铜的电解精炼讲义
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1、 电解精炼的目的电解精炼的目的是：是：(1) 降低铜中的杂质含量，降低铜中的杂质含量，从而提高铜的性能，使其达到各种应用的要求；从而提高铜的性能，使其达到各种应用的要求；(2) 回收其中的有价金回收其中的有价金属，尤其是贵金属和稀散金属，尤其是贵金属和稀散金属。属。电解过程中，溶液中的铜在阴极上优先析出，电解过程中，溶液中的铜在阴极上优先析出，而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留而其它电位较负的贱金属不能在阴极上析出，留于电解液中，待电解液定期净化时除去。这样，于电解液中，待电解液定期净化时除去。这样，阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电阴极上析出的金属铜纯度很高，称为阴极铜或电解
2、铜，简称电铜解铜，简称电铜。 表表10.1 粗铜火法精炼主要技术经济指标粗铜火法精炼主要技术经济指标 电铜按纯度不同可分为电铜按纯度不同可分为1号铜号铜(Cu99.95%)、2号铜号铜(Cu99.9%)、3号铜号铜(Cu99.7%)、4号铜号铜(Cu99.5%)。其中。其中1号铜的标准见表号铜的标准见表10.1。（1）阳极反应）阳极反应 阳极上进行的是铜和一些杂质的氧化反应。阳极上进行的是铜和一些杂质的氧化反应。式中式中M为为Fe、Ni、Pb、As、Sb等比等比Cu更负电性的元更负电性的元素素。这些元素在铜中的含量低，其电极电位更负，因。这些元素在铜中的含量低，其电极电位更负，因此将优先溶解进
3、入电解液，同时铜也不断地溶解到电此将优先溶解进入电解液，同时铜也不断地溶解到电解液中。水和硫酸根离子的氧化电位比铜正得多，其解液中。水和硫酸根离子的氧化电位比铜正得多，其反应不可能进行。金、银和铂族金属的电位更正，不反应不可能进行。金、银和铂族金属的电位更正，不能被氧化进入电解液，最后进入阳极泥中。能被氧化进入电解液，最后进入阳极泥中。22CueCuVECuCu34. 00/222MeMVEMM34. 00/2222122OHeOHVEOOH229. 10/222324212OSOeSOVEOSO42. 20/224（2 2）阴极反应）阴极反应 阴极上进行的是铜的还原反应。阴极上进行的是铜的还
4、原反应。 氢的标准电极电位比铜负，且在铜阴极上的超氢的标准电极电位比铜负，且在铜阴极上的超电位，使氢的电极电位更负，所以在正常电解条件电位，使氢的电极电位更负，所以在正常电解条件下不会析出氢。电极电位比铜负的元素，也不能在下不会析出氢。电极电位比铜负的元素，也不能在阴极上析出阴极上析出。CueCu22VECuCu34. 00/2222HeHVEHH00/2MeM22VEMM34. 00/23. Cu+的形成及其影响的形成及其影响 铜在电解过程中能氧化成铜在电解过程中能氧化成Cu+和和Cu2+两种离子：两种离子：在平衡状态下：在平衡状态下：此时平衡常数此时平衡常数K的数据列于表的数据列于表10.
5、1。CueCuVECuCu51. 00/2CueCuVECuCu17. 00/2CuCuCu22表表10.1 不同温度下平衡反应不同温度下平衡反应 的平衡数据的平衡数据CuCuCu22 平衡时平衡时Cu+浓度很小，其值随温度升高而增浓度很小，其值随温度升高而增大。大。Cu+在电解过程中引起以下两个负反应。在电解过程中引起以下两个负反应。(1) Cu+很不稳定，易氧化。很不稳定，易氧化。 Cu2SO4 + 1/2O2 + H2SO4 = 2CuSO4 + H2O此反应的进行，不断地消耗此反应的进行，不断地消耗H2SO4，而且使反应，而且使反应2Cu+=Cu2+Cu向左边进行，向左边进行，不断生成
6、不断生成Cu+，以便，以便恢复其平衡。恢复其平衡。(2) 当当Cu2+浓度和温度降低时，浓度和温度降低时，Cu+达到饱和而进达到饱和而进行分解反应。行分解反应。 Cu2SO4 CuSO4 + Cu 结果产生了铜进入阳极泥，降低阳极泥中贵结果产生了铜进入阳极泥，降低阳极泥中贵金属元素的含量，并增加电解液中金属元素的含量，并增加电解液中Cu2+的浓度。的浓度。4. 铜的化学溶解铜的化学溶解 在电解过程中电极和电解液界面上，发生铜在电解过程中电极和电解液界面上，发生铜的化学溶解，导致电解液表面接触处的阳极易断的化学溶解，导致电解液表面接触处的阳极易断裂，并增加电解液中裂，并增加电解液中Cu2+的浓度
7、。的浓度。 Cu + 1/2O2 + H2SO4 = CuSO4 + H2O5. 电解过程中杂质行为电解过程中杂质行为 按电解时的行为，阳极上的杂质可分为四类：按电解时的行为，阳极上的杂质可分为四类：第一类：第一类：正电性金属和以化合物形态存在的元素正电性金属和以化合物形态存在的元素。Au、Ag和铂族金属为正电性金属，进入阳极泥。和铂族金属为正电性金属，进入阳极泥。少量的少量的Ag以以Ag2SO4的形式溶解于电解液中，当有的形式溶解于电解液中，当有少量少量Cl存在时，形成存在时，形成AgCl进入阳极泥。进入阳极泥。O、S、Se和和Te以以Cu2S、Cu2O、Cu2Te、Cu2Se、AgSe和和
