阳极铜

冶金术语

阳极铜俗称“粗铜”。是以铜精矿为原料熔炼的铜中间产品，一般含铜量98%～99%，为电解法生产阴极铜的原料。

产品简介

废杂铜的利用途径有两种：一是经过熔炼之后生产电解铜：二是直接利用，即直接利用分类后的废杂铜生产铜材或合金产品。重点关注熔炼过程。

再生铜(由于磨损、破裂或弃置等原因，铜和铜合金艺术品失去了原有的价值，在这种情况下可以将它们再熔融以回收铜)熔炼生产技术路线主要有以下几个流程：

①原料的预处理：根据不同原料主要有分选、废弃设备的解体等。

②火法熔炼：将废铜经火法熔炼成粗铜和阳极铜，然后再电解精炼成阴极铜。按废料组分不同，可采用一段法、二段法和三段法三种流程。

③电解：阳极铜通过电解精炼生产阴极铜。

阳极铜俗称“粗铜”。是以铜精矿为原料熔炼的铜中间产品，一般含铜量98%～99%，为电解法生产阴极铜的原料，粗铜经过熔炼形成再生铜。

世界上有阳极铜冶炼厂约100座，生产能力约1000万吨，世界阳极铜的进出口贸易量约200万吨。中国是世界上重要的阳极铜进口国。

阳极铜的分析

分析要求

阳极铜系由粗铜经火法精炼而成。其中大部分杂质已经除去，它的成分含铜约为98.50~99.20%，杂质含量的比例很少。在生产中如果能严格控制阳极铜一定的含杂量，则进行电解时，就能得到较好的经济效果和质量较高的产品。·

取样

阳极铜的取样可分为两种：一种是在铸板时取样广自开始铸板到铸完时为止，分头中尾取三个样品，先单独分析含铜，再混合后分析其含杂质；另一种是分批取样，每一批阳极约100块左右，进行间隔取样，混合后分析含铜含杂量。

阳极铜取样层时，取部位也应平均分布在板面各点。取时先除去表面氧化层，然后用磁石吸去粘附的鈇层，混匀后进行分析。

含铜量测定

(1)方法要点

阳极铜用碘量法来测定铜。试样先溶于硝酸，用溴水使可能存在的亚铜离子完全氧化为两价铜离子，加醋酸以调整至一定的pH值(避免铁的干扰)，再用过量的碘化钾使二价铜离子全部故还原为亚铜化合物，并释出游离碘

然后，用硫代硫酸纳标准液滴定释出的碘，从而算出铜的成分

为了使滴定格点变色清晰，采用加入少量醋酸铅的方法。

试剂：硝酸(比重1：42)、氢氧化铵、醋酸、饱和溴水、淀粉溶液(0.5%)、硫氰化钾溶液(10%)、碘化钾溶液(30%)、醋酸铅溶液(1%)、硫代硫酸钠标准液(0.1N) ；

制备：取24.8克试剂纯硫代硫酸钠，溶解在少量水中，加入0.01克碘化汞(如有混浊应该过滤)，移入1000毫升容量瓶中，稀释到刻度，振荡均匀。

标定：称取电解铜(含Cu 99.97%)，按照下面同样操作步骤，进行滴定；并计算每毫升硫代硫酸钠标准溶液(0.1IN)相当铜的克数。K=电解钢样品重量/耗用标准液毫升数。

分析步骤：(1)称取阳极铜屑0.3000～0.3012克(称准到0.0001克)，放入390毫升锥形烧瓶中。

(2)加硝酸5毫升，加热溶解，蒸发到约为2毫升左右(不得干涸)。

(3)滴加饱和溴水，到溶液微带黄绿色，加热赶去过剩的溴。

(4)加水15～20毫升，用氢氧化铵中和，到溶液呈深蓝龟。

(5)加热赶去过量氢氧化铵，到瓶边有少凰氧化铜(棕色)出现，加入醋酸6毫升；摇匀，必要时微加温，冷却到室温，加入醋酸铅(1%)4~6滴。 ·

(6)加入碘化钾溶液(30%)10毫升，用硫代硫酸钠标准液(0.1N)滴定到变成淡黄色时，加入淀粉溶液(0.5%)3～6毫升，以硫代硫酸钠标准液滴定到淡紫色。

(7)加入硫氰化钾(10%)10毫升，再滴定到微黄色．

计算方法：

式中，——耗用硫代硫甲钠标准液毫升数；

——每毫升硫代硫酸钠标准液相当锏的克数；

——样品重量。

阳极铜电解

阳极铜经过电解精炼，生产出电气工业所需要的高纯铜，并回收阳极中含有的贵金属以及副产品镍、铋、硒和碲等。世界银产量有近75%是铜和铅精炼的副产品，而很多贵金属是从贵金属含量很低的矿石中回收的。

电解精炼的原料是粗铜。粗铜经火法精炼除去了大部分硫和氧，以及少量重金属。跟据实际操作情况，把火法精炼的铜铸成重159～270公斤，70 x 40×7.5厘米～90×90×3.75厘米的阳极。阳极含铜约99.4%，杂质总量约0.6%。

电解生产用的阴极始极片，是在种板槽中用经过特殊抛光并涂油的种板沉积产生的纯铜薄片，重3.64～5.91公斤，厚1.56毫米。阴极的长和宽比阳极大2.5～5厘米。

最普通的电解槽是由混凝土制造的，内部衬铅、沥青、树脂或塑料，防止电解液腐蚀。

电解槽尺寸为3.39×1.07×1.14米，其中装有放阳极和阴极的支架，可放38个阳极，39个阴极。38个阳极为一组，39个阴极为一组，阳极和阴极按预先定好的距离排放，阳极中心距为8.75～3.75厘米，每两个阳极之间的中心放一个阴极。阳极支架两端各放一个阴极，每个阳极供给两个阴极的铜离子，经过14天电解，取出阴极时，阴极1.25厘米厚，重达113．6公斤。电解28天后，阳极重量减少到原来重量的8～15%。取出残极，经过洗涤，再返回阳极炉重熔，铸成新阳极。

理论上，电解液含40克/升，200克/升，它仅作为反应介质，溶液中铜离子浓度不变。然而，在生产中，铜离子浓度将增加，一般是在电解系统中采用几个脱锸槽，用不溶铅阳极和铜阴极析出过量的铜离子，保持电解液中铜离子浓度在所要求的水平。电解液的循环也很必要。通常电解液从电解槽底加入，从电解槽上部流出，以实现循环。这种循环减少了电解液分层的趋势，这是由于阳极铜进入电解液中，电解液被比重大的硫酸铜饱和，硫酸铜将趋向下沉。与此同时，在阴极上铜从溶液中析出，留下比重小的稀硫酸溶液，它将上升。因此，应连续混合，以免电解液分层而严重地妨碍生产顺利进行。

为了使电解液中镍和砷等主要杂质积累量不超过允许极限，还要定期抽出足够的电解液净化，因为电解液中可溶杂质直接影响阴极产品的纯度。一般采用三个串联的电解槽净化电解液。净化槽采用铅阳极和铜阴极。第一个槽产出质量好的阴极铜，第二个槽产出压量较差的铜，送阳极熔炉化，第三个槽产出含砷高的低品位沉积物，返回熔炼厂。

脱铜溶液主要由硫酸镍和硫酸组成，在铅蒸发器中浓缩6~7小时，直到硫酸浓度达到1000克/升为止。冷却时，镍以无水粗硫酸镍沉淀，过滤除去。净化过的酸性溶液返回电解车间。

一般用于铜电解精炼的电解槽都采用复联法布置。其阳极间距很小，以保持槽电压最小，平均槽电压为0.25伏。阴极电流密度为177.6～222安/平米，电流效率达90%以上。电流强度遵守法拉第定律，从而100%电流效率，1安培小时可沉积1.186克铜(铜是二价互属)。

循环电解液在蒸汽加热池内加热到60℃，然后，用泵提升到高位槽，由高位槽自流循环到每个电解槽，流速为9～18升/分。在电解槽上部抽出循环电解液，在电解槽底部加入新电解液，阳极泥沉降与电解液流动方向相反，溶液的向上流动不足以影响不溶阳极成分的正常向下沉降而汇集在电解槽底部。除了加热可提高电解槽效率外，还需加少量胶和盐。加胶可提高阴极铜质量，加入量通常为45.5克/吨阴极铜。氯化物浓度保持0.012~0.03克/升，就能将溶液中的银、铋或锑都沉淀出来。

阴极铜可以直接切开出售，用于制造合金，或者在直流电弧炉炉内或反射炉内熔化，铸成符合要求线锭、铸锭、方坯或扁锭出售。最好用电炉，因为不像反射炉那样燃料燃烧污染，不需要吹炼，插木还原，不必造渣除去这种污染物。熔炼炉旁边的倾斜炉内有木炭覆盖层，以防氧化。含 99.98%的精铜铸入水平旋转圆形铸锭机的模中。如果需要，也可以得到含氧0.03%的紫铜，即在熔炼和铸锭阶段，把空气吹入熔体内，使其达到含0.9%，然后用插木还原法将熔体的含氧量降到0.03%。

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