电解铜

电解铜

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电解铜是将粗铜(含铜99%)预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液。通电后，铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜（亦称电解铜）。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子(Zn和Fe)。由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阴极上析出。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。 这样生产出来的铜板，称为“电解铜”，质量极高，可以用来制作电气产品。
铜的冶炼方法可分为两类：火法冶金和湿法冶金。世界上精铜产量的85%以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的，湿法冶金生产的精铜只占15%左右。
⑴火法冶金
火法炼铜的方法很多，主要有：鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、闪速熔炼、电炉熔炼等。从以上炼铜的工艺流程图看出：硫化铜精矿（含铜量为13%－30%）可以采用几种不同的冶金方法进行熔炼，得到冰铜，再经过转炉吹炼得到含铜大于97.5%的粗铜，因粗铜的质量仍满足不了工业用铜的要求，必须精炼后得到的精铜要求含铜99.95%以上。在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收硫、金、银、锑、铋、镍、硒等有价元素
在中国，从铜精矿中提取金属铜，主要采用火法冶金的方法，比较先进的就是闪速熔炼，其产量占全国产铜量的30%以上。由于能耗低，规模大，能有效控制环境污染等优点。这一冶炼技术正在炼铜工业上得到日益发展。闪速熔炼根据不同炉型的工作原理可分为两种类型：Outokumpu闪速熔炼、InCo闪速熔炼。
⑵湿法冶金
湿法冶金在许多情况下与火法相配合的。其过程的主要化学反应是在水溶液中进行的。铜（锌）矿物预先通过氧化或硫酸焙烧，转变可溶状态，然后再进行浸出、净化电积、以提取电解铜。通常有RLE法、常压氨浸出法（阿比特法）、高压氨浸出法、细菌浸出法等。从焙烧→浸出→净化→电积，简称RLE法。其生产流程，湿法冶金主要适用从低品位氧化矿、废矿堆及浮选尾矿中提取金属铜。  

电解铜损耗原因
铜损耗本标准只考虑了工艺损耗，途耗未计算在内。
⑴工艺损耗
炉渣含铜损失是铜冶炼的主要损失，按损失的形态可分为三种类型：
①化学损失
是指铜以Cu2O形态造渣引起的损失。只要炉料中含有足够的硫，Cu2O都将变成硫化物。但如果含硫不足或者氧化气氛太大，而又没有足够的反应条件时，炉渣含Cu2O对就可能较高。②物理损失
是指铜以Cu2S形态溶解于炉渣中引起的损失。它取决于炉渣成分，酸性炉渣溶解较少，FeO含量高的炉渣对Cu2S溶解度大，因此，为了降低铜的物理损失，应尽可能减少炉渣中的FeO量，或者提高酸度，或者加入CaO代替一部分FeO。
③机械损失
是由于冰铜颗粒未能从炉渣中沉清所引起的。炉渣粘度和比重过大，熔点过高使冰铜不易沉清；炉渣过热度不够，熔池容积和形状不合理，沉清时间没有保证；化学反应不完全，产生气泡的浮游作用；冰铜颗粒大细，来不及结合成大颗粒沉降。此外，烟气和电解液的排放都会引起铜的损失。
铜冶炼生产过程中的金属损失（以葫芦岛东北有色金属集团公司为例）情况：
①鼓风炉熔炼工序金属回收率97.8%，金属损失2.2%；
②转炉吹炼工序金属回收率99.5%，金属损失占投入工序金属量的0.5%；
③阳极炉精练工序金属回收率99.5%，金属损失占投入工序金属量的0.5%；
④铜电解工序金属回收率99%，金属损失占投入工序金属量的1%。
按以上各工序金属回收率计算，铜冶炼总回收率为96.0%，金属损失4.0%。
⑵途耗
精矿在运输、贮存的损耗比较复杂，一般可以按下述规定执行，但在本标准中，途耗将不包括在内。
①精矿在港口落地后装车，货损按0.1%计算，若在5天后装车，每增加1天，货损增加0.01%。
②精矿在落地后，每倒动一次，货损0.1%。
③火车运输过程，货损按0.3%-0.4%计算，运输距离超过500公里，每100公里增加0.1%。
④因外界因素影响，货损有时增加。下大雨2小时以上货损加0.05；下中雨连续4小时以上货损加0.05%；下小雨8小时以上，货损加0.05%。货物落地后，因风大造成损失，应根据实际情况进行取证（现场记录、排照、录象等）后确定。
⑤精矿进厂后仓储损失（包括检斤后仓外损失、卸车损失、仓内存放和运输损失）按0.3%计算。

电解铜的用途
电解铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。
铜在电气、电子工业中应用最广、用量 ，占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线，电机和变压器的绕阻，开关以及印刷线路板等。
在机械和运输车辆制造中，用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。
在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。
在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等，每生产100万发子弹，需用铜13--14吨。
在建筑工业中，用做各种管道、管道配件、装饰器件等。 

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