电积培训资料

1、精选第四章电积目录一、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、始极片生广过程中的注意事项 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H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tf±H£ Hl鱼二、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? 电流通过电解质溶液，在阴极和阳极引起电化学变化的过程称 为电解，以不溶解电极作阳极的称为电积。? 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

2、程，阳极为铅、银或铅、钙、锡合金 ,它本身在电积过程中不发 生溶解，只起导电作用。? 电积过程的电化学反应：?（一）阴极反应：Cu 2+2e f Cu?（二）阳极反应：2H2O f 4H+O2 f +4e?（2HO- 2e f 2H+O2 f? （三）总反应： CuSO4+H2O fCu+H2SO4+ O2 f四、阴极沉积物的构造与影响因素（一）电结晶的机理在电积液中，金属离子在电流的作用下， 不断在阴极沉积的过程， 称为电结晶。电结晶过程可分为两步，第一步是晶核的形成；第二步 是晶核的长大。 这两个过程的速度决定着金属结晶的粗细程度。 如果 晶核的生长速度较快， 而晶核生成后的成长速度较慢，

3、 则生成的晶核 数目较多，晶粒较细。反之晶粒就较粗。也就是说在铜电解精炼过程 中，当晶核的生成速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）阴极沉积物的构造对阴极沉积物， 除了要求化学品位符合标准外， 还要求有好的物 理规格，即要求结晶均匀致密，表面光洁。因为结晶粗糙的表面，会 使许多杂质机械地夹杂在金属中，影响它的质量 ,而且表面容易被氧 化。（三）影响阴极铜结晶的因素 铜电解精炼（或电积）过程的实质是一个动态平衡，在这个平衡 体系中，任何一道工序的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。1. 电流密度的影响 :电流密度的表达式为： Dk=I/S,

4、我们常说的电流密 度，一般指阴极电流密度。低电流密度下， 已形成的晶核可以不断均匀长大， 而新的结晶核 则不易形成。所以，在低电流密度下易等到粗晶粒结晶。虽然结晶均 匀，但却不致密，阴极铜较软，从外观可以看到闪闪的亮星，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。但过高的电流密度，将造成阴极附近电积液中 Cu2+ 极度贫化。这时 虽有利于形成结晶核，但却无充足的 Cu2+ 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物。同时， Cu2+ 的极 度贫化，

5、还将造成杂质在阴极析出，进一步恶化阴极沉积物的构造， 甚至得到海绵状结晶。铜的电积作业，电流密度控制在 180240A/m2是比较理想的。2. 电积液温度的影响提高电积液温度， 能提高电积液的导电率， 加速铜离子的扩散， 使阴极附近的 Cu2+ 不发生贫化。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40 C左右，还应考虑对萃取工序的影响。3. 电积液的流通（循环） 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，消除阴阳极间的浓差极化现象， 同时可以使电积液的温度均匀， 不至于产生分层现象。如果不进

6、行循环流通， 由于存在浓差极化现象， 电积液就会分层， 造成在电结晶过程中阴极沉积物结晶上下不均匀。在高电流密度下， 只有采用大的循环速度， 才有利于获得细晶粒 的结晶。 在一般电流密度下， 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。在低电流密度下，循环量可稍低。3. 电积液的流通（循环）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，消除阴阳极间的浓差极化现象， 同时可以使电积液的温度均匀， 不至于产生分层现象。如果不进行循环流通， 由于存在浓差极化现象， 电积液就会分层， 造成在电结晶过程中阴极沉积物结晶上下不均匀。在高电流密度下， 只有采用大的循环速度， 才

7、有利于获得细晶粒 的结晶。 在一般电流密度下， 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。在低电流密度下，循环量可稍低。4. 电积液的酸度和被沉积金属离子的浓度 电积液的酸度：电积液中含游离 H+的浓度即酸度是影响电结晶的极重要因素。要求电积液含游离酸在 160g/l 以上，含酸过低，会使 电积液电阻增大，槽电压升高，不利于获得细致结晶；但含酸过高， 却会使 CuSO4 结晶，也会造成槽电压升高， 也不利于获得细致结晶。 我厂控制电积液中含酸量为：160180g/l。 被沉积金属离子的浓度：即Cu2+的浓度，在电积液含铜低的情况 下，易在阴极区产生贫化现象，有利于获得细小结晶，

8、但 Cu2+ 浓度 过低，却又会使阴极区 Cu2+ 过度贫化，尤其是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： 3545g/l 。 在电积液中要严格控制铁的浓度，一般不大于5g/l，最好控制在3g/l 以下。铁含量的多少直接影响电流效率，铁每增加 1g/l ，电流 效率就降低 3 5 个百分点。在喷淋、萃取和电积操作时，严禁铁器 进入溶液中，以免增加电积液中的铁含量。5. 添加剂的影响（指阴极添加剂）在铜电解生产中，除了阴、阳极的质量和电解液成分之外，添加 剂的种类、 加入量以及加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。

9、 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 A(Avit one A)等。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 子，减少短路和电积液机械粘附在阴极上的可能性， 除了严格控制各 工序技术条件外， 还应添加适量的胶状物质和表面活性物质， 以改善 阴极表面质量。一般采用的添加剂及其作用如下： 胶：它是电解作业的主要添加剂之一，其作用是使析出的阴极沉积 物细致光洁，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

10、分布均匀。瓜尔胶作为阴极平滑剂，可以减少一些 杂质，如硫、铁及铅在阴极的夹带等，加入量一般在100120g/t.Cu。 硫脲：硫脲为表面活性物质，能细化结晶。一般认为硫脲及其各种 络合物均能在铜阴极表面产生吸附，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。较低的硫脲浓度具有去极化作用，高浓度的硫脲则可以产生较好 的抑制节瘤的作用， 但当硫脲加入量过多或电积液中硫脲积累较多时 (30mg/l )，阴极铜表面粗糙，存在粗大的“灯芯绒布”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 度为 5mg/l 时效果最好。 盐酸：与瓜尔胶

11、和硫脲配合使用，能细化结晶，对阴极沉积有利。 电积液中允许氯离子浓度为 4050mg/l , 般控制其浓度为20 - 25mg/l 。氯离子浓度过大，长铜刺，且闪亮。另外，需注意盐酸与 硫脲在一起时有反应，两者不能混在一起添加。在我厂，联合使用瓜尔胶、硫脲和盐酸三种添加剂。联合添加剂 的整体作用机理并不是几个添加剂作用机理的简单叠加， 而是相互间 的协同作用。对于添加剂的使用和管理， 应建立添加剂监控制度， 以使各种添 加剂的作用互相配合补充，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，减少铅阳极的腐蚀，延长其使用寿命。硫酸

12、钴 还能降低阳极超电压，降低电耗。硫酸钴的浓度为 60 80ppm 。五、始极片生产过程中的注意事项 始极片生产是铜电解生产的基础，阴极铜的指标不好，质量不高，其 根源很大一部分来自始极片生产。所以，要提高阴极铜的质量，必须 先解决始极片的问题。(一) 技术条件的控制要求(1) 严格控制电积液浓度 :铜离子及其它离子的浓度太高，引起电 积液分层，有可能使槽下部电积液流动缓慢，温度下降，这样就会使 电阻升高， 种板下沿不长铜。 电积液中含铜过低， 会使电铜析出疏松， 易长粒子，严重时甚至产生粉末状。(2) 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，极距小的一面易长粒子，而另一

13、面则可能长不满，并且两 边由于极距不同， 流量不同引起添加剂浓度不同， 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（1）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 很大关系。种板是铜离子结晶的底板，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。（2）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”的现象。（3）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；硬脆一般是由于胶量过多所引起的。另外，酸度

14、过大也可能引 起始极片硬脆。（4）加工出的始极片在拍平架上人工校直，弯曲度小于2% ，上架始极片要做到导电棒一条线、双耳一条线、侧边一条线。（5）每隔23个阴极周期，要吊出铅阳极检查，对弯曲阳极重新 加工、平直。（ 6 ）挑选韧性较好、 厚度适中的铜皮切耳子， 做耳子的铜皮必须光 洁、柔软，不能有粒子、沙眼或发酥现象。（7）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

15、 始记录。（一）检查处理短路1. 检查短路做到“看、摸”结合，处理短路要仔细。2. 检查中提动极板时，不要擦阳极，位置要放对称。3. 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，不要溅起电积液，不准冲到槽子外面。（二）电积液温度及循环量控制1. 每班测量温度48次，温度过低或过高须通过换热器进行调节。2 检查电积槽跑、漏液情况，检查循环量小时，调节高位槽的出口阀 门，个别槽循环量小时，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。3 每班记录槽电压 4 次（每两小时记录一次） ，槽电压超过 2.0 伏时， 要及时查找原因并处理。（三）提水位出阴极铜的前一天

16、，由早班接班后将电积槽水位提高20 30mm ，水位在不超过槽帮的前提下应尽量往高提。 在提水位的同时 必须经常检查水位情况， 防止电积液溢出。 出现断耳现象可立即提一 次水位，断耳阴极铜必须当即捞出， 并及时补入始极片或 薄阴极铜。 新始极片入槽后第二天由中班降下水位。因为阴极吊耳与液面交界处氧气比较充足， 这就使电积液 对界面处吊耳的腐蚀加剧，即发生下列化学反应： 2Cu+2H2SO4+O2 f 2CuSO4+2H2O这是断耳的主要原因，在出槽前一段时间将液面提高， 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

17、要有两个原因，即：1. 添加剂加入量不当造成阴极长粒子：前面已讲过。2. 电流密度局部过高造成阴极长粒子：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a. 极距不均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。b. 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。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 槽内个别阳极或导电棒接触不良，减少电流在这些电极上的分 布，因此其它导电良好的阴极电流密度增大，而长粒子。（二）防治方法1. 消除阳极、始极片弯曲或卷角的现象。2. 提高装槽质量，每槽

18、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生产，如：电流密度不能太高、温度不能太低 等。3. 每天观察阴极铜质量，加入适量的添加剂。4. 加强电积液的净化和过滤，每天要抽出 20% 的电积液进行净化过 滤。5.加强装槽质量和槽面管理， 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， 空气在电积液中处于过饱和状态， 电积时空气 逐渐析出、聚集成气泡，粘附在阴极上，气泡排开电积液而形成一个 绝缘点，此绝缘点上没有电流分布，因此没有铜析出。而阴极的其它 部分有铜析

19、出，该绝缘点就逐渐形成气孔。二）电积液中空气的来源 一般来讲，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，电积液从回液管流入集液槽时，形成一个落 差较大的瀑布， 使整个集液槽的电积液处于沸腾状态。 当酸泵的进液 口距集液槽的进液口太近时， 酸泵工作时带入大量的气体， 致使酸泵 抽入的实际上是电积液和空气的混合物。 在电积液循环中气泡粘附在 阴极上，形成气孔。 2.高位槽液面较低时，大量空气直接从出液口抽 入电积槽， 造成阴极长气孔。 在高位槽同样也存在电积液的进口与出 口

20、相距太近的问题，这也是造成我厂阴极铜长气孔的主要原因。（三）防治措施：针对造成阴极铜表面气孔生成的原因，采取减少电积液夹带空 气、做好电积液的排气等措施， 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。1. 做好集液槽液面巡检工作，液面偏低时即时补液，尽量提高集液 槽液面，缩小回液管与集液槽液面的落差， 避免在电积液回液管口至 集液槽液面之间形成“瀑布” 。2. 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3. 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。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

21、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：电流效率（n）=实际析出量x 100%/理论析出量理论析出量=Ixt xn xq X10-6 （t）式中：I电流强度，单位是安培（A）。t有效通电时间，单位是小时（h）。n 电积槽个数。q 铜的电化当量，为 1.1852g/A.h 。二）影响电流效率的因素1.漏电 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。2. 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： 阴、阳极表面不平。 阴、阳极的极距不均匀。 导电不均，

22、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：建立槽面作业的量化分工、 人员协作的作业制度， 树立上工序服务 下工序，下工序促进上工序的思想。完善短路的跟踪、检测办法，加强短路处理结果的考核。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阴极铜电耗是阴极铜生产的关键指标， 它是综合反映阴极铜生 产的技术水平和经济效果。 电耗量主要取决于槽电压及电流效率， 可用(1)式计算出。W = 100

23、0V /1.1852 n kW h /吨铜(1)式中：V 槽电压，伏；n 电流效率，;1.1852 一铜的电化当量，克/安小时。上式表明， 电耗随槽电压的降低及电流效率的提高而减小。 其中以槽电压的波动范围较大 ,固其影响最大。槽电压可用 (2)式表示：V= (ER-Ek) +IRl+IR2(2)式中： ER 由阳极浓差极化引起的阳极电位；Ek 由阴极浓差极化引起的阴极电位；IR1 电解液电阻引起的电压降；I 通过电解铜的电流强度，安lR2 由阳极、阴极、导电铜板及导电棒等的电阻 R2 引起 的压降(即接触点电压降) 。ER-Ek =20 30 % , IR仁50 70 % , IR2=10-

24、25 %，其中电解液的电阻所造成的电压降是组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，由专人检查每件板的质量，不合格的阳极板 坚决不用：装入槽后，由专人检查装槽质量，领导要不定时地进行抽 查。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， 以提高电流效果，降低电耗。(2) 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，所以控制好电积液成分就显得尤为重要。(3) 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。但添加剂的不良作用是：阴极局部表面吸附胶膜后，会使电位 升

25、高 30-50 毫伏，增加电耗。(4) 严格控制电积液温度：电积液的温度一般保持在3842 C。适当提高温度有利于加快铜离子的扩散， 使电积液成分趋于均匀， 并能 降低电积液的比电阻及电耗。 由于电积槽液面挥发带走热量是散热的 主要原因，所以采取所有电积槽槽面覆盖土工布的措施， 可大大减少 热损失，确保液温在控制范围内 ，降低了比电阻及电耗。(5) 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，使槽电压升高，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

26、的循环量严格控制在 25 3O 升/ 分.槽这个范围内，有效地降低浓差 极化作用，可降低槽电压及电耗。(6) 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 10-25 。为确保各接触点接触良好，我们要求装槽、 出铜时必须 擦亮接触点，以降低接触电阻；槽面及时洒水以冲洗干净各种接触点； 有效降低了电耗。（7）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， 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 92-98 。损失的部分为：漏电 入地占1-3 % ;阴阳极短路占13% ;氧化还原及阴极铜的化学 溶解占 I 。减少漏

27、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。（8）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，电积液杂质含量逐渐增加，添加剂含量不断积累，硫酸的含量 也会逐渐升高， 从而使电积液成分偏离设计选定的范围， 使电积条件 恶化，增加了电积液电阻及粘度，从而增加了槽电压和电耗。有效减 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1. 各设备检查，进行单体无负荷试车。2. 进行联动无负荷试车（主要是加工机组等设备） 。3. 进行小负荷试车，主要是检验流程是否能打通并检查管道、池槽等是否有漏点，进行处理。4. 生产资料的准备。（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1. 开启换热器前的进液阀门，关闭蒸汽阀门，高位槽的出液阀小些，电积槽进液阀门全开。2. 阳极经平整后，按电极方向装入电积槽中。3. 开动电富液泵对前液槽供液， 待前液槽的液位达到一定值后 （约 3/4 高度），开动电积前液泵对高位槽和电积槽进液