永久阴极电解.ppt

永久阴极电解法 概念 永久阴极电解法是指电解的阴极 又称 始极片 由专门的加工厂生产 始极片有三种 由阴极铜制成 这种始极片电解后成为阴极铜的一部分 钛板 不锈钢板 后两种可以重复使用 又称 永久阴极 永久阴极电解法是主要用于金属电解精炼 电解就是利用氧化 还原反应原理 阳极的铜电解进入电解液成为Cu离子 Cu离子带正电 流向阴极 在阴极富集 还原为金属铜 吸附在阴极上 阴极铜的纯度高于阳极 一般经过12天 阴极的反应周期 的电解反应 阴极上的铜就是所谓的 阴极铜 铜电解精炼工艺1869年首次在工业上应用至今 就其基本原理而言 并没有重大变化 而在围绕提高技术装备水平 扩大生产规模 提高阴极铜质量 降低能源和人工消耗等方面 则有了巨大的进步 永久阴极铜电解 由于具有显著的优越性 从其问世伊始 就引起了铜冶金行业的巨大关注 并迅速在国外得以推广 永久阴极工艺开发背景都是为了寻求平直的 垂直度好的阴极 从而消除因始极片弯曲不平给产品带来的影响 目前世界上有四家阴极板生产厂家 1 艾萨法永久阴极铜电解技术最早由澳大利亚Mountlsa公司的Townsville冶炼厂在1978年研制成功并投入生产 称为艾萨 ISA 电解法 目前用ISA法生产的电解铜占全世界产量的1 3 我国最早引进该技术的是江铜贵溪冶炼厂 2 Kidd法1986年加拿大鹰桥公司KiddCreek冶炼厂也开发出了另一种不锈钢阴极生产工艺 成为Kidd法 我国铜陵的金隆公司采用的就是此工艺 3 EPCM法成立于1980年的EPCM公司制造不锈钢阴极已经20年了 它下属的则子公司Cobra是KIDD工艺的唯一制造商 由于鹰桥公司于2006年被XSTRATA收购 双方未能达成合作协议 于2007年终止合作 于是开始自主开发了EPCM工艺 包括高性能阴极板 SP 和机器人剥片机组 现在我国的山东阳谷祥光铜业公司后20万吨和中国瑞林设计院给紫金矿业设计的20万吨铜电解运用此工艺 4 OT法OT法是芬兰奥托昆普公司近年来开发的另一种不锈钢阴极生产工艺 我国的山东阳谷祥光铜业公司前20万吨采用的就是此工艺 不锈钢永久阴极的对比 不锈钢阴极可以反复使用 放入电极槽前也不需要加隔离剂和矫直等 它在电解槽中受到阴极保护作用 不会发生腐蚀 实践证明其使用寿命可达15年以上 即使有损伤也多为机械损伤 小的机械损伤可以修复 正常情况下年损坏率1 由于不锈钢表面有一层永久性的很薄的氧化膜层 可以很好的解决沉积铜的粘附性和剥离性之间的矛盾 即能使沉积的电解铜不会从阴极上掉落于电解槽内 又可以容易地从阴极上剥离下来 2020 3 16 5 可编辑 1 艾萨法不锈钢阴极 艾萨法不锈钢阴极的详细结构如图1所示 该阴极由母版 导电棒以及绝缘边三部分组成 母板有316L不锈钢制造 极板厚为3 3 75mm 以3 25mm居多 极板底边为 形 表面光洁度为2B 0 45 0 6 m 导电棒有两种 导电棒截面为中空长方形 两端封闭 材质为304L不锈钢 与槽间导电板接触的底边被加工成圆弧形 焊在阴极母板上 并镀上铜 镀层厚度为1 3 2 5mm 以2 5mm为最佳 而且镀层覆盖全部焊缝 并延伸至阴极板面 使导电棒具有良好的导电性和延伸性 导电棒为304L不锈钢挤压成工字形 并将工字形底边改为圆弧形 底边圆弧半径80mm 另有一种为50mm 镀铜层厚2 5mm 上述两种导电棒的阴极板载电解槽中会自然垂直 而与槽间导电排呈线性接触 底边和导电棒中心线的偏差不超过5mm 紧靠导电棒在阴极板面开有两个方形窗口 供阴极起吊时挂钩用 阴极板的两侧垂直边采用聚氯乙烯挤压件包边绝缘 以防止在电解过程中阴极铜析出而造成阴极铜剥离困难 包边绝缘挤压件用单一硬聚氯乙烯材料时 在每次装入电解槽前需在接缝处喷涂熔融的高温腊进一步密封 以防止包边缝隙内析出电铜 高温腊的熔点为84 剥离过程洗涤下的腊可以回收重复使用 当挤压件采用软聚氯乙烯复合材料或丙烯酸PVC塑料时 由于挤压件具有较好的弹性而密封性好 可以不必喷涂高温腊 这种绝缘边的使用寿命为3 4年 阴极板的底边不用绝缘包边 而是采用蘸腊的方法绝缘 原因是底部包边在阴极剥离作业时 容易损坏 而且底部包边处易沉积阳极泥而影响阴极铜质量 并造成贵金属损失 1999年 艾萨公司推出了无腊工艺 通过改变阴极底部结构 并在阴极剥片机组上增加了能把两块连接的铜从底部拉开的功能 使阴极铜为单块产品 2 Kidd法不锈钢阴极 Kidd法不锈钢阴极的详细结构如图2所示 该阴极由母版 导电棒以及绝缘边三部分组成 母板材料为316L不锈钢制造 厚为3 25mm 表面光洁度为2B 导电棒为纯铜棒 与不锈钢阴极之间采用双面连接焊接 导电性能比艾萨法更好 Kidd法不锈钢阴极的底边开有90度的V形槽 入槽前底边不蘸腊 所以Kidd工艺剥离下的两块铜底边呈W形相连 目的是捆扎时可以压紧 Kidd法阴极使用的绝缘包边为PVC塑料夹条和张紧棒 这种包边与板面有很好的密封性 不必再用螺栓紧固 也不需进行边部封腊 一般而言 包边与阴极板结合最弱的部位是底边两角 该区域的电流密度高 铜生长快 对包边产生较大的压力 使其易于损坏 Kidd法阴极板比阳极板长和宽各增加30mm 却由于采用Hazelett浇铸机铸出的阳极有两个缺角 如图3所示 图3Hazelett连铸坯阳极裁剪示意图这使得底边电力线分布较疏 铜沉积层变薄 底部包边压力减轻 而且阴极采用低温洗涤 因此这种包边的使用寿命较长 年替换率不到4 主要的损伤为机械损伤 3 EPCM法 EPCM采用实心纯铜棒 铜棒部分用不锈钢套牢牢裹住 强度高 不锈钢板与铜棒用铜焊料焊接 不锈钢套和铜焊缝间的缝隙用密封胶密封 由聚丙烯材料经压铸成并进行热处理 然后加工成两边开槽形状 一边卡住不锈钢板 另一边套入聚丙烯棒增加夹紧力 夹边条与不锈钢之间粘一层胶带 4 OT法不锈钢阴极 OT阴极板导电棒装置是内部为实心铜棒 外部为不锈钢 导电棒两头下部露出铜使与槽间导电棒接触 吊耳与板面之间用激光焊接 防腐蚀能力强 奥图泰采用槽面双触点导电排 每二个槽中间有一个无线发射装置 可以发射槽电压 短路 温度 电流等信息到控制中心 OT不锈钢边沿开启小孔 包边条与板面采用机械方法黏附 熔塑挤压 综上所述 ISA电解技术有多年生产经验 工艺上也不断的革新 不过在阴极板上突破不大 在国内的业绩不理想 阴极板底部 V 型槽加工质量问题导致剥片效果不好 影响剥片机组的处理能力和电铜的外观质量 阴极板夹边条使用寿命短 Kidd法在阴极剥片机组的开发 V 型槽的利用方面具有明显优势 导电棒为纯铜棒 与不锈钢阴极之间采用双面连接焊接 导电性能比艾萨法更好 但是Kidd法浇铸机采用Hazelett浇铸机 而Hazelett浇铸机铸出的阳极有两个缺角 并且阴极板比阳极板长和宽各增加30mm 这与我厂阳极生产工艺不相符 EPCM法导电棒也为纯铜棒 导电性能比较好 和Kidd法的生产工艺基本一样 由于到现在为止 它的子公司Cobra是Kidd工艺的唯一制造商 现在每种阴极板底