电积培训资料(共8页).docx

《电积培训资料(共8页).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电积培训资料(共8页).docx（8页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上 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程，阳极为铅、银或铅、钙、

2、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+2eCu（二）阳极反应：2H2O4H+O2 +4e (2HO- 2e 2H+O2)（三）总反应：CuSO4+H2OCu+H2SO4+ O2四、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，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

3、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,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

4、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，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

5、 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

6、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

7、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，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，

8、铁每增加1g/l，电流效率就降低35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。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(AvitoneA)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

9、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

10、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，一般控制其浓度为2025mg/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

11、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。硫酸钴还能降低阳极超电压，降低电耗。硫酸钴的浓度为6080ppm。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

12、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

13、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

14、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。

15、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，由早班接班后将电积槽水位提高2030mm，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+O22CuSO4+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

16、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：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

17、）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

18、布，因此没有铜析出。而阴极的其它部分有铜析出，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

19、与出口相距太近的问题，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、电流效率与影响因素（一）定义：在

20、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（）实际析出量100%/理论析出量 理论析出量Itnq10-6 (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，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

21、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，并可用(1)式计算出。W1O00V1.1852 kW h吨铜 (1)式中：V一槽电压，伏； 一电流效率， ； 1.1852

22、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 =2030 ，IR1=5070 ，IR2=10-25 ，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

23、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 。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，

24、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，把电积液的循环量严格控制在253O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

25、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

26、，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：1.开启换热器前的进液阀门，关闭蒸汽阀门，高位槽的出液阀门开小些，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

27、，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。4.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，调整高位槽的出液阀门，保持高位槽有较高的液位（2m以上）。开启换热器前的蒸汽阀门，对电积液进行加热，控制电积液温度在3842。5.同时配置添加剂加入电积液中进行循环。6.开启后液槽至电贫液槽的输送泵进行供液，保持液体平衡。7.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，可通电生产。8.通电时，电流强度要逐渐升高，不要一次升到位。9.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。10.按电积液循

28、环量的20%进行过滤。（三）注意事项1.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度和阴极析出情况对添加剂用量进行调整。2.阴、阳极的准备和处理：阳极按要求进行处理，入槽时一定要注意电极的方向，不能装反。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，硫脲的用量小一些。3.换热器的蒸汽阀门要在电积液已循环后再开启，并控制蒸汽的压力在0.2Mpa左右即可（我厂锅炉的造型有点大，可达到1.25MPa）。（四）停机顺序1.事故停机事故停机时，要防止电积液的虹吸回流造成跑、冒槽事故。所以要先关闭高位槽的出液阀门，切断电积槽的进液。并密

29、切观察各贮液槽的液位，杜绝跑、冒槽事故。通知锅炉房停止供汽并关闭换热器前的蒸汽阀门，保证换热器后面管道的安全（玻璃钢材质，不耐高温）。事故停机时，可考虑调节电积槽出液口的调节器，使电积槽的液位提高，增加其贮液容积。平时应保持中间槽的液位较低，作事故贮槽用。2.计划停机准备好电积液的贮存槽，通知锅炉房停止供汽并关闭换热器的蒸汽阀门后即可停机。注意各池槽的液位情况，及时进行调整。把到周期的阴极铜吊出打包，检查阳极情况，需处理时要处理。在每组电积槽中应抽掉12槽的阴极，切断电路，防止反电动势放电伤人。其它阴极板仍在槽内，但要注意耳部保持在液位以上，以防发生断耳。复产时，应先开电积液的循环并进行过滤。专心-专注-专业