漏电入地占失的部分为：。 I 氧化还 原及阴极铜的化学溶解占； 3 减少漏电入地电流，必须保持槽面干燥，做到少洒水、勤洒水， 使槽保持了干燥，减少了漏电；及时检查短路，并有专人抽查短路情况。 改进电积液净化系统，使电积液净化能力大大提高。在铜电积过 程中，电积液杂质含量 (8)从而使电积液成分偏离设计选硫酸的含量也会逐渐升高，添加剂 含量不断积累，逐渐增加，

27、从而增加了槽电压和电耗。有效减使电积条件恶化，增加了电积 液电阻及粘度，定的范围， 少杂质的积累，确保槽电压的降低。十一、电积系统开车顺序（一）开车准备 各设备检查，进行单体无负荷试车。 1.。进行联动无负荷试车（主要是加工机组等设备） 2.池槽等是否有漏点，进行处 进行小负荷试车，主要是检验流程是 否能打通并检查管道、 3.理。生产资料的准备。 4.（二）开车顺序 待准备工作结束后，可按如下步骤进行开车： 门开小些，电积槽进液阀门 开启换热器前的进液阀门，关闭蒸汽 阀门，高位槽的出液阀 1.全开。阳极经平整后，按电极方向装入电积槽中。 2.，开动电积前高度） 3/4 开动电富液泵对前液槽供液

28、，待前液槽 的液位达到一定值后（约 3.液泵对高位槽和电积槽进液。 待电积槽中液体形成回流后，调整电积槽的进液阀门，达到要求 的流量。循环正常后，调 4.。开启换热器前的蒸汽阀门，以上） 2m 整高位槽的出液阀门， 保持高位槽有较高的液位（Co 4238对电积液进行加热，控制电积液温度在 同时配置添加剂加入电积液中进行循环。 5.开启后液槽至电贫液槽的输送泵进行供液，保持液体平衡。6.电积液循环两天后，检测电积液中铜、酸浓度和温度在控制范围 内时，装入阴极，可通电 7.生产。通电时，电流强度要逐渐升高，不要一次升到位。8.根据阴极析出情况对添加剂用量进行调整，以获得良好的阴极结 晶。9.10.进行过滤。20%按电积液循环量的（三）注意事项添加剂一定要提前加入电积液中进行循环，使其充分混合均匀。在生产过程中根据电流密 1. 度和阴极析出情况对添加剂用量进行调整。 不能装反。入槽时一定要注意电极的方向，阳极按要求进行处理，阳极的准备和处理：阴、 2. 阴极的准备是指铜皮的生产，若先生产铜皮，则控制合适的电流 密度，胶的用量应大一些，