高強化銅電解精煉工藝加工研究

李 鵬

（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 天水 741025）

伴隨著當(dāng)今社會的高速運轉(zhuǎn)和科技的進步，銅的使用范圍越來越廣，尤其是電子、航空航天、軍事等領(lǐng)域?qū)Ω邚娀~的需求越來越大。高強化的電解精煉銅和其他金屬材料相比具有較高的電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率，較為穩(wěn)定的物化特征，并且它耐腐蝕性極強，可塑性強，易焊接，抗拉強度大。高強化銅的電解精煉是將通過火法精煉得到的銅鑄成陽極板,再用純銅薄片做陰極,裝入含有電解液的電解槽中,通電電解的過程[1]。對高強化銅的電解精煉加工工藝進行具體的分析研究，希望可以為擴展電解精煉銅的發(fā)展空間提供一些理論上的啟示。

1 高強化銅電解精煉加工流程

高強化、高純度銅的電解精煉工藝是一套科學(xué)完整的加工體系。具體分為電解環(huán)節(jié)和凈化環(huán)節(jié)，接下來進行詳細(xì)分析。

（1）電解環(huán)節(jié)。首先是通過陽極對冶煉加工廠生產(chǎn)出的合格的陽極板進行整體的排板機組矯耳、銑耳、鋪平、排列，然后再用整個吊車車槽吊至酸洗槽內(nèi)，接下來在酸洗槽內(nèi)清洗陽極板表面的氧化銅等化學(xué)雜質(zhì)。接下來再吊至種板槽內(nèi)作陽極，種板槽陰極為鈦板。通常情況下，種板的電解電流密度是220A/㎡，陰極的加工周期是22小時，陽極的周期則是11天，經(jīng)過一個陰極的生產(chǎn)加工周期后，勞工把陰極從銅片剝離出，剝離剩下的銅片其中一小部分由吊耳切割機加工成吊耳，大部分送至極片加工機組，進行壓紋、穿棒、釘耳制成始極片，這些始極片需要按照105mm的極距均勻排列以方便之后的使用。再經(jīng)過一個陽極的加工周期后，把陽極吊到生產(chǎn)槽內(nèi)繼續(xù)使用[2]，這僅僅是第一個起始工段。經(jīng)過一個陽極的加工制作期，同樣用吊車把殘陽極輸送到殘極機組進行洗滌、稱量、堆垛，完成后再運送到銅熔煉系統(tǒng)，這是完整的第二道工序。電解液通過循環(huán)槽的循環(huán)泵輸送到板式加熱器進行加熱，然后進入高位槽。在高位槽里再分別流向各個電解槽。最終出生產(chǎn)槽時，全部的電解銅通過凈化過濾機過濾后重新返回到循環(huán)系統(tǒng)；排出的陽極泥漿進入陽極泥坑地，然后裝箱運送到稀貴系統(tǒng)進行凈化加工的處理[3]。

（2）凈化環(huán)節(jié)。在這一環(huán)節(jié)，電解系統(tǒng)會把需要凈化的電解液輸送到專門凈化電解液液的廢電解液貯槽，然后經(jīng)由傳輸泵輸送到蒸發(fā)高位槽，高位槽里的電解液再連續(xù)地輸送到循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)泵，最后經(jīng)過一系列的循環(huán)加工運送到樣板式的真空蒸發(fā)器組進行連續(xù)不斷地蒸發(fā)精煉。最終生產(chǎn)出高強化的電解精煉銅。由此可見，高強化銅的電解精煉加工流程是一個復(fù)雜、循環(huán)、精確的過程，并且，在這個過程中，還有規(guī)定的生產(chǎn)加工指標(biāo)，詳細(xì)信息參考表1。

表1 高強化銅電解精煉加工指標(biāo)

2 高強化銅電解精煉加工技術(shù)

生產(chǎn)高強化、高純度銅采用的加工技術(shù)主要有超聲波技術(shù)、周期反向電流技術(shù)和交直流電解技術(shù)。我們接下來一一進行分析。

①超聲波技術(shù)。在高強化銅電解精煉的加工過程中引入超聲波技術(shù)，通過超聲波對電解液的劇烈震動，進而可以打破陰極表面和電解液之間的分散層,使銅離子在溶液里更方便轉(zhuǎn)移，提高陰極外層銅電子的沉積速度和效率,最終能提高極限電流密度。②周期反向電流技術(shù)。周期反向電流技術(shù)是在電解精煉高強化銅的過程中一種在短時間內(nèi)可以改變交流電電流方向的新型高端技術(shù)。反向電流技術(shù)能極其快速的消除陽極外圍的濃度梯度，促進陽極泥的剝離。并且周期反向電流技術(shù)在短時間內(nèi)改變交流電電流方向，一定程度上減少了電極附近的電流差，進而提高生產(chǎn)效率并減少成本開銷。③交直流疊加電解技術(shù)。交直流疊加電解技術(shù)相比傳統(tǒng)的高強化銅生產(chǎn)時采用的技術(shù)更加科學(xué)有效，在原有的直流電基礎(chǔ)上附加了交流電信號，促進氧化反應(yīng)的發(fā)生。

3 高強化銅電解精煉的加工過程中的影響因素

在進行高強化銅電解精煉時，通常情況下陰極和陽極表面都是比較平整光滑的。而影響表面沉積層質(zhì)地的因素主要就是電解時的電流濃度、電解精煉溫度、添加劑和電解精煉時間，這些因素會最終影響到電解精煉銅的質(zhì)量。

①電流濃度。高強度銅電解精煉的一個非常重要的指標(biāo)就是電解時的電流濃度。電流濃度對電能的消耗、電解銅的純度和電解效率都有著直接影響。所以，保證電解精煉銅質(zhì)量的一個關(guān)鍵就是最大可能地提高電流濃度。②電解精煉溫度。電解精煉的溫度過低或過高都會導(dǎo)致陰極泥的漂浮不定，陰極或陽極泥的沉淀就更加困難。而且，陰極泥的漂浮會使得大量黏著物粘在陰極上，降低陰極銅的純度。③添加劑。添加劑對電解精煉銅有著很大的影響。在電解過程中加入適量的添加劑，能夠改變沉積層的結(jié)構(gòu)，進而改善陰極外層的物化性能。雖然添加劑不參與整個電化反應(yīng)，但在加工過程中選擇并加入適量的添加劑能提高電解銅的質(zhì)量。④電解精煉時間。電解精煉的時間對電解精煉過程有著一定的影響，電解時間比較長時，交直流疊加電流技術(shù)可以有效地改善陽極銅的質(zhì)量，縮短電解精煉周期，提高電解精煉效率。

4 結(jié)語

通過分析高強化銅電解精煉的加工流程、加工時采用的技術(shù)和影響電解精煉的因素進行分析，對高強化銅電解精煉工藝有了更加深刻的認(rèn)識和學(xué)習(xí)。其中添加劑對提高電解精煉銅的質(zhì)量產(chǎn)生了有利影響。但是復(fù)合型的添加劑對電解精煉銅的影響是很復(fù)雜的，還需要我們進一步地進行實驗研究。