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杂铜直接电解--

杂铜直接电解

杂铜直接电解--
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废杂铜直接电解精炼电解铜清洁生产工艺新技术

一、概述：
现有废杂铜回收利用工艺存在着工艺流程长、回收率低、投

资大、能耗高、利用水平低、环境污染大等问题，为此，研究开

发无熔炼铸造工序的废杂铜直接电解精炼清洁生产工艺，就成为

一项紧要任务。

废杂铜直接电解精炼电解铜清洁生产工艺是以废杂铜为原

料，将原料放入阳极框架里作为阳极，用永久性不锈钢阴极板或

纯铜薄片作为阴极，用酸性硫酸铜溶液作为电解液进行废杂铜的

直接电解精炼。在电解过程中，阳极上的铜失去两个电子生成-2

价铜离子进入溶液，而贵金属和某些金属不溶，成为阳极泥沉淀

于电解槽底。溶液中的-2价铜离子在阴极上优先析出，而其他

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，电解精练可得到高品位的电解铜，以及

富集有贵金属的阳极泥。

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在铜电解过程中，电解液中铜和杂质含量逐渐增加，添加剂

含量不断积累，而硫酸的含量则逐渐减少，从而使电解液成分偏

离所需的条件控制范围。所以必须定时定量地抽取电解液进行净

化处理，并用等量的新液替换，调整电解液组成；同时也回收有

价金属杂质，以保证电解精练的正常作业。

二、废杂铜直接电解精炼工艺原理：

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++

H2SO4=2H++

H2O=H++OH-

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在未通电时，上述反应处于动态平衡。但是直流电通过电极

和溶液的情况下，各种离子作定向运动，在阳极上可能发生下列

反应：

Cu-2e=Cu2+=+0.34V

H2O-2e=1/2O2+2H+=+1.23V

-2e=SO2+1/2O2=+2.42V

H2O和的标准电位很大，在正常的情况下，它们不可能在

铜阳极上发生放电作用。

此外，氧的析出还具有相当大的超电压（25℃时，若电流密

度为200A/m2,则氧在铜上析出的超电压为0.605V）。因此，在

铜电解精炼过程中不可能发生氧的析出，只有当铜离子的浓度达

到极高或电解槽内阳极严重钝化，使槽电压升高到1.7V以上时

才可能有氧在阳极上放出。至于离的放电反应，因为其电位更

正，故在铜电解精炼过程中是不能进行的。

Fe、Ni、Pb、As、Sb等比Cu更负电性的金属，它们从阳

极上溶解进入溶液。贵金属的电位更正不溶解，而进入阳极泥。

在阴极上可能发生下列反应：

Cu2++2e=Cu=+0.34V

2H++2e=H2=0V

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铜的析出电位较氢为正，加之氢在铜上析出的超电压值又很

大（当25℃及电流密度为100A/m2时，电压为0.584V），故
只有当阴极附近的电解液中铜离子浓度极低，并由于电流密度过

高而发生严重的浓差极化时在阴极上才可能析出氢气。

综合上述：废杂铜直接电解精炼过程，是在直流电的作用下，

铜在阳极上以二价的形态溶解，而二价铜在阴极上以金属的形态

析出的过程。在电解过程中应保持稳定的操作条件以得到高品位

的电解铜。

三、废杂铜直接电解精炼工艺：

废杂铜的电解精炼采用框式阳极、永久性不锈钢阴极板或以

电解产出的薄铜片（始极片）作为阴极，以硫酸铜和硫酸的水溶

液作电解液。在直流电的作用下，阳极铜电化学溶解，纯铜在阴

极上沉积，杂质则进入阳极泥和电解液中，从而实现了铜与杂质

的分离。

电解精炼所用的电解液为含硫酸铜的硫酸水溶液。这种溶液

导电性好，发挥性小，且比较稳定，使电解过程可以在较高的温

度和酸度下进行。另外，硫酸铜的分解电压较低，砷、锑、铅等

在硫酸溶液中能生成难溶化合物，因而杂质对阴极质量的影响相

对较小，而且贵金属在硫酸溶液中也能得到叫完全的分离。这些

都使得以硫酸溶液作为铜电解液，比采用其他溶液如盐酸溶液、

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硝酸溶液、氨盐溶液等具有较大的优越性。一般含铜40～50ｇ

/L，含游离硫酸180～210g/L。

电解液由循环槽经电解液循环泵泵至板式换热器，加热至一

定温度以稳定的流量供到各电解槽。随着电解的进行，电解槽中

电解液成分、添加剂、温度等将会发生变化。为了稳定电解条件，

必须将一部分电解液从电解槽放出，同时补充等量的新电解液，

实现电解液的循环。电解液的循环方式采用电解液与阴极板板面

平行的循环，即采用槽底中央进液、槽上一端出液的新“下进上

出”循环方式。根据电解液中杂质的情况，抽取部分电解液进行

脱铜、脱杂处理，保证电