高砷銅陽極電解精煉電銅質(zhì)量的控制

鐘康祿

（江西銅業(yè)（清遠(yuǎn)）有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

在精煉電銅的過程中，砷和銻會直接影響到電銅的質(zhì)量，不僅因?yàn)槠潆姌O電位與銅相近，而且很容易在陰極上與銅同步放電吸出，從而對電解銅的質(zhì)量造成影響，在這種情況下就必須要對其質(zhì)量進(jìn)行控制，只有這樣才可以進(jìn)一步提高電解銅生產(chǎn)的合格率。

1 石菉陽極銅的特點(diǎn)分析

石菉銅礦冶煉廠的產(chǎn)品生產(chǎn)方案為二級粗銅，所生產(chǎn)的陽極板產(chǎn)品不僅物理規(guī)格比較差，而且含砷量高和含金銀量低也是產(chǎn)品的主要特點(diǎn)之一，相比于市面上常見的陽極板，含砷量大約高出十幾倍左右，而且在國內(nèi)也非常少見[1]。

將石菉陽極銅作為生產(chǎn)原料的電解廠，對石菉陽極板進(jìn)行深度的精煉處理，使其中的雜質(zhì)得以去除，從而達(dá)到改善陽極板物理規(guī)格的目的。而在我國某一電解廠內(nèi)，則是直接采用冶煉廠中所生產(chǎn)的電極板進(jìn)行電解。因?yàn)殛枠O板的物理規(guī)格較差以及含砷量過高，會直接對電銅的質(zhì)量造成影響，進(jìn)而影響其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在陽極板的生產(chǎn)過程中，由于受到電解液溫度、電流密度、添加劑種類與配比以及循環(huán)量等多個(gè)條件因素的影響，所生產(chǎn)的電極同批號銅純度僅僅只達(dá)到99.95%，與標(biāo)準(zhǔn)要求相差較大[2]。從物理規(guī)格角度進(jìn)行分析，陽極板的邊緣出現(xiàn)樹枝狀粒子或開花型粒子，而且版面上也存在比較多的例子，無法達(dá)到一級電銅的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。但經(jīng)過不斷的實(shí)踐研究后，生產(chǎn)技術(shù)水平和生產(chǎn)條件均得以改善，進(jìn)一步提高了高砷銅陽極電解精煉的技術(shù)水平，當(dāng)電解液內(nèi)的AS達(dá)到48～50g/1時(shí)，可以生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)的電解銅。

2 對電銅質(zhì)量產(chǎn)生影響的主要因素分析

對于電解銅質(zhì)量來說，對其產(chǎn)生影響的因素很多，經(jīng)過總結(jié)與分類后可以將其分為以下三點(diǎn)。

2.1 始極片的質(zhì)量

對于電銅生產(chǎn)來說，確保始極片的質(zhì)量是生產(chǎn)出合格和正常生產(chǎn)電銅的關(guān)鍵條件和基礎(chǔ)條件，如果始極片容易變形或上同不均勻，很容易導(dǎo)致電銅的局部出現(xiàn)粒子，從而對所生產(chǎn)電解銅質(zhì)量的物理規(guī)格造成影響。

2.2 陽極板的質(zhì)量

如果陽極板中摻雜著大量的雜質(zhì)，這樣一來就會導(dǎo)致電解液中的雜質(zhì)含量較高，而且這些雜質(zhì)的積累速度也非?？?，一部分與同電位接近的金屬離子在陰極電板上放電析出的可能性也會有所加大。在某電解銅生產(chǎn)場中。并且砷的增長速度比較快，每天可達(dá)到0.2～0.3g/l，對電解液的成分進(jìn)行分析，其具體如下：Cu45.66、H2SO4216.48、AS48.75、Fe4.65、Sb1.5[3]。

2.3 生產(chǎn)技術(shù)條件

（1）如果陽極板表面與氣孔內(nèi)的CuO和Cu2在不沖洗干凈的條件下直接下槽電解，則很容易導(dǎo)致銅粉或銅的氧化物薄膜機(jī)械沾附于陰極，最終導(dǎo)致眼疾的表面生成片狀粒子或圓形粒子。

（2）如果電解液中的Cu2+濃度、雜質(zhì)濃度或H2SO4的濃度比較高，會出現(xiàn)以下三種不良情況，首先是容易形成硫酸銅的結(jié)晶并析出，進(jìn)而導(dǎo)致陰極長粒子；其次，容易導(dǎo)致管道阻塞，使個(gè)別槽的循環(huán)量下降，最終導(dǎo)致這一槽的電解液出現(xiàn)分層或Cu2+貧化的情況，這樣一來就很容易造成雜質(zhì)離子的放電析出；最后，努力增加電解液的黏度和比重，導(dǎo)致電解液中含有的陽極泥與其它雜質(zhì)顆粒的沉降速度減緩，引發(fā)陰極長粒子。如果Cu2+的濃度比較低，其他條件無法及時(shí)彌補(bǔ)，也很容易導(dǎo)致帶有雜質(zhì)的放電析出，影響到電解銅的密度，降低銅的濃度[4]。

（3）如果電解液的循環(huán)量比較小或溫度比較低，也容易導(dǎo)致電解液中的銅離子擴(kuò)散速度減緩，導(dǎo)致電解液中各個(gè)組分的分布不均勻。此外，如果陰極和陽極極化加大，也容易導(dǎo)致陰極的雜質(zhì)含量增加，并形成長粒子。

（4）如果殘疾率的控制率較低，就會導(dǎo)致陽極過小或出現(xiàn)穿洞的情況，最終導(dǎo)致有效面積減少，這樣也會增加陰極局部電流的密度，不僅會導(dǎo)致槽電壓上升，也會對電解銅的質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（5）生產(chǎn)電解銅時(shí)，其中所添加的各種添加劑和添加劑的數(shù)量，必須要根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況確定，一旦添加劑的添加量過大或不足時(shí)，很容易導(dǎo)致電解銅的質(zhì)量無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。對于高砷陽極電解來說，相比于一般的陽極電解，其添加劑的數(shù)量往往比較多[5]。

（6）現(xiàn)如今，我國各大電機(jī)廠所使用的電流密度之間的差異比較大，通常在200～330A/M2。對于含有雜質(zhì)量比較高的陽極電解所選擇的電流密度應(yīng)該比較低。

（7）在確保電解銅質(zhì)量和相關(guān)操作不會受到影響的條件下，使用比較小的間距可以有效的降低槽內(nèi)的電壓。如果極距比較小，不僅會增加操作難度，也容易引發(fā)短路，甚至?xí)?dǎo)致陽極泥污染陰極，對電解銅的質(zhì)量造成影響。

3 電解銅的質(zhì)量控制方法

由于某一電解廠內(nèi)的生產(chǎn)的電解銅砷含量較高且物理規(guī)格比較差，為了能夠使生產(chǎn)的電解銅物理規(guī)格和化學(xué)成分達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，并對其質(zhì)量進(jìn)行控制，具體的控制方法如下。

3.1 控制種板槽技術(shù)條件，提高始級片質(zhì)量

為了能夠進(jìn)一步提高電解銅的生產(chǎn)質(zhì)量，必須要控制好始極片的質(zhì)量，要求始極片必須要板面完好、周邊整齊、結(jié)晶致密、韌性良好、平整無卷角，且厚度在0.55mm以上，如果在條件允許的情況下，始極片的厚度最好可以達(dá)到1mm，這樣一來就可以有效的提高始極片的剛性，有效預(yù)防變形的不良問題。

3.2 確保陽極平整，泡洗干凈

對于下槽的陽極板，必須要保證板面平整，真正的做到板平、耳直且無非邊毛刺，對于一些物理規(guī)則比較差的陽極板，則直接棄用。在陽極板下朝前，需要將其放入含50g/l～100g/l的H2SO4溶液和溫度高于50℃的酸溶液中浸泡15min，從而將陽極板表面含有的氧化物去除，而后再沖洗槽中，使用循環(huán)水，將陽極板表面含有的銅粉沖洗干凈[6]。

3.3 控制銅離子的酸度與濃度

在本次研究中所分析的電解銅生產(chǎn)廠中，電解液中含有的Cu2+需要控制在40g/l～45g/l以內(nèi)，H2SO4則需要控制在180g/l～200g/l以內(nèi)，從而有效避免雜質(zhì)鹽類水解和砷離子、銻離子共同放電析出。當(dāng)銻離子進(jìn)入到陰極中，其含量會直接影響到酸度，如果電解液的溫度為40℃，那么當(dāng)酸度在5g/l、50g/l、100g/l的情況下，陰極中含有的銻含量則為0.042%、0.00023%與0.0001%。如果硫酸的濃度和銅離子可以準(zhǔn)確的控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，且電解液的比重達(dá)到1.24，如果H2SO4和Cu2+的含量有所升高，那么電解液的比重也會隨之上漲。在本次研究的電解銅生產(chǎn)場中，因?yàn)橛幸欢螘r(shí)間未開脫銅槽，所以電解液內(nèi)H2SO4的含量達(dá)到150g/l、Cu2+的含量達(dá)到70g/l，故電解液的比重為1:29，最終導(dǎo)致陽極泥無法順利成交，形成陰極長粒子[7]。

3.4 控制電解液的溫度和循環(huán)速度

一般情況下，電解液的溫度需要控制在58℃～62℃這一范圍內(nèi)，而循環(huán)速度應(yīng)在22l/min～25l/min，這種控制方法可以有效促進(jìn)銅離子的擴(kuò)散，而且也能夠降低電解液的粘稠度。因?yàn)樵陔娊庖褐泻斜容^高的雜質(zhì)含量,再加上加入的膠量比較大，也會明顯增加電解液的粘稠程度，所以必須要確保電解液可以始終處于高溫狀態(tài)下，因?yàn)楦邷氐淖饔每梢杂行Ы档完枠O中含有的銻和砷的含量。

3.5 控制電流密度

一般情況下電流密度不易過高，應(yīng)控制在200A/m2～230A/m2。如果電流的密度比較高，則很容易導(dǎo)致陰極附近的銅離子出現(xiàn)貧化現(xiàn)象，這樣一來就很容易導(dǎo)致雜質(zhì)離子出現(xiàn)放電析出的情況，陰極中的砷含量與電流密度和溫度之間的關(guān)系見表1。

表1 陰極中砷含量與電流密度和溫度之間的關(guān)系

3.6 增加極距的寬度

適當(dāng)增加極距的寬度，有利于促進(jìn)陽極泥的沉降，盡可能的避免對陽極銅造成污染[8]。

3.7 保證電解液的清潔性

電解液的中部分砷、銻化合物形成的漂浮陽極泥，加上人為與機(jī)械帶入的其他漂浮物，比如地面防腐層存在的瀝青顆粒等很容易污染電解液，在這種情況下，實(shí)際進(jìn)行生產(chǎn)前必須要對電解液進(jìn)行過濾，確保各種洗液以充分澄清，也可以使用壓濾機(jī)進(jìn)行過濾，只有經(jīng)過充分過濾的電解液，才可以進(jìn)入到循環(huán)系統(tǒng)中。

4 結(jié)語

綜上所述，在精煉電銅的過程中，必須要重點(diǎn)關(guān)注砷和銻的含量，嚴(yán)格把控各個(gè)生產(chǎn)條件，只有這樣才可以生產(chǎn)出符合國家標(biāo)準(zhǔn)的一級電銅。