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二、铜电解精炼的电极过程 电化学体系： 阳极：粗铜 阴极：纯铜 电解液：CuSO4，H2SO4 总反应： 1、阳极过程 Cu+的浓度虽很低，但溶液中存在如下化学平衡。 虽然Cu+浓度较低，却可能引起如下副反应，使电流效率下降 （1）Cu+氧化 （2）当Cu 2+的浓度及温度降低时，Cu+过饱和发生分解反应，生成的铜为粉状，落入阳极泥，造成损失。 2、阴极过程 主反应： 副反应：析氢反应及杂质离子的共析。 3、杂质的行为及分离杂质的原理 （1）不发生化学溶解的杂质：比铜电极电位更正的杂质，如金、银、铂族元素以及以稳定化合物形态存在于阳极中的元素，将以极细微粒进入阳极泥中。 （2）形成不溶性产物的杂质：铅、锡。前者生成硫酸铅，并可进一步氧化为氧化铅，覆盖在电极表面；后者溶解生成硫酸锡，并进一步氧化为Sn(SO4)2，进而水解，生成难溶的碱式盐落入阳极泥中。 （3）发生电化学溶解的杂质：电极电位比铜更负的杂质如铁、锌、镍，以及与铜电位接近的杂质，如砷、锑、铋。前者发生电化学溶解后进入电解液，虽含量甚低，但如长时间积累，仍然有害，应定期进行净化处理；后者既能在阴极与Cu共析，影响阴极铜的纯度，降低电流效率，又可能在溶解后产生“漂浮 的阳极泥”，粘附在阴极表面，产生同样有害的后果。 电极电位较铜负的杂质可在阳极共溶，但不能在阴极与铜析出； 电极电位较铜正的杂质虽可能在阴极共析，却不可能在阳极共溶，进入电解液，而只能进入阳极泥； 电位与铜接近的杂质，它们在阳极既可能共溶，又可能在阴极共析，因此它们在溶液中的浓度应加以控制，即通过定期地对电解液进行净化处理，来降低这些离子在溶液中的积累。 3、电解温度 铜电解精炼的电解温度一般为58—62℃。提高温度可使电解液的电导率提高，粘度降低，改善传质，降低电极反应的过电位和槽压，因此在提高生产强度(即电流密度)时应适当升高温度；但温度过高，会加速沉积金属的化学溶解及电解液的蒸发。 4、电流密度：200～300A/m2 5、电解液的循环 可使槽内浓度和温度均匀，并减小浓度极化。 （a）的缺点：有利于阳极泥的沉降，但电解液上下浓差较大。 四、技术经济指标 1、电流效率 铜电解精炼的电流效率很高，可达95～97％。 电流效率下降的原因：铜的化学溶解、因枝晶造成的电极短路。 2、槽电压 槽电压很低，一般仅为0.2~0.3V。 3、直流电耗 直流电耗较低，仅为200～300kWh/t。 三、铜电解精炼的工艺控制 1、电极 阳极：由火法精炼铜铸造而成，铜含量约为99.50%。 阴极：纯铜片。 2、电解液 电解液的主要组成为：Cu2+和H2SO4。为了改善阴极沉积物的电结晶结构，还要加入少量添加剂。 原料1：精铜矿 以江西某电解铜厂为例 原料2：废旧铜制品 将废旧铜制品和精铜矿熔融 浇铸 成型 制成粗铜阳极 成型的铜阳极 电解槽 每槽55对电极，电解时间为3天 粗铜作阳极，钛板作阴极， 电路检测器用于检测铜的生长情况 阴极产品 第六节 用电解法制取金属粉末 1、电解法制取金属粉末的优点： （1）不仅可生产多种金属粉末，而且可制得合金粉末。 （2）制得的金属粉末的纯度高。 （3）金属粉末的质量可以通过调节电解工艺条件、电解液组成、电极的表面性质来改变。 （4）粉末具有高的比表面。 （5）生产可连续进行，并实现自动化，如采用可溶性阳极及流动式电化学反应器，金属粉末可从阴极表面刮去 2、电解法制取金属粉末的缺点： （1）耗电大、成本较高。 （2）金属粉末的大小及形状不规则，如为树状结晶，不宜用于生产致密的制品。 （3）粉末的活性表面积大，活性高，有时会在生产、贮存、使用时产生问题，例如易溶，发生腐蚀或氧化，甚至自燃。 3、金属粉末的制备原理 根据金属电沉积的理论，粉末状的金属沉积物是在极限扩散电流密度下，即阴极过程处于扩散控制时形成的。此时，成核速度远远大于晶体生长速度，因而生成金属粉末。 4、影响粉末粗细的因素 降低沉积离子的浓度，提高支持电解质的浓度，提高电流密度，增加溶液粘度，降低沉积温度，减缓电解液的运动都有利于形成粉末状电结晶，并使粉末变得更为细小。 　　 采用加有机溶剂于电解液中的滚筒阴极电解法，制备出金属超微粉。滚筒置于两液相交界处，跨于两液相之中。当滚筒在水溶液中时，金属在其上面析出，而转动到有机液中时，金属析出停止，而且已析出之金属被有机溶液涂覆。当再转动到水溶液中时，又有金属析出，但此次析出之金属与上次析出之金属间因有机膜阻隔而不能联结在一起，仅以超微粉体形式析出。用这种方法得到的粉末纯度高，粒径细，而且成本低，适于扩大和工业生产。 金属超微粉体的制备方法实例