【正文】 105 電流密度 /(A/m2) 330 295 240 電解槽尺寸 /mm 5601 1150 1435 5246 11681460 5660 1170 1400 每槽陽極數(shù) /塊 57 58 50 每槽陰極數(shù) /塊 56 57 51 陽極周期 /d 22 20 24 陰極周期 /d 6~8 10 12 殘極率 /% 12 15 20 槽電壓 /V 電流效率 /% 97~98 99 96 蒸汽單耗 /[t 1979 年澳大利亞精 煉銅公司首先將此法用于銅電解精煉工業(yè)生產(chǎn)，以后美國、加拿大和聯(lián)邦德國等精煉廠也應(yīng)用了這一方法。直流電反向后，正常生產(chǎn)時(shí)的陽極板瞬間變成了陰極，極板附近的銅離子又重新電積到極板上，降低了這一區(qū)域的銅離子濃度，暫時(shí)消除了極板表面處硫酸銅飽和并結(jié)晶析出的趨向，避免發(fā)生陽極鈍化現(xiàn)象；而在原來的陰極，由極性變化，已析出的銅又電化溶解，這種溶解最先出現(xiàn)在電流較集中的極板表面凸起處，使陰極變得光滑，起到了提高陰極板的物理性能和降低雜質(zhì)含量的作用。 20 世紀(jì) 60 年代，由于市場對銅的需求量上升，日本、瑞典、贊比亞和中國等為了增加銅的產(chǎn)量，對此進(jìn)行了深入研究，日本等國的一些煉銅廠已推廣應(yīng)用了這種方法。采用周期反向電解， 可在電流密度提高到 400A／ m電解銅產(chǎn)量增加 15％的條件下，得到質(zhì)量合格的電解銅。 周期反向電流電解法 周期性短時(shí)間地改變電解槽電流方向的一種銅電解精煉方法。除此之外，這種工藝流程自身還存在兩個(gè)難以克服的缺點(diǎn)：（ l）電解精煉過 程中存在 “極限電流密度 ”，電解精煉時(shí)的實(shí)際電流密度必須低于極限電流密度，否則就會(huì)使陰極銅沉積表面粗糙，甚至形成 “枝晶 ”，造成電解槽短路，使電解過程能耗大大增加，并且影響正常生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量。特別是采用了機(jī)械化、自動(dòng)化水平高的陰陽極加工機(jī)組，并采用新技術(shù)適當(dāng)提高了陰陽極板的垂直度以后，陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量得到顯著的改善。 傳統(tǒng)電解法 以純銅始極片為陰極，電源為恒向直流電，電流密度為 220～ 280A/m2。由于化學(xué)性質(zhì)的差異，貴金屬和部分雜質(zhì)進(jìn)人陽極泥，大部分雜質(zhì)則以離子形態(tài)保留在電解液中，從而實(shí)現(xiàn)了銅與雜質(zhì)的分離。電解精煉的目的就是進(jìn)一步脫除火法精煉難以除去的、對銅的導(dǎo)電性能和機(jī)械性能有損害的雜質(zhì)，將銅的品位提高到 %以上，并且回收火法精煉銅中的有價(jià)元素，特別是貴，金屬、鉑族金屬和稀散金屬。但是，它也存在一些問題， 例 如環(huán)保方面，由于其處 于 信江的中游的沿江地帶，如果一旦發(fā)生事故，造成重 金屬 泄露勢必會(huì)造成非常嚴(yán)重的重金屬污染。因此，擁有豐富的電力資源是必不可少的，而處于貴溪市的貴溪火電廠就為其提供了豐富的電力資源來保障貴溪冶煉廠的正常生產(chǎn)。 (3) 水資源優(yōu)勢，貴溪境內(nèi)河流縱橫，境內(nèi)擁有江西第三大河流 ——信江橫貫東西，為貴溪冶煉廠的生產(chǎn)提供了非常豐富的水資源支持。有利于產(chǎn)品生產(chǎn)與市場的銷售的對接。同時(shí)，貴溪還擁 有 華 東 地 區(qū) 重 要 的 火 電 廠 之 一 的 貴 溪 火 電 廠 。 全市水運(yùn)通暢，千里信江直通鄱陽湖。 廠址接近原材料基地和銷售市場，符合工業(yè)布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃的要求，并考慮廠址附近居民點(diǎn)、城市發(fā)展規(guī) 劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護(hù)區(qū)等問題。區(qū)位優(yōu)越，交通便利，其境內(nèi)浙贛、皖贛、鷹廈三條鐵路橫穿東西，縱貫?zāi)媳保?15 個(gè)火車站連珠成串，境內(nèi)營運(yùn)里程達(dá) 公里。截至到 2020 年 12 月 31日， 20 年來，貴溪冶煉廠安全生產(chǎn) 7924 天，共生產(chǎn)陰極銅 萬噸，黃金 噸，白銀 噸，硫酸 萬噸，三氧化二砷 噸。 江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠 是 國內(nèi)規(guī)模最大技術(shù)最先進(jìn)的閃速煉銅工廠，經(jīng)過 20年的消化吸收、跟蹤發(fā)展和創(chuàng)新突破，不僅成為了國內(nèi)最大煉銅廠，而且生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)進(jìn)入世界前 10 強(qiáng)，生產(chǎn)成本達(dá)到了世界最低。在廠址選擇時(shí)，應(yīng)充分考慮廠址附近是否具備這些條件，那種片面強(qiáng)調(diào)“小而全”不重視專業(yè)化協(xié)作的做法是不恰當(dāng)?shù)?。若廠址附近具備這些條件，便可發(fā)揮專業(yè)協(xié)作的優(yōu)越性，減少輔助設(shè)施投資和降低生產(chǎn)成本。 此外，所選廠址的地耐力應(yīng)不低于 ～ ，地下水位最高也要低于基礎(chǔ)地面 ，廠址最低洼處要高于歷年最高洪水位 以上；不能選在厚度較大的 III 級自重濕 陷性黃土地區(qū)和有泥石流或滑坡等危害的山區(qū)，廠址底下不宜有用礦物藏或以開采的礦坑和溶洞等。 （ 4）工業(yè)布局 建設(shè)一座有色冶金廠，對全國的工業(yè)布局、一個(gè)區(qū)或一個(gè)城市的合理發(fā)展、各個(gè)工業(yè)區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)以及農(nóng)業(yè)發(fā)展等起著重要的作用，應(yīng)根據(jù)工業(yè)布局“大分散、小集 中、多搞小城鎮(zhèn)”的方針，按“工農(nóng)結(jié)合，城鄉(xiāng)結(jié)合，有利生產(chǎn)，方便生活”的原則，進(jìn)行廠址選擇和居住區(qū)規(guī)劃，使之符合工業(yè)布局總體規(guī)劃及城市建設(shè)規(guī)劃的要求。為了減少運(yùn)輸費(fèi)用，在保證良好的運(yùn)輸條件下，應(yīng)使廠址盡可能接近原材料基地和銷售市場。以供電為例，廠址距離電源每增加 1km，就需增加外部高壓輸電線投資 3～ 4 萬元，如自行建設(shè)火電站，每千瓦的投資達(dá) 1000 元以上，這不僅大大增加投資，而且影響建設(shè)進(jìn)度，所以冶金企業(yè)應(yīng)盡可能選擇在供電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)供電半徑之內(nèi)。 在進(jìn)行廠址選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)有色生產(chǎn)的特點(diǎn)，應(yīng)充分論證以下幾個(gè)問題： （ 1）環(huán)境保護(hù)和節(jié)約用地問題 有色冶金生產(chǎn)特點(diǎn)之一是無一例外地產(chǎn)出大量造成環(huán)境污染的“三廢”物質(zhì)，除必須有完善的“三廢”治理工程設(shè)計(jì)外，在選擇廠址時(shí)，必須盡量考慮在主導(dǎo)風(fēng)向和主要水流的下游位置，安排好“三廢”處理 場地和廢渣堆放場地，要有良好的自然通風(fēng)條件，并應(yīng)考慮廠址附近居民點(diǎn)、城市發(fā)展規(guī)劃、農(nóng)牧漁業(yè)及旅游勝地、自然資源保護(hù)區(qū)等問題。廠址選擇適當(dāng)與否，對企業(yè)的建設(shè)速度、建廠投資、生產(chǎn)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)及工農(nóng)關(guān)系等會(huì)帶來重大影響。 7)向電解液中添加配比適當(dāng)?shù)奶砑觿?，保證陰極銅表面光滑、致密，減少漂浮陽極泥或電解液對陰極銅的污染。 6)加強(qiáng)電解液的過濾。 5)加強(qiáng)電解液的凈化，保證電解液中較低的砷、銻、鉍濃度。 4)電流密度不能過高。 為了避免陽極銅中的雜質(zhì)砷、銻、鉍進(jìn)入陰極，保證電解過程能產(chǎn)出合格的陰極銅特別是高純陰極銅，應(yīng)采取如下措施： 1)粗銅在火法精煉時(shí)，應(yīng)盡可能地將這些雜質(zhì)除去； 2)控制電解液中適當(dāng)?shù)乃岫群豌~離子濃度，防止雜質(zhì)的水解和抑制雜質(zhì)離子的放電。 電位第四類：與銅相近的 As、 Sb 和 Bi 砷、銻、鉍的電位與銅比較接近，在正常的電解過程中易形成 SbAsO4和 BiAsO4等漂浮陽極泥，一般很難在陰極析出。實(shí)踐表明，鎳在陽極上的溶解與陽極含氧量有很大的關(guān)系。 鎳是火法精煉時(shí)難以除去的雜質(zhì)。鋅在陽極溶解時(shí)，全部成為硫酸鋅進(jìn)入電解液；鐵以 Fe2O3 形式存在于銅晶體間的縫隙中，陽極溶解時(shí)絕大部分以二價(jià)形式進(jìn)入電解液；錫在陽極溶解時(shí)最終水解為溶解度不大的堿式鹽，沉入槽底成為陽極泥。 Fe 和 Zn 溶于電解液中， Ni 可電化學(xué)溶解于電解液中，但有一些不溶性化合物如 NiO 和鎳云母等，易在陽極表面形成不溶性的薄膜，使槽電壓升高，甚至?xí)痍枠O鈍化。 SnSO4 + 1/2O2 + H2SO4 = Sn(SO4)2 + H2O Sn(SO4)2 + 2H2O = Sn(OH)2SO4 + H2SO4 Sn(OH)2SO4 沉淀時(shí)可吸附 As、 Sb 的化合物，有利于電解，但過多會(huì)粘附在陰極上，降低陰極質(zhì)量。 Pb在溶解時(shí)形成 PbSO4沉淀，并可進(jìn)一步氧化成 PbO2覆蓋在陽極上，使槽電壓升高。 O、 S、 Se 和 Te 以 Cu2S、 Cu2O、 Cu2Te、Cu2Se、 AgSe 和 AgTe的形態(tài)進(jìn)入陽極泥中。 Au、 Ag 和鉑族金屬為正電性金屬，進(jìn)入陽極泥。 根據(jù)以上情況，可以認(rèn)為銅電解精煉時(shí)較有利的工作條件是：電解液中含有足夠高的游離硫酸和二價(jià)銅離子；電解液的溫度不宜過高；采用足夠高的電流密度；盡量減少電解液與空氣的接觸 [6]。 電解過程中還形成一價(jià)銅離子 Cu+并建立下列平衡： 22 /2 2 ????? ?? CuCu CCKCuCuCu 銅電解精煉示意圖 綜上所述，銅電解精煉過程，主要是在直流電的作用下，銅在陽極上失去電子后以 Cu2+的形態(tài)溶解，而 Cu2+在陰極上得到電子以金屬銅的形態(tài)析出的過程。2 2 VEMeM MM ??? ?? 氫的標(biāo)準(zhǔn)電位較銅負(fù)，且在銅陽極上的超電壓使使氫的電極電位更負(fù)，所以在正常的電解精煉條件下，陰極不會(huì)析出氫，而只有銅的析出。 0 39。 在陰極上可能發(fā)生下列反應(yīng)： VECueCu CuCu 0 /2 2 ??? ?? VEHeH HH 022 0 /2 2 ??? ?? 39。因此，在銅電解精煉過程中不可能發(fā)生水放電，只有當(dāng)銅離子的濃度達(dá)到極高或電解槽內(nèi)陽極嚴(yán)重鈍化，使精煉電壓升高至 以上時(shí)才可能有氧在陽極上放出。另外，如 Ag、 Au、 Pt 等電位更正貴金屬、鉑族金屬和稀有金屬 ，更是不能溶解，而落到電解槽底部。由于陽極主要成分是銅，所以陽極的主要反應(yīng)將是銅溶解形成 Cu2+的反應(yīng)。 2 ?? 22 2122 OHeOH ??? ? VE OOH / 22 ? 2324 212 OSOeSO ???? VE OSO / 224 ?? 式中 M′只指 Fe、 Ni、 Pb、 As、 SB 等比 Cu 更負(fù)電性的金屬。 MeM VE MM 39。但在直流電通過電極和溶液的情況下，各種離子作定向運(yùn)動(dòng)，在陽極上可能發(fā)生下列反應(yīng)： ??? 22 CueCu VE CuCu / 2 ?? ??? 239。電解液主要為含有游離硫酸的硫酸銅溶液。電解精煉的目的是： (1) 降低銅中的雜質(zhì)含量，從而提高銅的性能，使其達(dá)到各種應(yīng)用的要求； (2) 回收其中的有價(jià)金屬，尤其是貴金屬和稀散金屬 。 電解精煉的工藝：電解液由循環(huán)槽經(jīng)電解液循環(huán)泵泵至板式換熱器，加熱至 65℃左右以穩(wěn)定的流量供到各個(gè)電解槽 。溶液中的 2 價(jià)銅離子會(huì)在陰極上優(yōu)先析出，而其他電位較負(fù)的賤金屬不能在陰極上析出，留在電解液中，待電解液定期凈化時(shí)除去。電腦連接器，手機(jī)連接器，高科技行業(yè)接插件，電子電氣用彈簧，開關(guān)，電子產(chǎn)品的插槽、按鍵、電氣連接件，引線框架，振動(dòng)片及端子等 。 鈹青銅用來制造煤礦﹑油庫等使用的無火花工具。 鈹青銅 鈹青銅是一種含 鈹銅 基合金（ ～ %wt%），在所有的鈹合金中是用途最廣的一種， 其用量在當(dāng)今世界已超過鈹消費(fèi)總量的 70%。 鉛青銅 鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)和磨床廣泛使用的軸承材料。含磷錫青銅具有良好的力學(xué)性能，可用作高精密工作母機(jī)的耐磨零件和彈性零件。錫青銅是鑄造收縮率最小的有色金屬合金，可用來生產(chǎn)形狀復(fù)雜、輪廓清晰、氣密性要求不高的鑄件。 錫青銅 以錫為主要合金元素的青銅。 青銅 青銅是鉛、銅和錫的合金，有特殊重要性和歷史意義。 （ 2）普通白銅 因此白銅較其他 銅合金 的 機(jī)械性能 、 物理性能 都異常良好， 延展性 好、硬度高、色澤美觀、耐腐蝕、富有深沖性能，被廣泛使用于造船、石油化工、電器、儀表、醫(yī)療器械、日用品、 工藝品 等領(lǐng)域，并還是重要的電阻及 熱電偶合金 。合金性能與合金中鎳量和鋁量的比例有關(guān)，當(dāng)Ni:Al=10:1 時(shí)，合金性能最好。 ④ 鋁白銅 ： 型號有 Bal13 。 ③ 鋅白銅 ： 型號有 BZn181 BZn182 BZn181 BZn1512（ Zn） （ Pb）、 BZn1524（ Zn） （ Pb）。 ② 錳白銅 ： 型號有 BMn31 、 。復(fù)雜白銅有 4個(gè) 型號 ： ① 鐵白銅 ： 型號有 （ Fe） （ Mn）、 Bfe101（ Fe） 1（ Mn）、 Bfe301(Fe)1(Mn)。在復(fù)雜白銅中，第二個(gè)主要元素符號 及銅含量以外的成分?jǐn)?shù)字組表示各種元素的含量。銅鎳二元合金稱普通白銅﹔加有錳﹑鐵﹑鋅﹑鋁等元素的白銅合金稱復(fù)雜白銅。黃銅 鑄件 常用來制作 閥門 和管道配件等 。錫能提高黃銅的強(qiáng)度和對 海水 的耐腐性﹐故稱海軍黃銅﹐用作船舶熱工設(shè)備和 螺旋槳 等。為了改善普通黃銅的性能﹐常添加其他元素﹐如鋁﹑鎳 ﹑錳﹑錫﹑硅﹑鉛等。含鋅低於 36%的黃銅合金由固溶體組成﹐具有良好的冷加工性能﹐如含鋅 30%的黃銅常用來制作彈殼﹐俗稱彈 殼黃銅或七三黃銅。銅鋅二元合金稱普通黃銅或稱 簡單黃銅 。壓力加工用的黃銅稱為變形黃銅。含銅在 62%～ 68%， 塑性 強(qiáng)，