有色金属冶金学重金属冶金学部分(六)铜冶金铜的电解精炼
有色金属冶金学 1 重金属冶金学部分 ——铜冶金（六） 铜的电解精炼
6铜电解精炼概述6.1铜的火法精炼一般能产出含铜99.2%～99.7%的粗铜产品。电解精炼的目的：提高Cu的性能，使其达到各种应用的要求：回收其中有价值金属，尤其是贵金属及稀有金属2
6 铜电解精炼 铜的火法精炼一般能产出含铜99.2% ~ 99.7%的粗铜产品。 电解精炼的目的： 1）提高Cu的性能，使其达到各种应用的要求； 2）回收其中有价值金属，尤其是贵金属及稀有金属。 6.1 概述 2
铜的电解精炼体系：阳极板：火法精炼的铜浇铸成阳极板：阴极片：用纯铜薄片作为阴极片，相间地装入电解槽中；电解液：用硫酸铜和硫酸的水溶液在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶液，而贵金属和某些金属（如：硒、碲）不溶，成为阳极泥沉于电解槽底O溶液中的铜在阴极上优先析出，而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留于电解液中，待电解液定期净化时除去。阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电解铜，简称电铜
铜的电解精炼体系： ：火法精炼的铜浇铸成阳极板； ：用纯铜薄片作为阴极片，相间地装入电解槽中； ：用硫酸铜和硫酸的水溶液。 在直流电的作用下，阳极上的铜和电位较负的贱金属溶解进入溶液 ，而贵金属和某些金属（如：硒、碲）不溶，成为阳极泥沉于电解槽底 。 溶液中的铜在阴极上优先析出，而其它电位较负的贱金属不能在阴 极上析出，留于电解液中，待电解液定期净化时除去。 阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电解铜，简称电铜。 3
含有贵金属和硒、碲等稀有金属的阳极泥，作为铜电解的一种副产品另行处理，以便从中回收金、银、硒、碲等元素。在电解液中逐渐积累的贼金属杂质，会防碍电解过程的正常进行。例如，增加电解液的电阻和密度，使阳极泥沉降速度减慢，甚至在阴极上与铜一起共同放电，影响阴极铜的质量。必须定期定量地抽出净化，并相应地向电解液中补充新水和硫酸。抽出的电解液在净化过程中，常将其中的铜、镍等有价元素以硫酸盐的形态产出，硫酸则返回电解系统重复使用
含有贵金属和硒、碲等稀有金属的阳极泥，作为铜电解的一 种副产品另行处理，以便从中回收金、银、硒、碲等元素。 在电解液中逐渐积累的贱金属杂质，会防碍电解过程的正常 进行。例如，增加电解液的电阻和密度，使阳极泥沉降速度减 慢，甚至在阴极上与铜一起共同放电，影响阴极铜的质量。 必须定期定量地抽出净化，并相应地向电解液中补充新水和 硫酸。抽出的电解液在净化过程中，常将其中的铜、镍等有价 元素以硫酸盐的形态产出，硫酸则返回电解系统重复使用。 4
电解液中的铜离子在阴极上电化阳极上的铜以离子状析出成为阴极铜和比铜更负电化溶解态进入电电性的金属电解液中比铜更解液负电性的离子聚集在电解液中在净液时除去比铜更正电综合回收其中的以阳极泥性的金属和不溶于金、银、硒、碲某些难容化形态沉淀电解液合物于电解槽等稀贵金属
在铜电解车间，通常设有几百个甚至上千个电解槽，每一个直流电源串联其中的若干个电解槽成为一个系统。所有的电解槽中的电解液必须不断循环，使电解槽内的电解液成分均匀。在电解液循环系统中，通常设有加热装置，以将电解液加热至一定的温度
在铜电解车间，通常设有几百个甚至上千个电解槽，每一个直 流电源串联其中的若干个电解槽成为一个系统。所有的电解槽中 的电解液必须不断循环，使电解槽内的电解液成分均匀。在电解 液循环系统中，通常设有加热装置，以将电解液加热至一定的温 度。 6
铜电解生产现场
7 铜电解生产现场
3.6.2电解精炼的理论基础6.2.1铜电解过程的电极反应传统的铜电解精炼是采用纯净的电解铜薄片作阴极阳极铜板含有少量杂质（一般为0.3%1.5%）电解液主要为含有游离硫酸的硫酸铜溶液。电解精炼过程如图6.1所示
3.6.2 电解精炼的理论基础 传统的铜电解精炼是采用纯净的电解铜薄片作阴极， 阳极铜板含有少量杂质（一般为0.3% ~ 1.5%）。 电解液主要为含有游离硫酸的硫酸铜溶液。电解精炼过程 如图6.1所示。 6.2.1 铜电解过程的电极反应 8
一Mes图6.1铜电解精练过程示意图1.阳极，2.阴极，3.导电杆，4.CuSO4及H,SO4的水溶液
图6.1 铜电解精练过程示意图 1.阳极，2.阴极，3.导电杆，4.CuSO 4 及 H 2SO 4的水溶液 9
（1）由于电离的缘故，电解液中的各组分按下列反应生成离子：CuSO4 = Cu2++ SO42H,SO4 = 2H+ +SO42H,O = H++ OH在未通电时，上述反应处于动态平衡。但在直流电通过电极和溶液的情况下，各种离子作定向运动。10
（1）由于电离的缘故，电解液中的各组分按下列反应生成离子： CuSO4 = Cu2+ + SO4 2- H2SO4 = 2H+ +SO4 2- H2O = H+ + OH- 在未通电时，上述反应处于动态平衡。但在直流电通过电极 和溶液的情况下，各种离子作定向运动。 10