阳极铜

阳极铜分析要求

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，它的成分含钢约为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。·

阳极铜取样

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。

阳极铜含铜量测定

(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，

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，以及少最重金属。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

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

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。

从铜阳极泥中综合回收金、银等有价组分的过程，为现代铜电解精炼流程的重要组成部分。铜阳极泥来自粗铜火法精炼未除去的部分杂质，这些杂质随火法精炼铜的浇铸而进入阳极板。电性比铜正的金、银等杂质，电解时不发生电化学溶解，而成泥状沉积于电解槽底。其产率一般为阳极板的0.2%～0.8%。阳极泥中各种有价组分的含量和存在形态，随阳极铜的组成和电解工艺而异。阳极泥化学组成见表。工艺流程 阳极泥处理工艺一般分为火法流程、选冶联合流程、全湿法或以湿法为主的流程三种。

阳极泥火法流程

最早采用的工艺流程。阳极泥经过脱铜、脱硒后，进行贵铅熔炼和氯化熔炼产出合质金。合质金再经银电解、金电解得到成品金、成品银。此工艺流程较成熟、处理能力大、对原料适应性强，但生产周期长，金银直收率低，铅害严重。日本佐贺关冶炼厂、加拿大铜精炼公司(Canadian Copper RefinerL_td.)和中国的沈阳冶炼厂、上海冶炼厂采用此工艺流程。

阳极泥选冶联合流程

铜阳极泥经低温氧化焙烧、脱铜脱硒后，浮选出银精矿，银精矿经熔炼产出合质金，合质金再经电解得到金、银产品。用浮选法取代传统工艺中的贵铅熔炼和氧化精炼，可基本消除烟害，并提高金、银直收率。但浮选前需经预处理，尾矿含金、银也较高。此工艺流程于1974年首先为日本大坂精炼厂采用，20世纪70年代初中国的云南冶炼厂和芜湖冶炼厂相继采用。

阳极泥全湿法或以湿法为主的流程

湿法流程与其他流程相比，具有生产周期短、金属直收率高、呆滞料少和污染环境不严重等优点，获得较快发展。这种流程生产规模可大可小，易于连续化和自动化，已引起广泛重视。流程中多以硫酸化焙烧蒸硒-浸出铜银-氯化分金为主流程，产出金、银用化学法净化，可省去金、银电解作业。各种湿法流程大同小异，只是在分银提银作业中因厂而异，有的在硫酸化焙烧浸出铜银后，用铜板置换产出粗银粉；有的在亚硫酸钠或氨浸出氯化银后，用甲醛、二氧化硫还原制取银。中国的富春江冶炼厂、邵武冶炼厂采用湿法流程。 2100433B

圆盘浇铸机是国内外被广泛采用的铜阳极板浇铸设备，结构类型多种多样。取板机是其重要组成部分，也是圆盘浇铸机的核心机构，主要完成铜阳极板的提取、落板、冷却和集中运输工作。它的运转可靠性、稳定性、安全性直接涉及到铜阳极板浇铸生产过程的连贯性，特别是如果出现运转故障就会对回转阳极炉浇铸系统流程的工艺过程造成很大的负面影响，导致回转阳极炉能耗增大，工人操作强度加大．甚至出现死炉现象。

本设计取板机是应用在冶炼厂铜熔炼车间马耳他传动机构的圆盘浇铸机组中，该机组与75吨回转阳极炉配套使用处理杂铜，所取的铜阳极板是冶炼厂生产的小阳极板，所以设计中需要充分考虑到：设备要面对恶劣的生产环境，完成自动化程度高的动作；对于浇铸的小阳极板存在的飞边、毛刺、板耳厚度不均等现象需具备较强的适应性；能够避免圆盘本体停车定位不精确时出现的取板困难现象；保证设备便于维修和提取阳极板板耳不易变形、拉长等因素。为此，本设计作了充分的考虑，完全从提高取板产出能力，提高自动控制程度，实现取板过程简洁化，运转平稳、可靠，设备易于维护、造价低，相对占地面积小等方面进行详细设计。

目前国内使用的铜阳极板取板机结构形式很多，各企业根据自己的工艺配置选用适合的阳极板取板冷却方式，虽然都达到了阳极板的取板和冷却功能，但是其效能还是存在比较大的差异。

1、取板机的主要组成

为了实现铜阳极板的正常工作，完成取板、落板、冷却和运输排放的动作，我们研究了回转阳极炉浇铸特点和浇铸出铜阳极板的物理特性后，参考有关单位的使用经验基础上，设计的冶炼厂铜熔炼车间小铜阳极板取板机主要由6部分组成，其结构分别是：冷却水槽、龙门回转臂、抱耳提取装置、推板装置、排板传动装置以及冷却水回水管道等。

具体结构组成见图1。

取板机在生产过程中应特别注意浇铸的阳极板两侧边及板耳不应有过多的“飞边毛刺”，板耳不应浇的过细，过短，否则取板机将不能顺利取板；另外，生产中时刻注意链条的松紧度，防止链条脱链，同时要检查各工作缸的工作状态，谨防出安全事故。

2、主要技术参数

冶炼厂铜熔炼车间浇铸的小铜阳极板重量为220kg，铜阳极板板耳（羊耳）为配合电解要求，采用一只板耳短小、垂直偏高，另一只板耳较长、耳根部垂直偏低，即铜阳极板两只板耳高度不同。因此在设计中我们不但要考虑取板机的提取能力和排板输送能力，还要考虑落板后板身的平稳性和板耳在排板链条上的搭接程度，同时要考虑板耳的长度和高度不同造成的取板偏心问题。实际设计中，对于这些问题我们充分研究并全部加以解决。

设计的具体参数性能见表。

3、液压原理

本设计中我们只考虑了取板机的动作控制部分，预留出油路接口与冶炼厂铜熔炼车间液压站配接。该液压系统的原理设计，基本采用进油节流调速回路，减小了由于不同执行机构负载的变化造成的管路油压脉动对其它执行机构的影响，使机构运行平稳。液压元件行程控制采用电磁换向阀，通过监测信号反馈到控制中心实现液压回路的运动控制，流量根据具体负载值、执行元件速度而定，从而得到回路所需要的液体流量，控制执行机构的加速度或减速度。

液压原理见图。