銅電解過程中如何提高電流效率、降低殘極率

劉延亮

（山東恒邦冶煉股份有限公司冶二電解車間,山東 煙臺 264109）

1 影響電流效率的因素及處理措施

1.1 電流效率的計算方式

銅的電流效率：η=實際產(chǎn)銅量/理論產(chǎn)銅量（1.186*I電流強度*t通電時間*n出銅槽數(shù)*10-6）*100%，式中：實際產(chǎn)銅量為該批銅的過磅重量減去該批次銅始極片重量。

1.2 影響電流效率的因素及處理措施

1.2.1 電解槽內陰陽極之間的短路及處理

（1）陽極板表面飛邊、毛刺比較多，裝槽時沒有清理徹底造成下槽始極片與陽極板接觸形成短路，降低電流效率。處理措施：陽極板在裝槽前進行校正，一般自動化程度較高的企業(yè)選用陽極校正機組對板面板耳、校正。但對于產(chǎn)能較小的企業(yè)（5萬噸/年）只能采取人工對板耳校正，保證板耳與板面處于垂直并在上槽前將板面飛邊毛刺清理掉，對無法校正的陽極板進行挑選，防止下槽使用；（2）傳統(tǒng)的電解工藝過程中，陽極板下槽后由于導電排沒有定位裝置，陽極板在人工調整極距時常會出現(xiàn)一定的偏差，造成始極片在槽內極間距過小形成短路。處理措施：陽極板下槽后可以用耐酸線繩通過“拉線”的方式將槽內陽極板及槽間陽極板對齊，防止出現(xiàn)極距不一形成的短路；（3）陽極板下槽前酸洗不徹底，導致陽極板下槽后銅粉粘附始極片形成短路。處理措施：陽極板酸洗槽酸度要高、也可以提高洗槽內溫度提高陽極板的酸洗效果，確保將表面氧化物雜質去除掉，在陽極板酸洗完畢后需用清水將板面沖洗一遍，防止銅粉進入電解液引起電銅表面的粒子；（4）陽極板耳部不平整或有殘缺，下槽后陽極板板面在槽內出現(xiàn)傾斜形成短路。處理措施：可以用撬棍將陽極板撥到傾斜的反方向，用錘頭砸板耳（與導電排接觸的一側板耳），也可以用小銅片墊板耳使陽極板垂直。

1.2.2 添加劑添加不當原因引起的短路

添加劑一般是指明膠（骨膠）、硫脲、干酪素、鹽酸、阿維同-A等，若添加劑配比適當，產(chǎn)出電銅表面光滑、結晶致密并帶有細條紋；若添加劑配比失調,特別是明膠（骨膠）添加不及時（一般停膠超過12小時）會導致電銅表面呈現(xiàn)暗紅色，表面開始出現(xiàn)大面積粒子，敲擊電銅表面會出現(xiàn)“悶響”聲音，此種情況不僅會形成短路更會導致電銅發(fā)脆影響電銅質量。處理措施：添加劑的配比每個廠家都不一樣，可以根據(jù)自己陽極板成分適當增加或減少，一般硫脲的加入量為明膠的50～70%，干酪素、阿維同-A根據(jù)電銅的析出情況可以不用添加。

1.2.3 陽極板或始極片（導電棒）與導電銅排接觸不良

陽極板或始極片（導電棒）與導電銅排接觸不良，使陽極板“返溶”或始極片“燒板”影響電流效率。處理措施：（1）導電排及時沖刷，防止因硫酸銅結晶導致的導電不良；（2）及時觀察導電排與絕緣膠板的高度并及時更換絕緣膠板，以免出現(xiàn)陽極板耳或導電棒與導電排接觸不良，導致的“返溶”或始極片“燒板”。

1.2.4 硅整流輸出電流強度與實際電流強度不否導致的計算錯誤

當出現(xiàn)此種情況時應當立即檢查電流互感器問題，并通過用電流表在槽面累計每根導電棒電流的方式，檢查出是輸出電流高于、還是低于實際電流。

2 影響殘極率的因素及處理措施

2.1 殘極率的概念

殘極率[1]= 本月產(chǎn)出殘極數(shù)量(t) / [上月底結存陽極板數(shù)量(t) +本月新進陽極板數(shù)量(t) - 本月底結存陽極板數(shù)量(t) ]，由于陽極板周期一般在18至21天之間，基本會出現(xiàn)跨月份的情況，而我們計算殘極率是按照每月統(tǒng)計，因此才出現(xiàn)以上公式。簡單理解殘極率可以認為是：產(chǎn)出殘極經(jīng)過沖洗掉表面陽極泥后的重量與此塊殘極對應陽極板下槽前的重量比值百分數(shù)。

2.2 降低殘極率的措施

2.2.1 杜絕“返溶”陽極板的出現(xiàn)

陽極板在電解槽中與導電排接觸不良，導致陽極板經(jīng)過一段時間的電解，沒有發(fā)生電化學溶解，陽極板板面呈現(xiàn)銅紅色。處理措施：（1）陽極板在校正的過程中必須將導電陽極板耳砸彎，以便更容易與導電排接觸；（2）槽面管理過程中可以很明顯的看出“返溶”陽極板與其他正常陽極板的區(qū)別，發(fā)現(xiàn)后第一時間將導電陽極板板耳撬起砸彎，使之與導電排接觸良好；（3）部分電解槽內雖然沒有“返溶”陽極板、也沒有發(fā)生鈍化情況，但單槽電壓明顯較高，也有可能是陽極板導電板耳與導電排接觸不好引起的，陽極板的導電效果差，電化學溶解就差，相應的產(chǎn)出殘極就越重。

2.2.2 提高陽極板的有效使用面積

陽極板的有效面積主要是浸入電解液參與電化學溶解的面積。處理措施：（1）在陽極板耳能夠承受極板重量的前提下，降低板耳的厚度[2]（重量）；（2）提高電解液的液位，使陽極板更大的面積浸入到電解液中，但不應達到板耳底部的高度，防止出現(xiàn)殘極提前掉入電解槽。在電解過程中由于電解液上層含酸高、銅低使陽極板上層更容易溶解，因此陽極模具上部要稍微深一點（2mm左右）這樣澆鑄出來的陽極板在電解的末期不至于斷裂，導致殘極率增高。

2.2.3 減少陽極板鈍化

陽極板含鉛、鎳等雜質過高，會使陽極板在電解的過程中產(chǎn)生一層“硬泥狀物質”，隔絕了陽極板的繼續(xù)電解，陽極板鈍化不僅導致槽電壓升高，也會使產(chǎn)出的殘極重量過大，增加了殘極率。處理措施：（1）嚴格控制陽極板中雜質的含量，一般含鉛、鎳不超過0.2%為宜；（2）個別槽出現(xiàn)鈍化，可以用斧錘振打陽極板，使鈍化陽極板表面陽極泥松動。鈍化嚴重的陽極板只有通過提前洗槽、沖洗鈍化陽極板的方式解決，但工作量比較大。

3 結語

本文通過生產(chǎn)實踐提出了影響電流效率和殘極率的一些因素，并針對影響因素，提出了相應的解決措施。根據(jù)文中所述處理措施，可以提高電流效率、降低殘極率，最終降低銅電解過程中的生產(chǎn)成本。

[1]王舉良,孫項潤,趙偉東.銅電解殘極率升降對陰極銅加工費增減量的計算[J].冶金能源,2010(06):15-17.

[2]王成國，于冰新.大陽極板耳部減薄銅電解的實踐術[J].有色設備，2010(05):19-22.