电解是从矿石中提取有金属的主要方法，是大多数有金属生产的必要工序。对于铜而言，电解主要有常规电解法、周期反向电流电解法和永久性阴极板电解法。常规电解法包括阳极加工、始极片生产和制作、装槽、灌液、通电电解、出槽等工序；永久性阴极板电解法包括阳极加工、装槽、灌液、通电电解、出槽、清洗阴极并剥下成品电铜等工序。铜电解车间的设计一般包括技术经济指标的选择和论证、冶金计算、电解液净化及硫酸盐生产、主要及附属设备计算、车间配置及管理、投资估算、安全，环保与防腐等内容。完成电解过程使用的主体设备为电解槽，由长方形槽体和附设的供液管、排液斗、出液斗的液面调节堰板等组成。 1 铜电解精炼的方法战术防身笔
铜的生产主要视含铜矿石成分及品位而定。电解分为电解精炼(电解)和电解沉积(电积)。电解精炼采用可溶性阳极，以火法冶金炼制的粗金属作为阳极进行电解，通过选择性的阳极溶解及阴极沉积，达到分离粗金属中杂质和提纯金属的目的；电解沉积采用不溶性阳极，使经过浸出、净化的电解液中待沉积的金属离子在阴极上还原析出，制得纯金属。因此，电解精炼 是火法冶金工艺提取高纯有金属的最后精炼工序，而电解沉积则是湿法冶金的最后精炼工序。目前，在纯铜的生产中，大约有80%的铜采用硫化物矿石通过电解法制取，另有20%的铜采用低品位氧化铜矿通过电积法制取。
(1) 常规电解精炼法
常规电解精炼法自19世纪末用于工业生产以来，已成为目前应用最广的一种方法。在实际生产中，首先是在种板槽中用火法精炼获得的粗铜作为阳极，用钛母板作为阴极，通以一定电流密度的直流电，使阳极铜发生电化学溶解，并在钛母板上析出0.5~1.0mm厚度的纯铜薄片，称为种板。将其从母板上剥离下来后，经过整平、压纹，再与导电棒、吊耳装配成阴极板(又称始极片)，即可作为生产槽所用的阴极，称为阴极板。然后，将粗铜阳极板和纯铜阴极板相间地装入盛有电解液的生产电解槽内，通入直流电进行电解精炼，铜在阳极上溶解并迁移至阴极进行电沉积，待沉积到一定质量时将其取出，作为电解铜成品。之后，再在电解槽空位上重新装入新阴极板，使生产过程连续进行。
当阳极板溶解到一定程度时，成为残阳极，简称残极。将其取出，并在其位置上装入新阳极，使生产继续进行。通常一块阳极生产2~3块电解铜，即阳极板的使用周期为阴极板的2~
3倍。阴极周期太长，则金属沉积太重，处理短路时劳动强度太大；阴极板周期太短，则阴极板交替次数多，工作繁重。目前多数工厂的阴极周期为7~10天。
常规电解精炼法的主要优点是操作简单、技术成熟、设备简单、投资少及孔板波纹规整填料见效快。缺点是生产能力不大、电解槽数量多、制作始极片工作量大及厂房占地面积大。
(2) 周期反向电流电解法
传统的电解法，通常电流密度很少超过250 A/m2，即使是在最优的技术条件和最有效的添加剂下也只能将电流密度最高提到300A/m2左右。若进一步提高电流密度，会引起阳极钝化，并使阴极质量恶化。采用周期反向电流技术（PRC）使电极周期地改变极性（即在电解过程中使直流电的方向相反的变化，而不是只有一个恒定的方向），避免了电极表面与电解液之间的浓度差极化，从而可以使电流密度提高到400 A/mlw24-40.52以上。根据生产实践，一般认为350 A/m2的电流密度是周期反向电流电解法自动排焊机的最佳电流密度。高于该值后，电铜的化学组分虽然符合标准，但其表观质量较差。
周期反向电流电解的优点是：因电流密度高，同样的生产规模所需电解槽数及厂房面积均
相应减少，可节省建设投资；处于生产中的铜积压较少，占用流动资金少，投资周转快；特别适用于对常规电解精炼工厂挖掘增产，在已有工厂对电解供电系统作必要改造，即可大幅提高生产能力。缺点是：由于电流密度高，槽电压一般高于常规电解法。此外，电流效率也比常规电解法低，电能消耗要比常规电解法高出30%左右。
(3) 永久性阴极电解精炼法
永久性阴极电解精炼法是20世纪70年代末发展起来的新技术。美国的麦特柯(Metco)工厂率先采用，随后澳大利亚ISA公司的汤斯威尔铜精炼厂改进并完善了这种方法，故又称ISA法。此外，还有加拿大鹰桥公司的永久不锈钢阴极电解KIDD法和奥托昆普公司的永久不锈钢阴极电解OK法。
永久性阴极法的作业过程与常规电解精炼法基本相同，不同的只是免去了始极片的制作，而采用不锈钢作为反复使用的永久性阴极，与之相配套的必然增加阴极铜的剥离机组。
永久性阴极电解精炼法的优点是：永久性不锈钢阴极可以重复使用，从而节省了生产始极片的种板电解槽系统，同时也可省略由始极片、导电棒、吊攀组装的阴极作业；不锈钢阴
极机械强度高，平整光滑，减少了短路现象；提高了自动化程度，采用自动剥离机剥铜，高效、连续、集中，简化了流程，也减少了操作人员的数量；可采用较高电流密度，缩短了阴极周期，金属积压少，流动资金周转加快。缺点是：永久性不锈钢阴极价格昂贵，一次性投资大，总的基建投资略高于常规电解法的投资。
2 铜电解设备的选择
(1) 电解槽材质
目前铜电解槽的材质普遍采用钢筋混凝土槽体。钢筋混凝土电解槽有整列就地捣制二维液相谱、单槽整体预制及预制板拼装式槽体等方式。整列就地捣制施工快、造价低，但检修更换不便，绝缘处理难，易漏电；单槽整体预制搬运、安装、检修、更换方便、绝缘好，漏电少，被大多数电解厂采用；预制板拼装式电解槽搬运、安装、更换方便、造价低、节省车间面积，被国外一些新建电解厂采用。
高频整流器
我国一些电解厂采用过辉绿岩耐酸混凝土单个捣制槽和花岗岩单个整体槽，这些槽耐酸，绝缘较好。但辉绿岩槽易渗漏。花岗岩槽价格贵，运输不便且宜产生暗缝渗漏，仅适合小
型且就地取材的电解厂。上世纪80年代初，芜湖冶炼厂采用无衬里的呋喃树脂混凝土电解槽，主要材料为YJ呋喃树脂液、YJ呋喃树脂混凝土粉、石英砂、石英石。最初为整体捣制槽，后因呋喃树脂固化收缩率较大，又是低粘度树脂，不利于施工，故改为拼装式。呋喃树脂混凝土电解槽机械强度高、耐腐蚀，耐热性能好，遇机械损伤而开裂时维修方便。
(2) 电解槽构造
通常，电解槽由长方形槽体和附设的供液管，排液斗，出液斗液面调节堰板等组成。槽底部通常作成一端向另一端或由两端向中央倾斜，倾斜角度3%左右，最低处开设放液排泥孔，较高处设有清槽用的放液孔。放液排泥孔配有耐酸陶瓷或嵌有橡胶圈的硬铅制作的塞子，防止漏液。此外，在钢筋混凝土槽体底部还开设检修孔，以观察内衬是否破损。钢筋混凝土电解槽壁厚一般为80~120mm。
(3) 电解槽衬里材质
钢筋混凝土电解槽内衬应是造价低廉、耐温、耐腐蚀及电绝缘性能良好的材料，一般为铅和含锑3%~6%铅锑合金板、软聚氯乙烯和玻璃钢。铅衬厚度一般3~5mm；聚氯乙烯衬里
通常为两层，每层厚度约4~5mm；内层塑料衬里一般不整槽铺设，仅在极板落下易被砸破处局部铺设；玻璃钢衬里一般为6~10层，厚度约3~5mm。国内大部分铜电解槽采用衬铅，但在新建电解厂及老厂的改造中已逐渐推广使用聚氯乙烯衬里和玻璃钢衬里。
表9-1 电解槽衬里材质的比较
衬里材质 | 优点 | 缺点 |
铅板 | 施工简单，耐酸，耐高温度性能好 | 价格昂贵，机械性能和电绝缘性能差，易漏电 |
软板聚氯乙烯板 | 施工简单，价格低廉，有优良的绝热和电绝缘性能 | 耐热性能较差，机械性能随温度上升而降低，易老化 |
玻璃钢板 | 绝热，绝缘性能好，耐腐蚀，价格比衬铅低廉 | 树脂材质要求严，施工技术要求高 |
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(4) 电解槽的进出方式
电解槽进出液直接影响槽内铜离子、添加剂及温度在电解槽里的均匀性和金、银的损失。小阳极板电解时，由于电解槽尺寸比较小，一般采用上进液、下出液的循环方式。
随着电解槽的大型化、电极间距的缩小及电流密度的提高，通常的电解槽供排液方式难以适应生产要求，有的工厂采用槽底中央给液，槽上两端排液的供液方式，即在电解槽槽底中央沿槽长度方向设一个给液管，或在槽底两侧设两个平行的给液管，通过沿管均布的小孔给液。排液漏斗安放在槽两端壁上预留的出液口上并与槽内衬连成整体。出液漏斗内设有调节电解液面高度的隔板式三角堰板。三角堰板同时也可观测电解液流量。另一种大型槽供液法为上供液、下排液。即在电解槽一长边的两拐角处各设一供液口，各供一半电解液，在另一长边中央下部设一排液口。供液口来的电解液流呈对角线喷射，由排液口将电解液引向电解槽一端排出，很好地解决了阳极泥上浮的问题。
(5) 铜电解槽的安装
铜电解槽安装在钢筋混凝土横梁上。为防止电解液滴在横梁上造成腐蚀漏电，在横梁上首先铺设厚3~4mm，比横梁每边宽出200~300mm的软聚氯乙烯保护板，然后在槽底四角垫以瓷砖及橡胶板用以绝缘。通常由多个电解槽排成一列，两个相邻电解槽要留20~30mm的
空隙。槽侧壁顶面覆以塑料（或硬橡胶板、瓷板和沥青油毛毡等）垫层，装设槽间导电板、绝缘分隔板以支撑阳极挂耳和阴极导电棒；阴、阳极板按规定的极距均匀相间，悬垂排列。阴极边缘与槽侧壁应保持50~80mm空隙，以便电解液均匀流动和防止极板碰壁；电极下缘至槽底应有200~400mm空间作为阳极泥的沉积用。
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