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第四章 电 积 目录 一、工艺流程介绍 二、电积的目的 三、电积原理 四、阴极铜沉积物的构造与影响因素 五、始极片生产过程中的注意事项 六、电积岗位的工作内容 七、阴极铜粒子形成的原因与防治方法 八、气孔的形成原因与防治方法 九、电流效率与影响因素 十、槽电压与影响因素 十一、电积系统开车顺序 一、铜矿选冶厂电积部分的工艺流程图 二、电积的目的 通过电积法，使铜以高纯状态在阴极析出，达到与其它杂质分离的目的。 三、电积原理 电流通过电解质溶液，在阴极和阳极引起电化学变化的过程称为电解，以不溶解电极作阳极的称为电积。 在电积过程中，当电流通过电积液时，阴极发生铜离子沉积过程，阳极为铅、银或铅、钙、锡合金,它本身在电积过程中不发生溶解，只起导电作用。 电积过程的电化学反应： （一）阴极反应：Cu 2++2e→Cu （二）阳极反应：2H2O→4H++O2↑ +4e (2HO-－ 2e →2H++O2↑) （三）总反应：CuSO4+H2O→Cu+H2SO4+ O2↑ 四、阴极沉积物的构造与影响因素 （一）电结晶的机理 　　在电积液中，金属离子在电流的作用下，不断在阴极沉积的过程，称为电结晶。电结晶过程可分为两步，第一步是晶核的形成；第二步是晶核的长大。这两个过程的速度决定着金属结晶的粗细程度。如果晶核的生长速度较快，而晶核生成后的成长速度较慢，则生成的晶核数目较多，晶粒较细。反之晶粒就较粗。也就是说在铜电解精炼过程中，当晶核的生成速度大于晶核的成长速度时，就能获得结晶细致，排列紧密的阴极铜。 （二）阴极沉积物的构造 　　对阴极沉积物，除了要求化学品位符合标准外，还要求有好的物理规格，即要求结晶均匀致密，表面光洁。因为结晶粗糙的表面，会使许多杂质机械地夹杂在金属中，影响它的质量,而且表面容易被氧化。 （三）影响阴极铜结晶的因素 　 铜电解精炼（或电积）过程的实质是一个动态平衡，在这个平衡体系中，任何一道工序的失调都将打破这个平衡体系的平衡，最终影响阴极铜的质量。 1.电流密度的影响:电流密度的表达式为：Dk=I/S,我们常说的电流密度，一般指阴极电流密度。 　　低电流密度下，已形成的晶核可以不断均匀长大，而新的结晶核则不易形成。所以，在低电流密度下易等到粗晶粒结晶。虽然结晶均匀，但却不致密，阴极铜较软，从外观可以看到闪闪的亮星，也缺乏金属的声音。 　　高电流密度下，已形成的结晶核长大的速度就逐渐减慢而停止，促使形成新的结晶核，所以，高电流密度下，由于结晶核形成的速度较快，而易得到细晶粒的结晶。　　　 但过高的电流密度，将造成阴极附近电积液中Cu2+极度贫化。这时虽有利于形成结晶核，但却无充足的Cu2+来使结晶核长大。所以结晶虽然细小，但不致密，反而得到松软的沉积物。同时，Cu2+的极度贫化，还将造成杂质在阴极析出，进一步恶化阴极沉积物的构造，甚至得到海绵状结晶。 铜的电积作业，电流密度控制在180～240A/m2是比较理想的。 2.电积液温度的影响 　　 提高电积液温度，能提高电积液的导电率，加速铜离子的扩散，使阴极附近的Cu2+不发生贫化。 　 高温下易得到粗晶粒结晶，其沉积物较松软。反之，则得到细晶粒的结晶。但温度过低，就使电积液电阻增大。一般控制电积液温度在40℃左右，还应考虑对萃取工序的影响。 　3.电积液的流通（循环）　 电积液的搅拌（循环）流通，可以使阴极附近的铜离子浓度均匀分布，消除阴阳极间的浓差极化现象，同时可以使电积液的温度均匀，不至于产生分层现象。　　如果不进行循环流通，由于存在浓差极化现象，电积液就会分层，造成在电结晶过程中阴极沉积物结晶上下不均匀。　　在高电流密度下，只有采用大的循环速度，才有利于获得细晶粒的结晶。在一般电流密度下，电积液循环也应维持足够的速度方能得到结晶致密的阴极产物。在低电流密度下，循环量可稍低。 3.电积液的流通（循环）　　电积液的搅拌（循环）流通，可以使阴极附近的铜离子浓度均匀分布，消除阴阳极间的浓差极化现象，同时可以使电积液的温度均匀，不至于产生分层现象。　　如果不进行循环流通，由于存在浓差极化现象，电积液就会分层，造成在电结晶过程中阴极沉积物结晶上下不均匀。　　在高电流密度下，只有采用大的循环速度，才有利于获得细晶粒的结晶。在一般电流密度下，电积液循环也应维持足够的速度方能得到结晶致密的阴极产物。在低电流密度下，循环量可稍低。 4.电积液的酸度和被沉积金属离子的浓度 ①电积液的酸度：电积液中含游离H+的浓度即酸度是影响电结晶的极重要因素。要求电积液含游离酸在160g/l以上，含酸过低，会使电积液电阻增大，槽电压升高，不利于获得细致结晶；但含酸过高，却会使CuSO4结晶，也会造成槽电压升高，也不利于