一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法与流程

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1.本发明属于铜电解精炼领域，涉及一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法。

背景技术：

2.铜电解精炼是制取高纯铜的重要手段之一，电解精炼制取的高纯铜被称为阴极铜。阴极铜的表面质量和纯度与阳极中杂质成分及含量息息相关，为了获得具有高品质的阴极铜，常规铜阳极中杂质尤其是砷锑铋含量必须符合一定的要求，砷含量一般保持在500-3000ppm之间，且砷与锑铋含量比值大于1.5。随着国内矿产资源日趋短缺，外购阳极铜占比越来越高，部分阳极如低砷铜阳极无法使用现有电解精炼工艺进行正常生产。砷通常被认为是可以抑制阳极钝化和漂浮阳极泥的有益杂质元素。因此，在低砷铜电解过程中，为了缓解阳极钝化，提高阴极质量，部分冶炼厂只能采取降低电流密度(一般小于255a/m2)的方法来进行电解，但这会降低企业生产效率和资金周转率，不利于企业长远发展。

技术实现要素：

3.本发明公开了一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法，其特征在于，该方法在电解过程采用周期性正向电流和反向电流的供电方式进行供电，周期性的电流将电解过程阳极产生的阳极钝化层进行冲击消除，避免了低砷铜阳极电解时的钝化。
5.进一步，所述方法的具体步骤为：
6.s1)先将低砷阳极和阴极交错放置在通有电解液的电解槽中；
7.s2)调节电解液温度和循环量；
8.s3)采用周期性正向电流和反向电流供电方式向低砷阳极和阴极进行通电完成电解，直至阳极板厚度达到5mm时停止电解。
9.进一步，所述s1)中低砷阳极与阴极之间的间距为100-105mm；所述阴极为316l不锈钢。
10.进一步，所述s1)中的所述电解液中铜离子含量为30～50g/l，砷含量为5～30g/l，锑含量0.1～1g/l，铋含量0.1～1g/l。
11.进一步，所述s2)中电解液温度控制在60～70℃，循环量控制在10～50l/min。
12.进一步，所述s3)中的正向电流供电方式具体为：
13.正向电流密度的为400～450a/m2，在正向软启时间为t
p1
内将电流从零升至正向电流密度值，并持续时间t
p
，再从正向关断时间t
r1
内将电流从正向电流密度值降至零。
14.进一步，所述的t
p1
的取值为≤10s，t
p
取值为200～600s；t
r1
的取值为≤10s。
15.进一步，所述s3)中的反向电流供电方式具体为：
16.反向电流密度值为-100～-450a/m2，在反向软启时间为t
p2
内将电流从零升至反向
电流密度值，并持续时间tr，再从反向关断时间t
r2
内将电流从反向电流密度值降至零。
17.进一步，所述t
p2
的取值范围为≤2s，tr的取值范围为4～20s，t
r2
取值范围为≤2s。
18.本发明的有益效果在于：使用本发明的电解方法能够有效地解决低砷铜阳极电解时易发生阳极钝化的问题，从而达到稳定生产阴极铜，有利于提高原物料适应性。2、对于低砷物料，传统电解方法只能采用降低电流密度(一般小于255a/m2)的方法，而本发明可以将电流密度提高至原来的1.5倍以上，生产时间降低到原来的80％，极大地提高了生产效率，降低作业人员劳动强度。
附图说明
19.图1为本发明的一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法的流程框图。
20.图2为本发明方法中的周期性正向电流和反向电流的供电方式的电流时间示意图。图中i-电流，t
p1-正向电流密度的软启时间，t
p-正向电流密度的持续时间，t
r1-正向电流密度的关断时间，t
p2-反向电流密度的软启时间，t
r-反向电流密度的持续时间，t
r2-反正向电流密度的关断时间。
21.图3采用本发明方法的实施例1的电解后的阳极板(左)和阴极板(右)的照片图。
22.图4采用本发明方法的实施例2的电解后的阳极板(左)和阴极板(右)的照片图。
23.图5采用本发明方法的实施例3的电解后的阳极板(左)和阴极板(右)的照片图。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。
25.为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法，该方法在电解过程采用周期性正向电流和反向电流的供电方式进行供电，周期性的电流将电解过程阳极产生的阳极钝化层进行冲击消除，避免了低砷铜阳极电解时的钝化。
26.如图1所示，所述方法的具体步骤为：
27.s1)先将低砷阳极和阴极交错放置在通有电解液的电解槽中；
28.s2)调节电解液温度和循环量；
29.s3)采用周期性正向电流和反向电流供电方式向低砷阳极和阴极进行通电完成电解，直至阳极板厚度达到5mm时停止电解。
30.所述s1)中低砷阳极与阴极之间的间距为100-105mm；所述阴极为316l不锈钢。
31.所述s1)中的所述电解液中铜离子含量为30～50g/l，砷含量为5～30g/l，锑含量0.1～1g/l，铋含量0.1～1g/l。
32.所述s2)中电解液温度控制在60～70℃，循环量控制在10～50l/min；混合添加剂包括骨胶、硫脲和盐酸添加剂。
33.所述混合添加剂添加量为：骨胶30-80g/t
·
cu，硫脲50-100g/t
·
cu，盐酸200-400g/t
·
cu。
34.所述s3)中的正向电流供电方式具体为：
35.正向电流密度的为400～450a/m2，在正向软启时间为t
p1
内将电流从零升至正向电流密度值，并持续时间t
p
，再从正向关断时间t
r1
内将电流从正向电流密度值降至零。
36.所述的t
p1
的取值为≤10s，t
p
取值为200～600s；t
r1
的取值为≤10s。
37.所述s3)中的反向电流供电方式具体为：
38.反向电流密度值为-100～-450a/m2，在反向软启时间为t
p2
内将电流从零升至反向电流密度值，并持续时间tr，再从反向关断时间t
r2
内将电流从反向电流密度值降至零。
39.所述t
p2
的取值范围为≤2s，tr的取值范围为4～20s，t
r2
取值范围为≤2s。
40.实施例1
41.保持极距105mm，将低砷阳极和不锈钢阴极交错放置在通有电解液的电解槽中进行电解。所述电解液温度控制在63℃，循环量控制在30l/min。利用硅整流器进行周期正反向电解，电流大小和方向随设定程序变化，分为正向电流和反向电流，循环往复直至电解结束。所述正向电流密度大小设定在400a/m2，从零升至设定电流密度的软启时间t
p1
为10s，指定电流密度持续时间t
p
为300s，从指定电流密度降至零的关断时间t
r1
为10s；所述反向电流密度设定在-200a/m2，从零升至设定电流密度的软启时间t
p2
为2s，指定电流密度持续时间tr为10s，从指定电流密度降至零的关断时间t
r2
为2s。
42.低砷铜阳极在此电流周期下持续正反向电解一段时间，直至阳极板厚度大小约5mm时停止电解，取出阴阳极板，观察阳极板是否钝化及阴极表面质量是否良好，结果如图3所示，阳极没有出现钝化现象，阴极铜质量达到a级铜标准(cu-cath-1)。
43.实施例2
44.保持极距105mm，将低砷阳极和不锈钢阴极交错放置在通有电解液的电解槽中进行电解。所述电解液温度控制在63℃，循环量控制在30l/min。利用硅整流器进行周期正反向电解，电流大小和方向随设定程序变化，分为正向电流和反向电流，循环往复直至电解结束。所述正向电流密度大小设定在450a/m2，从零升至设定电流密度的软启时间t
p1
为10s，指定电流密度持续时间t
p
为600s，从指定电流密度降至零的关断时间t
r1
为10s；所述反向电流密度设定在-300a/m2，从零升至设定电流密度的软启时间t
p2
为2s，指定电流密度持续时间tr为20s，从指定电流密度降至零的关断时间t
r2
为2s。
45.低砷铜阳极在此电流周期下持续正反向电解一段时间，直至阳极板厚度大小约5mm时停止电解，取出阴阳极板，观察阳极板是否钝化及阴极表面质量是否良好，结果如图4所示，阳极未出现钝化现象，阴极铜质量达到a级铜标准(cu-cath-1)。
46.实施例3
47.保持极距极距105mm，将低砷阳极和不锈钢阴极交错放置在通有电解液的电解槽中进行电解。所述电解液温度控制在65℃，循环量控制在20l/min。利用硅整流器进行周期正反向电解，电流大小和方向随设定程序变化，分为正向电流和反向电流，循环往复直至电解结束。所述正向电流密度大小设定在450a/m2，从零升至设定电流密度的软启时间t
p1
为5s，指定电流密度持续时间t
p
为450s，从指定电流密度降至零的关断时间t
r1
为5s；所述反向电流密度设定在-100a/m2，从零升至设定电流密度的软启时间t
p2
为1s，指定电流密度持续时间tr为15s，从指定电流密度降至零的关断时间t
r2
为1s。
48.低砷铜阳极在此电流周期下持续正反向电解一段时间，直至阳极板厚度大小约5mm时停止电解，取出阴阳极板，观察阳极板是否钝化及阴极表面质量是否良好，结果如图5所示，阳极几乎没有钝化，阴极铜质量达到a级铜标准(cu-cath-1)。
49.以上对本技术实施例所提供的一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领
域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。
50.如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本技术的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本技术的一般原则为目的，并非用以限定本技术的范围。本技术的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
51.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
52.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
53.上述说明示出并描述了本技术的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本技术并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本技术的精神和范围，则都应在本技术所附权利要求书的保护范围内。

技术特征：

1.一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法，其特征在于，该方法在电解过程采用周期性正向电流和反向电流的供电方式进行供电，周期性的电流将电解过程阳极产生的阳极钝化层进行冲击消除，避免了低砷铜阳极电解时的钝化。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法的具体步骤为：s1)先将低砷阳极和阴极交错放置在通有电解液的电解槽中；s2)调节电解液温度和循环量；s3)采用周期性正向电流和反向电流供电方式向低砷阳极和阴极进行通电完成电解，直至阳极板厚度达到5mm时停止电解。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s1)中低砷阳极与阴极之间的间距为100-105mm；所述阴极为316l不锈钢。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s1)中的所述电解液中铜离子含量为30～50g/l，砷含量为5～30g/l，锑含量0.1～1g/l，铋含量0.1～1g/l。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s2)中电解液温度控制在60～70℃，循环量控制在10～50l/min。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s3)中的正向电流供电方式具体为：正向电流的密度值为400～450a/m2，在正向软启时间为t
p1
内将电流从零升至正向电流的密度值，并持续时间t
p
，再从正向关断时间t
r1
内将电流从正向电流的密度值降至零。7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述的t
p1
取值为≤10s，t
p
取值为200～600s；t
r1
取值为≤10s。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述s3)中的反向电流供电方式具体为：反向电流的密度值为-100～-450a/m2，在反向软启时间为t
p2
内将电流从零升至反向电流的密度值，并持续时间t
r
，再从反向关断时间t
r2
内将电流从反向电流的密度值降至零。9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述t
p2
的取值范围为≤2s，t
r
的取值范围为4～20s，t
r2
取值范围为≤2s。

技术总结

本发明属于铜电解精炼领域，涉及一种低砷铜阳极周期正反向电解的方法。该方法先将低砷阳极和阴极交错放置在通有电解液的电解槽中；调节电解液温度和循环量；采用周期性正向电流和反向电流供电方式向低砷阳极和阴极进行通电完成电解，直至阳极板厚度达到5mm时停止电解。本发明的有益效果是，采用本发明的方法能够将电解时的电流密度提高至原来的1.5倍以上，生产时间降低到原来的80％，并能够有效地解决低砷铜阳极电解容易发生阳极钝化的问题，从而生产高质量阴极铜。从而生产高质量阴极铜。从而生产高质量阴极铜。