5 铜电解技术指标
5.1铜电解的条件 5.1.1电解液组成
电解液为硫酸铜的硫酸溶液，其组成的选择与阳极成分，电流密度和电解的技术条件等因素有关，一般含铜40-50kg/m3，硫酸180-210kg/m3。电解液的电阻随硫酸程度的增加而降低，随含铜量的增加而升高。为节约电能，以采用高酸低铜的电解液组成较为有利，但必须同时对阳极及电解液纯度提出较高的要求，操作的电流密度也不能过高，以免影响阴极铜的质量。电解液中的硫酸含量也不恩那个提的过高，因硫酸铜的溶解度随着硫酸浓度的增加而降低，因此硫酸的含量高不宜大于230kg/m3。当阳极和电解液的纯度较低时，硫酸含量还应适当降低。生产实践表明，电解液中有害杂质允许含量如下表6-1所示。
表6-1 铜电解液中的有害杂质允许量（230kg/m33）
元 素 含 量
Ni 15
As 5
Fe 5
Sb 0.8
Bi 0.5
5.1.2添加剂
为了获得致密、平整的阴极铜，在点击过程中了除严格控制各工序的技术
条件外，还应加入适量的胶状物质和表面活性物质以改善阴极表面。一般采用的添加剂有：动物胶、硫脲、干酪素和盐酸等；其作用分数如下：
（1）动物胶 动物胶是铜电解精炼过程中的主要添加剂，它能细化结晶，改善阴极表面的物理状态，一般加入量为25-50克/吨，加入量过多时，电解液的电阻增大，阴极铜分层、质脆。
（2）硫脲 硫脲是一种表面活性物质，点到适用时作用不明显，通常与动物胶混合使用，能促使阴极铜表面细化、光滑、质地致密。硫脲一般加入量为20-50克/吨。
（3）干酪素 干酪素与动物胶混合使用，能抑制阴极表面粒子的生长和改变粒子的形状等作用。一般用量为15-40克/吨。
（4）盐酸 加入盐酸用来维护电解液中氯离子的含量。电解液中的氯离子可以使溶入电解液中的铅、银离子生产沉淀，同时还可以防止阳极钝化、防止
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阴极产生树枝状结晶。但氯离子过多时，阴极上会产生针状结晶。盐酸的一般用量为300-500毫升/吨。
本次设计添加剂添加的顺序为：动物胶、硫脲、干酪素和盐酸
5.1.3电解液温度
提高电解液温度能增加铜离子、硫酸根离子的扩散速度。减少极化。电解液的导电率随温度升高而增大，溶液温度升高，槽电压下降，对降低电能消耗有利。但溶液温度过高，会使蒸汽消耗量增大，车间酸雾增多。操作环境恶化。所以电解液温度一般控制在58-62℃为宜，当采用300安/米2以上的电流密度操作时电解液温度还可以适当提高至63-65℃，本次选用60℃。
5.1.4电解液循环
电解液循环可以促使电解液的组成和温度均匀一致，降低浓差极化，改善阴极铜质量。电解液的循环方式有两种：下进液、上出液和上进液、下出液。上述两种循环方式各有有缺点。下进液、上出液的循环方式有利于溶液充分混合。但与阳极泥沉淀方向相反，造成阳极泥沉淀困难。上进液、下除液的循环方式对阳极泥沉淀有利，但电解液上下层浓差较大。目前国内工厂采用上进液、下出液的循环方式较多。循环量主要决定用操作电流密度，当操作电流密度高时，必须采用较大的循环量以减少浓差极化。循环量一般为18-25循环量，本设计电解液的循环方式选下进液、上出液的方式，循环量取20循环量。
5.1.5电流密度
提高电流密度是增产挖潜的好办法。但随着电流密度的增大，槽电压上升，电流效率下降，电能消耗也相应增大。此外，损失于阴极铜上的贵金属业有相应增加。因此，一般以采用 220-240安/米2，本次取230安/米2。近年来，一些工厂为了挖掘生产潜力，在普通电解槽中采用300-350安/米2电流密度进行生产，在加强管理的情况下，也能产出合格的阴极铜。如表6-2 所示：
表6-2 电流密度、电流效率和电能消耗实测数据
年 份 电流密度（安/米2） 电流效率（%） 电能消耗（度/吨）
1965 247 8.4 188
1966 257 98.7 199
1971 305 92.73 256
1972 312 93.9 259
1973 331 95.35 274.74
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5.1.6同极中心距
缩短同极中心距能降低槽电压，减少电能消耗，还能提高劳动生产率。但极距过小会引起阳极泥对阴极的污染，电铜表面粗糙，贵金属的损失有所增加，管理不善还会降低电流效率。考虑上述因素。一般同极中心局以采用80-110毫米为宜，考虑实际情况选用100毫米。
5.2阳极寿命和阴极周期
阳极寿命一军电流密度、阳极重量和残极率来确定，一般在18-21天内选择。当电流密度采用300安/米2时，阳极寿命应缩短为12-14天。阴极周期与电铜质量、电流密度和劳动组织等因素有关，阴极周期一般为阳极寿命的1/3。
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6 主要经济技术指标
6.1电流效率
电流效率是指铜电解精炼过程中，阴极实际析出量与理论析出量的百分比。影响电流效率的主要因素有：
(1)短路 由于电极放置不正或阴极上产生树枝状结晶而引起短路。 (2)漏电 由于电解槽与电解槽之间、电解槽与地之间、溶液循环系统等绝缘不良而引起的漏电。
(3)化学溶解 阴极铜在硫酸中的化学溶解速度决定用溶液温度、硫酸浓度、铜离子浓度、三价铁离子浓度以及溶液氧含量。由于上述因素的影响，通常铜的化学溶解能使电流效率降低0.25-0.75%。
6.2残极率
残极率是指生产出残极量占消耗阳极量的百分比。残极率低可以减少重熔的费用和金属损失，提高直接回收率；但是，残极率过低又会造成槽电压升高，电能消耗增加，电能效率降低，甚至还会使残极碎片跌落槽底，损坏槽衬。因此，残极率以选择14-16%为宜，本次设计选15%。
6.3铜电解回收率
铜电解回收率反映铜电解过程中铜的回收程度，其计算方法如下：
铜电解回收率（％）=电铜含量（吨）∕（装入原料含铜量（吨）-回收品含铜量（吨））
回收品是指残极、铜屑、碎铜、制取硫酸铜溶液及阳极泥等含铜物料（若阳极泥含铜本企业不能回收，则按损失处理）。铜电解回收率一般为99.8%左右，本设计铜电解回收率选99.8%。
6.4槽电压
槽电压由下列各项电位降组成：电解液的电位降、各接触点和克服阳极泥电阻的电位降、浓差极化所引起的电极电位降等项相加所得之和。工厂普通电解槽的槽电压一般为0.2-0.3伏，种板电解槽则稍高一般为0.3-0.4伏。本设计电解槽电压选0.3伏，种板电解槽0.35。
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6.5直流电能电位消耗
每吨电解铜的直流电能消耗，实践中使用的计算方法如下： 直流电能电位消耗(度∕吨)=消耗直流电量（度）∕电铜产量
消耗的直流电量包括普通电解槽、种板电解槽、脱铜电解槽、再用残极槽及线路损失等全部直流电消耗量。
6.6硫酸单位消耗
硫酸电位消耗量一般为4-6公斤/吨。
6.7蒸汽单位消耗
近年来，国内大多数铜精炼厂已采用石墨热交换器代替铅蛇行形管加热器，热利用率有所提高。如采用铅蛇形管加热的工厂，蒸汽单位消耗量为1.5-2吨/吨，而某厂改用石墨热交换器以后，蒸汽单位消耗量已降至1吨/吨左右。
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