铜电解——电流效率的测定

2024-12-6 17:49| 查看: 2435| 评论: 0

摘要: 一、实验目的 1、了解铜电解的基本原理； 2、熟悉铜电解精炼的实验方法及电流效率的测定。二、基本原理铜的电解，是用钛涂层阳极板作为阳极，用纯铜薄片作为阴极板，相间地装入电解槽中，用硫酸铜 ...

一、实验目的

1、了解铜电解的基本原理；

2、熟悉铜电解精炼的实验方法及电流效率的测定。

二、基本原理

铜的电解，是用钛涂层阳极板作为阳极，用纯铜薄片作为阴极板，相间地装入电解槽中，用硫酸铜溶液作为电解液，在直流电的作用下，发生下列反应：

1、阳极反应

正常情况下,由于OH-及SO42-的标准电位远比铜的电位正，(3)、(4)反应不可能进行；电位比铜负的贱金属将在阳极上优先溶解，但其含量很少，贵金属（如Au、Ag电位远比铜的电位正，不能进行阳极溶解）和某些金属（如硒、碲等和铜形成不溶解的化合物）不溶。成为阳极泥沉入槽底；因此，在阳极上进行的主要反应是铜以二价形态溶解。

2、阴极反应

氢的标准电位较铜负，而氢在铜阴极上析出的超电压又很大，故在正常情况下，（6）式不可能进行，电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留在电解液中，待电解液定期净化时除去。因此在阴极上进行的主要反应是二价铜离子析出，这样，在阴极上析出的铜纯度很高，称为电解铜，简称电铜（含铜量99.98%—99.99%）。

铜电解时的电流效率，一般系指阴极电流效率而言。它是电铜实际产量与按照法拉第定律计算的理论产量之比，而以百分数表示的一个指标；它直接影响铜电解的电能消耗，电流效率愈低或槽最压愈高，电能消耗愈大，工厂中的电流效率，在一般情况下，约为80—90%。

三、实验仪器及试剂

I.实验仪器
铜电解精炼实验装置见图
1，2——铜电极（两块阳极，一块阴极）；
3——高位槽；
4——集热式恒温磁力搅拌器；
5——电解槽；
6——CuSO4溶液

四、电解条件

I.温度：55℃—60℃
II.电流密度：200-300A/m2
III.电解液循环速度：V=75—100毫升/分
IV.电解液成份：
Cu2+ 35克/升
H2SO4 150克/升
1——直流稳流稳压电源；
2——高位槽；
3——数字电压表；
4——集热式恒温磁力搅拌器；
5——电解槽；
6——铜电极（二块阳极，一块阴极）

五、实验步骤

1．砂纸打光，水洗干净，酒精冲洗，电吹风吹干后称重；
2．将阳极板用20%硫酸溶液浸泡15分钟左右，水洗干净，用滤纸擦干；
3．将阴、阳极板放入电解槽中，阴极板放中间，阳极板放二边，异极板板距为35—40毫米，电板浸入部分高度80毫米；
4.集热式磁力加热搅拌器电源，加热电解液，控制温度在55—60℃之间；
5.调节电解液循环速度，使V=75—100毫升/分；
6.按图接好线路；
7.接通直流稳压稳流电源，使I=1.66A,记下开始电解的时间;
8. 测量槽电压,应为0.2—0.25伏；
9.电解30分钟；
10.掉电源、拆去线路，关闭电解液循环系统；
11.取出电极，用水洗净，将阴极板用酒精擦洗后用电吹风吹干，称重.

六、注意事项

电解过程中，注意观察电流、槽电压、电解液循环速度；控制在所需量。

七、计算电流效率、电能消耗

电能消耗=（平均槽电压×1000）/（1.186×电流效率）（kmh/t?h）
式中：理论析出金属量（克）=电流强度（安培）×电解时间（小时）×电化当量（克/安培·小时）

铜电化当量=1.186克/安培·小时

八、铜电解液几个技术条件控制

控制方法：
1、加强电解铜的标准化作业，为电解提供合格的阳极板。
2、加强电解工序的标准化作业。
3、有配套的工艺措施：净液工序（定时、定量抽取电解液净化）

九、电解工序的技术条件控制进行介绍

1.电解液的温度控制

温度的控制对电解过程的影响至关重要，温度升高，电解液的粘稠度下降;电解液的电阻下降，从而使槽电压下降，电耗液就降低了；铜离子扩散能力加强，阴极附近的铜离子贫化几率也就减小了。但是过高的温度会使添加剂的分解加快,CU+歧化反应发生的可能性升高，加重了铜的损失;电解液的蒸发量加大，会导致劳动条件恶化，能耗上升。

2.流量的控制

（1）不断地循环流动，以保证电解液的温度、流量均匀。
（2）电解液流量的选择要根据设计选定的循环方式、电流密度、电解槽容积来确定。其中电流密度和电解液的流量是正相关的关系。

电解液中CU2+浓度、温度、流量都与电流密度有一个合适的配比，一般在满足CU2+浓度均匀的条件下，尽量降低流量，但随着电流密度的升高，应适当提高电流密度。拿捏好这个关系是搞好生产的重要条件。

操作人员按工艺要求控制好流量，在平时测温时观察槽内流量，对个别温度异常槽进行调整。

3.电流密度

电流密度大于300A/m2，是高电流密度的铜电解，一般永久不锈钢电解工艺选择这个范围的电流密度。它是影响铜电解生产的重要技术经济指标之一：

A、影响阴极铜沉积物结垢和性质的重要因素，若电流密度低，产生的细粒、粘附的阴极沉积物。若电流密度升高，产生粗粒、不粘附、多孔的阴极沉积物。电流密度太高就会导致阳极钝化。

B、电流决定了电解的生产能力和劳动生产率。在不增加设备条件的情况下，提高电流密度能增加生产量及生产率。提高电流密度能适当减少电解槽的建设数量，降低成本。

4、电解液的循环

电解液必须不断地循环流通，以保持电解槽内电解液温度均匀，浓度均匀。电解液循环速度主要取决于循环方式、电流密度、电解槽容积、阳极成分等。电流密度高时，应采用较大的循环速度。当电流密度为300A/m2时，电解槽的流量要保持在每分每槽35升左右。

电解液在循环系统中个部分的体积控制标准:

1.循环槽：1.5～2.3m
2.电解槽：2.5~3m

下表为电解液成分及技术条件控制参数列表

『本文转载自网络,版权归原作者所有,如有侵权请联系删除』

本站资讯文章系编辑转载，转载目的在于传递更多信息，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责。如涉及作品内容、版权和其它问题，请在30日内与本站联系，我们将在第一时间删除内容！
[声明]本站文章版权归原作者所有内容为作者个人观点本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。
本站拥有对此声明的最终解释权。

收藏邀请

上一篇：PCB上游铜箔、玻纤上半年获利升温

下一篇：留住台积3奈米台湾先除四障碍

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

铜电解——电流效率的测定

最新文章

热门文章

推荐内容 /1