周楠
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【摘 要】阐述了铜电解极间短路所带来的负面影响,结合生产实践和理论分析,对极间短路进行追踪,确定极间短路形成的原因,采取了提高装槽质量,优化槽体设备,在生产管理中加大极间短路的检查与处理力度,有效降低了传统法的极间短路率,减少阴极铜粒子的生成,阴极铜的电流效率与质量得到保障.%This paper expounds the copper electrolysis electrode negative impact brought by the short circuit. Combined with production practice and theory analysis,tracking the short circuit, determining the cause of the formation of interpolar short circuit, the quality of installed slot is improved,the electrolytic celland equipment are optimized. The examination and treatmentof electrode short circuit in the production management are intensified, the electrode short circuit rate of traditional method is reduced effectively, and the produced of cathode copper particles is decreased, current efficiency and quality of cathode copper are guaranteed. 【期刊名称】《铜业工程》
【年(卷),期】润滑油回收2018(000)002
【总页数】5页(P63-67)
【关键词】极间短路;装槽质量;阴极铜粒子;槽体;电流效率
【作 者】周楠
【作者单位】江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂,江西 贵溪 335424
【正文语种】中 文
【中图分类】医院用筋膜仪TF811
1 引言
阴极铜质量的稳定关系到品牌形象，体现企业的技术管理水平，为了应对国内外铜市场的需求和竞争，提升贵溪冶炼厂的阴极铜质量和电解技术水平，该厂铜电解车间通过多年的摸索和创新，寻求更高的工艺水平，不断改善优化生产控制技术。
电流效率和阴极铜物理规格合格率作为铜电解车间的主要考核指标，一直是衡量阴极铜质量和主要经济技术指标的重要依据。电流效率的计算公式如下：
式中：η为电流效率（%）；M为实际析出阴极铜质量（t）；q为金属的电化学当量，对于二价铜是 1.18548（g·A-1·h-1）；I为电流强度（A）；t为析出时间（h）；n—槽数（个）。
当发生极间短路时，由欧姆定律可知，由于电路导线的电阻很小，短路处的电流则会非常的大，其它区域甚至该槽其它极板通过的电流减少，实际产铜量则会降低，代入公式（1）综合分析，电流效率随之下降。
阴极铜板面析出大面积粗糙结晶和结粒会诱发极间短路，严重影响阴极铜物理规格合格率，进而影响阴极铜质量。所以在实际生产当中，应尽量有效地控制极间短路的形成。
2 极间短路影响因素分析
2.1 极板因素
对于贵溪冶炼厂电解车间一系列而言，采用大极板传统电解技术，始极片的宽度与长度相应的增加，导致板面易于变形，造成阴极与阳极间的距离不等，使阳极溶解不均，严重时造成阴、阳极间短路。阳极的物理规格不好，有鼓泡隆起或者飞边毛刺，始极片弯曲、卷角，都会导致阴极铜长粒子形成短路，最终影响阴极铜质量。所以，对阴、阳极的质量应有严格的要求。通过增加始极片的厚度，可以增加其刚性，有利于提高垂直度，始极片的厚度与种板槽的电流密度和析出时间有关，其关系式为［1］：
式中：δ 为始极片的厚度（mm）；q为金属的电化学当量，对于二价铜是1.18548（g·A-1·h-1）；Dk为阴极电流密度（A/m2）；t为析出时间（h）。
2.2 原料结构变化
传统法电解是一个以矿铜阳极为主的生产工艺，为了满足日益增长的生产需求，杂铜原料大量进入生产流程。杂铜阳极在电解的过程中，阳极溶解面易产生轻质阳极泥并悬浮在电解液中，吸附其他化合物或胶体物质而形成漂浮阳极泥。实践证明，当Sb（Ⅲ）、Bi（Ⅲ）浓度大于0.5g/L时，电解液中易生成这类很细小的SbAsO4、BiAsO4漂浮阳极泥［2］。漂浮阳极泥会机械粘附于阴极铜表面或夹杂于铜晶粒之间，形成阴极铜粒子，造成固定篮球架
短路。
2.3 极间距离
太阳能广告灯箱极间距离通常以槽内相邻阴极或者阳极中心之间的距离来表示。极间距与电解液电压降的关系式如下［3］ ：
式中：E为电解液电压降（V）；Dk为阴极电流密度（A/m2）；ρ为电解液电阻率（Ω·m）；L为极间距（m）。
由上式可知，适当缩短极间距，不仅能降低电解液电压降，从而降低吨铜的电能单耗，而且在电解槽的尺寸是固定的情况下，极间距的缩短还可以增加电解槽内极板数量，从而提高设备的生产效率。然而极距的缩短会使极间的短路接触机会增多，引起电流效率的下降。因此，极间距的缩短是对阴阳极板的加工精度和垂直度提出了更加严格的要求，也对装槽质量和精细化管理要求也更高。表1列举了一些国内外一些工厂在不同工艺条件下的极间距的数据参考。
表1 国内外一些工厂的极间距数据对比极间距/m m工厂名称 工艺 电流密度/(A/m 2)阴极
周期/天日本东予第一电解 传统 2 7 0 1 0 1 0 5日本东予第二电解 I S A 2 7 6 9 9 5日本东予西原电解 传统 2 6 9 1 0+1 1 1 0 5日本直岛 传统 2 6 5 1 1+1 2 9 7韩国温山第一电解 K I D D 3 0 8 7 9 8韩国温山第二电解 K I D D 3 1 6 7 9 8中国贵冶一系列 传统 2 8 0 1 1 1 0 5中国贵冶二系列 I S A 3 0 2 1 0 1 0 0中国贵冶三系列 I S A 3 2 0 1 0+9 1 0 0
2.4 电流密度
适当的提高电流密度可以在基本上不增加设备的条件下，加速电解过程的进行和减缩设备的容量，从而提高劳动生产效率和阴极铜产量［4］。当选择较高的电流密度生产时，在晶体生产以后不久，靠近晶体部分的电解液就会发生贫化现象，所得沉积物呈现松软和海绵状，造成阴极铜表面粗糙，易于粘附悬浮的阳极泥粒子而形成短路。同时，当工艺技术条件控制不当，高电流密度亦容易引起阴极铜表面的树枝状结晶、凸瘤、粒子等析出物，使得极间短路现象显著增加，从而引起电流效率的下降。所以从工厂的生产效益出发，采用较高的电流密度生产时，需综合考虑生产过程中其他诸多因素的影响。
2.5 电解液因素
电解液的各项工艺技术条件应视实际生产过程中的综合因素而灵活掌控。添加剂对于铜电解精炼来说是必不可少的，它可以增强阴极极化作用，增大阴极超电势，使得结晶更加致密、光滑［5］。电解液的温度、循环量、铜酸浓度等工艺参数皆与电流密度的大小有着相互密切的联系。离子扩散速度随温度的升高而加快，扩散速度加快将使阴极铜附近溶液不易产生贫化层，从而防止铜在阴极上析出粗糙而产生短路。维持一定的电解液循环量，可保持电解槽内电解液温度、铜酸浓度均匀，减少浓差极化。但是循环速度过快不仅会使得阳极泥不易沉降，而且会导致阴极铜结晶粗糙，这些情况都会恶化阴极铜质量和生长粒子。电解液的铜酸含量不断上升和下降都是不希望的现象。铜酸浓度较低时阴极上会形成海绵状粗糙结晶且杂质As、Sb、Bi在阴极上会有析出的危险，铜酸浓度较高时硫酸铜便有可能因为过饱和而从溶液中结晶析出。调整铜酸浓度值所起到的缓冲作用，对于控制阴极铜结晶过程具有极其重要的意义。
2.6 装槽质量
为提高阴极铜质量控制水平，贵溪冶炼厂电解车间提出了初始短路率的概念。它是进入通电生产状态后的电解铜在第二天槽组的阴极铜短路数占通电生产第二天阴极铜总块数的百
pe打包带分比。初始短路率可以直接反应出装槽质量的高低，对极板的整形、电解液成分、生产工艺设备、出装槽员工的操作技术水平等等有着综合的体现。较低的初始短路率是阴极铜质量在整个电解生产周期里的第一步保障，也是提高电流效率的重要因素。
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