高強化銅電解精煉工藝加工研究

李 鵬

（甘肅工業職業技術學院，甘肅 天水 741025）

伴隨著當今社會的高速運轉和科技的進步，銅的使用范圍越來越廣，尤其是電子、航空航天、軍事等領域對高強化銅的需求越來越大。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率和熱導率，較為穩定的物化特征，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完整的加工體系。具體分為電解環節和凈化環節，接下來進行詳細分析。

（1）電解環節。首先是通過陽極對冶煉加工廠生產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，接下來在酸洗槽內清洗陽極板表面的氧化銅等化學雜質。接下來再吊至種板槽內作陽極，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，經過一個陰極的生產加工周期后，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。再經過一個陽極的加工周期后，把陽極吊到生產槽內繼續使用[2]，這僅僅是第一個起始工段。經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，這是完整的第二道工序。電解液通過循環槽的循環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系統；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進行凈化加工的處理[3]。

（2）凈化環節。在這一環節，電解系統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，然后經由傳輸泵輸送到蒸發高位槽，高位槽里的電解液再連續地輸送到循環系統的循環泵，最后經過一系列的循環加工運送到樣板式的真空蒸發器組進行連續不斷地蒸發精煉。最終生產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雜、循環、精確的過程，并且，在這個過程中，還有規定的生產加工指標，詳細信息參考表1。

表1 高強化銅電解精煉加工指標

2 高強化銅電解精煉加工技術

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

①超聲波技術。在高強化銅電解精煉的加工過程中引入超聲波技術，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。周期反向電流技術是在電解精煉高強化銅的過程中一種在短時間內可以改變交流電電流方向的新型高端技術。反向電流技術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在短時間內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，進而提高生產效率并減少成本開銷。③交直流疊加電解技術。交直流疊加電解技術相比傳統的高強化銅生產時采用的技術更加科學有效，在原有的直流電基礎上附加了交流電信號，促進氧化反應的發生。

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量。

①電流濃度。高強度銅電解精煉的一個非常重要的指標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，保證電解精煉銅質量的一個關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構，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，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可以有效地改善陽極銅的質量，縮短電解精煉周期，提高電解精煉效率。

4 結語

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識和學習。其中添加劑對提高電解精煉銅的質量產生了有利影響。但是復合型的添加劑對電解精煉銅的影響是很復雜的，還需要我們進一步地進行實驗研究。