• 电解铜
  • 电解铜

电解铜

所属分类: 电镀硬料 | 发布日期:2022-04-27 04:04:13

电解铜:将粗铜(含铜99%)预先制成厚板作为阳极,纯铜制成薄片作阴极,以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液。通电后,铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动,到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜(亦称电解铜)。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子(Zn和Fe)。由于这些离子与铜离子相比不易析出,所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阴极上析出。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。 这样生产出来的铜板,称为“电解铜”,质量极高,可以用来制作电气产品。

产品详情

电解铜将粗铜(含铜99%)预先制成厚板作为阳极,纯铜制成薄片作阴极,以硫酸和硫酸铜的混合液作为电解液。通电后,铜从阳极溶解成铜离子(Cu)向阴极移动,到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜(亦称电解铜)。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子(Zn和Fe)。由于这些离子与铜离子相比不易析出,所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阴极上析出。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。 这样生产出来的铜板,称为“电解铜”,质量极高,可以用来制作电气产品。

中文名 电解铜

外文名 Electrolytic copper

性    质 铜制品

用    途 用来制作电气产品

学    科 冶金

化学反应

把电解铜再进一步加工,可制作成为极细的电解铜粉。

铜电解精炼的原理如下:

阳极反应:Cu — 2e- = Cu2+

Me — 2e-= Me2+

H2O — 2e- = 2H+ + 1/2O2

SO4 2- — 2e- = SO3 + 1/2O2

式中Me代表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。H2O和SO4 2-失去电子的反应由于其电位比铜正,故在正常情况下不会发生。贵金属的电位更正,不溶解,而进入阳极泥。

阴极反应:Cu2+ + 2e = Cu

2H+ + 2e- = H2

Me2+ + 2e- = Me

在这些反应中,具有标准电位比铜正、浓度高的金属离子才可能在阴极上被还原,但它们在阳极不溶解,因此只有铜离子还原是阴极反应的主要反应。 [1]

原材料编辑 播报

⑴铜精矿

在自然界中自然铜存量极少,一般多以金属共生矿的形态存在。铜矿石中常伴生有多种重金属和稀有金属,如金、银、砷、锑、铋、硒、铅、碲、钴、镍、钼等。根据铜化合物的性质,铜矿物可分为自然铜、硫化矿和氧化矿三种类型,主要以硫化矿和氧化矿,特别是硫化矿分布最广,世界铜产量的90%左右来自硫化矿。铜矿石经过选矿富集获得精矿,常见为褐色、灰色、黑褐色、黄绿色,成粉状,粒度一般小于0.074mm。含铜量13-30%,按行业标准YS/T318-1997《铜精矿》的规定,其化学成分和产品分类如表1。

⑵未精炼铜

按国家标准GB/T11086-1989《铜及铜合金术语》规定,未精炼铜包括冰铜、黑铜、沉淀铜和粗铜。冰铜主要由硫化亚铜和硫化亚铁组成的中间产品,黑铜通常用鼓风炉熔炼废杂铜或氧化铜矿石而产生的含杂质较多的铜,铜含量一般为60%-85%。沉淀铜通常用铁从含铜的溶液中置换,沉淀而获得的铜和氧化铜的不纯混合物,干量计算铜含量一般约50%-85%。粗铜是用转炉吹炼冰铜而产生的纯度不高的铜,粗铜中铜的含量一般约为98%,本标准中规定的未精炼铜,主要指的是粗铜。粗铜按行业标准YS/T70-1993《粗铜》的规定,按化学成分分为三个品级。

(3)铜废碎料

铜废碎料涉及的范围较广,包括紫铜、黄铜、青铜、白铜的废杂料,本标准规定的铜废碎料仅指紫杂铜。紫杂铜为铜制品所产生的各类废料、废件。如废旧电缆、紫铜管、棒、板、块、带及带薄镀层的上述材料和其它非合金类铜废料等。有以下5种分类及规格:

第1类:

(a)紫铜管、棒、板、块、带,表面干净,无油泥和其它沾附、夹杂。

(b)各种裸铜线、短线和其它纯铜废料。

第2类:

(a)1类铜废料中混有纸屑、各种绝缘材料、少量油泥、锈垢、杂物,但重量必须小于1%。

(b)直径0.3mm以上的漆包线,无污物和杂物。

第3类:各种报废的纯铜或有薄镀锌层的纯铜电器开关,零部件。

第4类:

(a)直径0.1-0.3mm的漆包线。

(b)有油泥或少量其它夹杂的漆包线。

(c)干净、发脆的火烧线。

第5类:各种纯铜水箱、蒸发器、热交换器具、但其内部不得有充填物,只允许有少量自然形成的水垢。 [1]

阴极铜

阴极铜的品质要求:铜精矿由电解精炼法或电解沉积法生产得到阴极铜。按国标GB/T467-1997《阴极铜》的规定,阴极铜按化学成分分为高纯阴极铜(Cu-CATH-1)和标准阴极铜(Cu-CATH-2)和两个牌号。阴极铜的试验方法:高纯阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB/T13293-1991《高纯阳极铜化学分析方法》的规定进行,标准阴极铜化学成分的仲裁分析方法按GB/T5121-1996《铜及铜合金化学分析方法》的规定进行。表面质量用目视检测。 [1]

加工方法

铜的冶炼方法可分为两类:火法冶金和湿法冶金。世界上精铜产量的85%以上是用火法冶金从硫化铜精矿和再生铜中回收的,湿法冶金生产的精铜只占15%左右。

⑴火法冶金

火法炼铜的方法很多,主要有:鼓风炉熔炼、反射炉熔炼、闪速熔炼、电炉熔炼等。从以上炼铜的工艺流程图看出:硫化铜精矿(含铜量为13%-30%)可以采用几种不同的冶金方法进行熔炼,得到冰铜,再经过转炉吹炼得到含铜大于97.5%的粗铜,因粗铜的质量仍满足不了工业用铜的要求,必须精炼后得到的精铜要求含铜99.95%以上。在硫化铜精矿冶炼的过程中同时还可以回收硫、金、银、锑、铋、镍、硒等有价元素在中国,从铜精矿中提取金属铜,主要采用火法冶金的方法,比较先进的就是闪速熔炼,其产量占全国产铜量的30%以上。由于能耗低,规模大,能有效控制环境污染等优点。这一冶炼技术正在炼铜工业上得到日益发展。闪速熔炼根据不同炉型的工作原理可分为两种类型:Outokumpu闪速熔炼、InCo闪速熔炼。

⑵湿法冶金

湿法冶金在许多情况下与火法相配合的。其过程的主要化学反应是在水溶液中进行的。铜(锌)矿物预先通过氧化或硫酸焙烧,转变可溶状态,然后再进行浸出、净化电积、以提取电解铜。通常有RLE法、常压氨浸出法(阿比特法)、高压氨浸出法、细菌浸出法等。从焙烧→浸出→净化→电积,简称RLE法。其生产流程,湿法冶金主要适用从低品位氧化矿、废矿堆及浮选尾矿中提取金属铜。

线路板生产过程产生大量的蚀刻液,该液中含有铜(铜含量约为120-140g/l)、氨水及氯化铵。对于这种蚀刻液,传统的处理方法是线路板生产企业作为废液售卖给回收公司,回收公司以其为原料生产硫酸铜产品,但其中大量含氨液体得不到有效的利用,造成资源浪费,并且不能产生效益。蚀刻液萃取-电沉积(SX-EW)再生闭路循环工艺是使用萃取剂,萃取蚀刻液中的铜,以硫酸反萃成硫酸铜后用电积方法生产金属铜,而萃取后残液则调整PH及添加剂再生成蚀刻液子液使用,达到节省资源、减少污染、增加企业效益的目的。

所采用工艺流程是根据铜工业冶炼工艺:萃取-电积工艺进行蚀刻液电解铜技术,这一技术成熟可靠,广泛使用工艺。其工艺流程如下: [2]

电解铜损耗原因

铜损耗

铜损耗

电解铜本标准只考虑了工艺损耗,途耗未计算在内。

⑴工艺损耗

炉渣含铜损失是铜冶炼的主要损失,按损失的形态可分为三种类型:

①化学损失

是指铜以Cu2O形态造渣引起的损失。只要炉料中含有足够的硫,Cu2O都将变成硫化物。但如果含硫不足或者氧化气氛太大,而又没有足够的反应条件时,炉渣含Cu2O对就可能较高。

②物理损失是指铜以Cu2S形态溶解于炉渣中引起的损失。它取决于炉渣成分,酸性炉渣溶解较少,FeO含量高的炉渣对Cu2S溶解度大,因此,为了降低铜的物理损失,应尽可能减少炉渣中的FeO量,或者提高酸度,或者加入CaO代替一部分FeO。

③机械损失

是由于冰铜颗粒未能从炉渣中沉清所引起的。炉渣粘度和比重过大,熔点过高使冰铜不易沉清;炉渣过热度不够,熔池容积和形状不合理,沉清时间没有保证;化学反应不完全,产生气泡的浮游作用;冰铜颗粒大细,来不及结合成大颗粒沉降。此外,烟气和电解液的排放都会引起铜的损失。

铜冶炼生产过程中的金属损失(以葫芦岛东北有色金属集团公司为例)情况:

①鼓风炉熔炼工序金属回收率97.8%,金属损失2.2%;

②转炉吹炼工序金属回收率99.5%,金属损失占投入工序金属量的0.5%;

③阳极炉精练工序金属回收率99.5%,金属损失占投入工序金属量的0.5%;

④铜电解工序金属回收率99%,金属损失占投入工序金属量的1%。

按以上各工序金属回收率计算,铜冶炼总回收率为96.0%,金属损失4.0%。

⑵途耗

精矿在运输、贮存的损耗比较复杂,一般可以按下述规定执行,但在本标准中,途耗将不包括在内。

①精矿在港口落地后装车,货损按0.1%计算,若在5天后装车,每增加1天,货损增加0.01%。

②精矿在落地后,每倒动一次,货损0.1%。

③火车运输过程,货损按0.3%-0.4%计算,运输距离超过500公里,每100公里增加0.1%。

④因外界因素影响,货损有时增加。下大雨2小时以上货损加0.05;下中雨连续4小时以上货损加0.05%;下小雨8小时以上,货损加0.05%。货物落地后,因风大造成损失,应根据实际情况进行取证(现场记录、排照、录象等)后确定。

⑤精矿进厂后仓储损失(包括检斤后仓外损失、卸车损失、仓内存放和运输损失)按0.3%计算。 [2]

铜的性质

铜在元素周期表中,原子序数为29,属第一副族。其性质为:

①物理性质

铜是一种玫瑰红色金属,柔软、有金属光泽,密度为8.92克/厘米3,溶点为1083.5℃,沸点为2595℃,富于延展性,易弯曲,强度较好,在导电性和导热性方面,铜仅次于银,居第二位,它可以进行冷热压力加工,由于其具有面心立方晶格,铜及其化合物无磁性。熔点时铜的蒸气压很小,因而在冶金过程温度下,不易挥发。

②化学性质

液体铜能溶解某些气体,H2、O2、SO2、CO2、CO和水蒸气等,溶解气体对铜的机械性质及导电性均有一定影响,纯铜在常温下与干燥空气和湿空气不起作用,但在CO2湿空气中,表面会产生绿色薄膜CuCO3Cu(OH)2又称铜绿,它能保证铜不再被腐蚀。铜在空气中加热到185℃即开始与氧作用,表面生成一层暗红色铜氧化物,当温度高于350℃时,铜颜逐渐从玫瑰色变成黄铜色,最后变成黑色。铜能溶解于硝酸和有氧化剂存在的硫酸中,铜能溶解于氨水中,也能与氧、卤等元素直接化合。 [2]

电解铜的用途

电解铜是与人类关系非常密切的有色金属,被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域,在我国有色金属材料的消费中仅次于铝。

铜在电气、电子工业中应用最广、用量最大,占总消费量一半以上。用于各种电缆和导线,电机和变压器的绕阻,开关以及印刷线路板等。

在机械和运输车辆制造中,用于制造工业阀门和配件、仪表、滑动轴承、模具、热交换器和泵等。

在化学工业中广泛应用于制造真空器、蒸馏锅、酿造锅等。

在国防工业中用以制造子弹、炮弹、枪炮零件等,每生产100万发子弹,需用铜13--14吨。

在建筑工业中,用做各种管道、管道配件、装饰器件等。 [2]

电解铜发展前景

电解铜铜成品

电解铜继出台一系列规定整顿钢铁行业后,发改委又开始出拳整治铜冶炼行业。上周五,发改委公布了《铜冶炼行业准入条件》,从投资条件、工艺装备、能源消耗、环境保护等方面做出了具体规定,以规范铜冶炼行业的投资行为,制止盲目投资和低水平重复建设。在高铜价的刺激下,中国内正在掀起新一轮的铜冶炼产能扩张浪潮。除行业龙头企业外,一些从来没有做过铜冶炼的企业也纷纷涉足其间,在电解铝行业盲目投资热似乎又在铜冶炼领域显现。一些业内人士对此颇为忧虑,他们担心如果任其发展,过不了多久,中国铜冶炼也将重蹈电解铝行业整体亏损的覆辙。据《第一财经日报》了解,中国内第一个大铜企业——江西铜业(集团)。福建一家企业更是准备上马40万吨的铜冶炼生产线。在建设和准备上马的铜冶炼项目产能高达238万吨,相当于中国内现有产能。《铜冶炼行业准入条件》最值得注意的就是对铜冶炼企业的资质做出了明确的规定,规定铜冶炼必须符合自有矿山原料比例达到25%以上(或者自有矿山原料和通过合资合作方式取得5年以上矿山长期合同的原料达到总需求的40%以上),项目资本金比例达到35%及以上等条件。

中国铜的生产流程以铜精矿和火法冶炼粗铜为主导。而现状是,加工能力大于冶炼能力,冶炼能力又大大超过铜精矿的保障能力,铜精矿资源和废杂铜都需要进口。统计数据显示,21世纪以来,国内铜精矿的产量一直没有明显增长,保持在年产60万吨(含铜量,下同)上下,2007年底将形成近370万吨冶炼能力,远远超过届时全中国铜精矿资源的保障能力和国际市场可能提供的铜精矿量。在中国铜矿山的生产能力也只能满足冶炼能力的40%。“资源自给率下降,将导致中国内大型企业丧失在产业链上游的话语权和支配权,慢慢沦为国际铜矿和冶炼商在中国内的代理加工基地,危及整个行业的可持续发展,进而对国家战略和经济安全造成不利影响。”安徽铜陵有色金属(集团)公司总经理韦江宏说。 [2]

执行原则编辑 播报

标准执行条例中列举的阴极铜品位是以国标GB/T467-1997《阴极铜》中的标准阴极铜(Cu-CATH-2)含铜的下限99.95%作为计算依据,符合本标准的其它牌号的阴极铜的单耗计算。

铜金属属出口征税商品,海关和外经贸主管部门在审批、备案、核销企业加工贸易合同时,其单耗标准值应在标准中规定的单耗上下限之间,尤其不得低于下限。 [2]

    Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    请留下你的电话及需求 +

    发送
    客服电话 加微信 阿里巴巴 首页