電解液溫度對電解過程有哪些影響?
答:在電解過程中,往往會保持較高的電解液溫度,這樣能降低電解液的電阻,減少濃差極化,同時也能改善陰極析出的質(zhì)量。提高電解液的溫度,還能為提高電流密度創(chuàng)造條件,可以降低槽電壓,提高硫酸銅的溶解度,減少陽極鈍化,減少電能消耗。但是電解液溫度過高,會加速一價銅離子的生成,加快陰極的化學(xué)溶解,增加銅離子在電解液中的濃度,會使得電解液揮發(fā)損失加大,惡化勞動條件。因此,電解液溫度一般控制在50~60℃。
電解液循環(huán)的目的是什么?
答:電解液循環(huán)是保持電解液在電解過程中處于循環(huán)流動狀態(tài),目的是為了使電解槽中各個部位電解溫度相同,濃度均勻,減小濃度差。電解液若是處于靜止?fàn)顟B(tài),槽面溫度會高于槽底溫度,隨著時間推移,若無熱液補充,液溫會慢慢下降電解液中各組分的密度不同,容易導(dǎo)致分局;溶易產(chǎn)生濃羞極化現(xiàn)象曲電答 工進(jìn)卡出。工進(jìn)下出指的是電解液從槽子上端置接遴人電解槽上解液的循環(huán)可以避免上述問題的產(chǎn)生。
電解液循環(huán)的方式是什么?
答:(1).上進(jìn)下出。上進(jìn)下出指的是電解液從槽子一端直接進(jìn)入電解槽上部,由上向下流動,在槽子的另一端設(shè)有出水隔板,將電解槽下部的電解液導(dǎo)出。這種循環(huán)方式中,電解液的流動方向和陽極泥沉積的方向相同,有利于陽極泥的沉降;但是,電解液上下溫差、濃度差大,陽極泥易被出水隔板阻擋,難以排出槽外。
(2)下進(jìn)上出。下進(jìn)上出指的是電解液從進(jìn)水隔板導(dǎo)入槽子下部,由下向上流動,從電解槽另一端上部的溢流出水口溢出。這種循環(huán)方式可以使電解液上下層溫差、濃度差減小,使漂浮物更容易排出,不至于積累在槽中;但是電解液流動方向與陽極泥沉降方向相反,不利于陽極泥的沉降。
什么是平行流電積技術(shù)?
答:平行流電積技術(shù)是基于各金屬離子理論析出電位的差異,即被提取的金屬只要與溶液體系中的其他金屬離子有一定的電位差,則電位較正的金屬易于在陰極優(yōu)先析出,其關(guān)鍵是通過安裝在電解槽側(cè)壁上的輔助射流裝置直接噴入每一組極板間,使電解液以適宜的速度平行地流過陰極表面,且在陰陽極板間產(chǎn)生有利于擴散的對流,快速補充陰極附近的金屬離子,減少濃差極化現(xiàn)象,同時溶液在進(jìn)入電解槽之前加裝過濾裝置,減少沉淀物和漂浮物,從而大幅度提高電解和電積工藝的電流密度,保證陰極質(zhì)量。與傳統(tǒng)電積技術(shù)相比,平行流電積技術(shù)可以在目標(biāo)金屬離子濃度降至較低的溶液中仍然進(jìn)行電積作業(yè),并且獲得較高純度的金屬產(chǎn)品。
什么是極距,極距對電解有什么影響?
答:電極之間的排列距離稱為極間距離,通常以同名電極之間距離表示,簡稱為極距。
極距過大,電解槽內(nèi)極片數(shù)量減少,設(shè)備的生產(chǎn)率降低;極距過小,陽極泥在沉降過程中容易在陰極表面,造成貴金屬的損失,降低電銅的質(zhì)量,同時,極間短路現(xiàn)象增加,電流效率下降,消耗大量的勞動力來排查短路。
什么是銅陽極板鈍化現(xiàn)象?
答:電解過程中的陽極鈍化是指作為電極的金屬在電流的作用下某種程度地失去轉(zhuǎn)入溶液的能力。根據(jù)陽極鈍化的成相膜理論,在銅電解精煉條件下形成的成相膜大致分為兩類:(1)陽極銅在溶解過程中,陽極本身的成分所引起的不溶性鹽類、較銅正電性的金屬和不溶性氧化物在陽極板上形成薄膜,把陽極與電解液隔離開來,使陽極鈍化;(2)電解過程中所產(chǎn)生的濃差極化引起的硫酸銅結(jié)晶析出,并覆蓋在陽極表面上,致使陽極鈍化。
電解過程中發(fā)生短路、斷路的原因是什么,如何處理?
答:短路是電解過程中陰極與陽極直接接觸,使得陰極導(dǎo)電棒發(fā)熱的現(xiàn)象。短路通常是由于兩極不平整或陰極長粒子,使陰陽極相互接觸。短路時,電流不經(jīng)過電解液,不起電化學(xué)作用,使得電流效率降低。發(fā)現(xiàn)短路時,可通過提起短路的陰極,敲掉粒子或者矯正板面以消除短路現(xiàn)象。
斷路,即電路不通,某些電極沒有電流流過。斷路可能是由電極和導(dǎo)電棒脫離或者接觸點被夾雜物污染使電路不通。斷路發(fā)生時,不僅沒有銅析出,反而有銅的電化學(xué)溶解,顏色變黑,也就是常說的燒板現(xiàn)象。檢查出斷路時,要及時恢復(fù)電路暢通,減少損失。
提高電流密度有什么影響?
答:提高電流密度,使槽電壓上升,導(dǎo)致電能消耗增加;電解液循環(huán)速度加快,增加電解液中陽極泥的懸浮量,造成陽極泥中貴金屬及其他有價成分的損失;陰極附近電解液中銅離子濃度貧化程度加劇,若得不到補充,雜質(zhì)元素會放電析出,造成電銅中雜質(zhì)增加、純度降低、性能變差;使陰極表面析出樹枝晶凸瘤等,導(dǎo)致短路現(xiàn)象的增加,造成電流效率下降。
影響電流效率的因素有哪些?
答:(1)短路是電流效率降低的主要原因。短路會使電能不起電化學(xué)作用而以其他的形式損失,減少銅的析出量,降低電流效率;
(2)在陰極上已經(jīng)析出的金屬銅又被溶解進(jìn)電解液中,使得電流效率降低;
(3)電解過程中,由于Fe2+和Cu*的存在,不僅消耗電能,還會使陰極銅溶解,降低電流效率。
什么是槽電壓,如何降低槽電壓?
答:槽電壓通常指使一個電解反應(yīng)進(jìn)行所必須外加的總電壓。槽電壓一般由陰陽極電位差、電解液電壓降及觸點、導(dǎo)電棒等引起的電壓降組成。槽電壓過高,漏電嚴(yán)重,電流效率降低,電能單耗高。因此,要降低槽電壓。
降低槽電壓的措施有:改善陽極質(zhì)量,脫除更多的雜質(zhì),防止陽極泥殼產(chǎn)生;選擇合理的殘極率,過低的殘極率會使槽電壓急劇升高;盡可能地縮短極距;選擇合適的電解液成分、溫度等,減少其他雜質(zhì)的含量及膠的加入量。
什么是殘極?
答:殘極是指銅陽極板在電解槽中被消耗后取出的殘余部分,殘極質(zhì)量一般為陽極塊的14%~20%。殘極主要成分為單質(zhì)銅,但由于長期與電解質(zhì)接觸,還含有部分硫酸銅、砷、銻、鉍等成分,具有很高的經(jīng)濟(jì)價值,通常當(dāng)作冷料,返轉(zhuǎn)爐吹煉。
電解液的雜質(zhì)有哪些,有什么危害?
答:在銅電解精煉過程中,陽極板中的As、Sb、Bi會發(fā)生電化學(xué)溶解進(jìn)入電解液中,當(dāng)電解液雜質(zhì)As、Sb、Bi濃度超過極限值時,會共生成SbAsO?和BiAsO。由于其在電解液中溶解度很小而過飽和析出,生成非晶態(tài)的細(xì)小的絮狀物,并夾帶著其他沉淀物和添加劑成分漂浮在電解液中,形成漂浮陽極泥。隨電解液的流動,漂浮陽極泥附著在陰極銅上,不但影響到陰極銅中化學(xué)成分,還會使陰極銅上形成突出的粒狀結(jié)晶,影響陰極銅物理規(guī)格。
漂浮陽極泥還對陰極銅的生產(chǎn)操作及工藝參數(shù)的控制產(chǎn)生影響,這些不易沉降的漂浮物,造成電解液過濾困難,增大過濾成本,增加過濾時電解液中添加劑的損失,使有效添加劑濃度降低。同時還極易造成加熱器及輸液管道結(jié)垢堵塞,使個別系統(tǒng),甚至整個系統(tǒng)的電解槽循環(huán)量減少,引起電解液分層、溫度下降、Cu2+貧化,從而造成電解液中銅離子擴散速度減慢、濃差極化加劇、槽電壓上升,使雜質(zhì)離子在陰極上放電析出。
影響陰極銅質(zhì)量的因素有哪些?
答:(1)電解液中雜質(zhì)的影響。電解液中的雜質(zhì)As、Sb、Bi共生成SbAsO?和BiAsO的非晶態(tài)的細(xì)小的絮狀物,夾帶著其他沉淀物和添加劑成分,漂浮在電解液中,形成漂浮陽極泥附著在陰極銅上,使陰極銅上形成突出的粒狀結(jié)晶。
(2)電解液潔凈度的影響。電解液潔凈度差會增大電解液密度,從而使電阻增大,增加電耗,且導(dǎo)致產(chǎn)生的陽極泥難以沉降,被吸附在陽極板上產(chǎn)生陽極鈍化。除此之外,還會導(dǎo)致陰極銅物理規(guī)格較差,主要表現(xiàn)為結(jié)晶粗糙,板面粗條紋明顯,結(jié)晶粒子多,顏色發(fā)暗,敲擊陰極銅聲音發(fā)啞、不清脆,韌性較差、容易掰斷等。
電解液的純凈度主要與電解液過濾量、電解液含氣量、懸浮物含量(主要為漂浮陽極泥和硫酸鋇)、有機溶劑添加量有關(guān)。所以需深入研究各因素的影響規(guī)律,控制各變量,以達(dá)到符合標(biāo)準(zhǔn)的電解液潔凈度。
(3)添加劑的影響。銅電解精煉過程中會添加骨膠、硫脲等有機添加劑,以提高陰極極化電位,細(xì)化陰極結(jié)晶顆粒,同時抑制晶核長大以及促使新晶核生成等作用,從而獲得表面光滑、結(jié)晶致密的陰極銅。但若添加劑的加入量控制不準(zhǔn),則容易導(dǎo)致電解銅結(jié)晶變粗、質(zhì)地松軟、表面發(fā)紅。
(4)電解溫度的影響。提高電解液的溫度,有利于降低電能消耗及消除陰極附近離子的嚴(yán)重貧化現(xiàn)象。但過高的電解液溫度也會給電解生產(chǎn)帶來不利影響,使骨膠和硫脲的分解速度加快,造成添加劑消耗量增加,且加快陽極液反溶速度。而且在電流密度過大,溶液雜質(zhì)過高而添加劑定量加入未及時改變時,極易形成反溶黑板,導(dǎo)致電銅板嚴(yán)重分層、結(jié)瘤,進(jìn)而影響電銅質(zhì)量。
為什么要進(jìn)行電解液的凈化?
答:隨著電解的進(jìn)行,電解液中銅和負(fù)電性元素逐漸增加,硫酸含量減少,添加劑逐漸積累,使得電解液成分偏離選定的范圍。為此,需要每天抽出一定數(shù)量的電解液進(jìn)行凈化處理,同時補充等量新液。凈化的目的在于回收電解液中的銅、鈷、鎳,除去有害的砷、銻,以及使硫酸能重復(fù)使用,維持銅酸平衡。
凈化的步驟主要是蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)出硫酸銅,然后脫除銅及砷、銻,最后用脫銅后液生產(chǎn)硫酸鎳,結(jié)晶后母液基本上是酸液,濃縮后回收,可重復(fù)使用。