銅電解沉積(electroeinningofcopper)
往不溶陽極和銅陰極組成的電解槽中通直流電,使電解液中的銅離子沉積在銅陰極的過程,為現代濕法煉銅流程的重要組成部分。
電解液一般含銅30~60g/L,槽電壓為1.8~2.5V,電流密度為150~180A/m2,電解溫度為308~318K。電解沉積過程的陰極反應與銅電解精煉相同,即
Cu2++2e→Cu0
而陽極反應則完全不一樣。由于陽極是惰性的,電解沉積時在陽極上有氧氣生成,反應為:
H2O→H++OH-→1/2O2+2H++2e-
總的電解沉積反應是:
Cu2++SO42-+H2O→Cu0+1/2O2+2H++SO42-
銅電解沉積過程的產物有陰極的金屬銅,陽極上的氧氣和再生的硫酸。硫酸可返回浸出系統或用作銅溶劑草取的反萃劑。
銅礦浸出過程所產生的硫酸銅溶液,常含有多種有害雜質,在生產中要特別控制好溶液中的鐵(Fe2+和Fe3+)含量,因為在電解沉積過程中,兩價鐵離子在陽極上氧化成三價鐵離子,而三價鐵離子卻在陰極上還原為兩價,使陰極銅溶解進入溶液。當電解液中鐵離子濃度高時,會使電流效率顯著降低,有時甚至低到60%~70%;而鐵離子濃度低時,電流效率為85%~90%。前者每噸電解沉積銅電耗高達3500kw•h,而后者通常為2000~2500kw•h。因此,銅礦浸出液在電解沉積前必須經過凈化處理,以降低溶液含鐵量。
電解沉積所得陰極銅純度一般低于電解精煉的產品。雜質主要來自陽極。陽極為鉛銻合金板,其表面雖已氧化成幾乎不溶的氧化物(PbO2,)層,但仍會有少量剝落成片狀或粉狀物,被夾帶到陰極沉積而降低產品的質量。
銅的電解沉積過程系在襯有耐酸物(如鉛皮)的混凝土電解槽中進行。電解槽建筑在鋼筋混凝土柱子上,并用瓷板與柱子絕緣。
銅電解沉積的進一步改進是:研究采用新型的不溶陽極,如在耐蝕金屬(如鈦)上鍍一層很薄的貴金屬,以提高陰極銅的質量和降低槽電壓;提高工藝過程的機械化和自動控制程度。
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