[发明专利]用于工业铜电解精炼的方法

说明书

本发明公开了一种铜电解精炼方法。该方法包括将至少一个待精炼的铜材料的阳极布置成与电解液接触，以及将至少一个阴极布置成与电解液接触。将阳极和阴极电连接至电源，并在电势受控条件下运行电源。相对于阳极的铜材料，阴极的电势为‑0.30V至‑0.55V，从而使得电解精炼铜沉积在阴极上。所述方法还包括电势恒定脉冲电解(PPE)和周期性电势反转(PPR)，从而制造具有受控结构(例如，在粗糙度或孔隙率方面)的铜沉积物。本发明还公开了用于进行电势受控电解的装置。

技术领域

本发明涉及利用电势控制进行铜电解精炼的新方法，其应用于铜工业中。

背景技术

根据专利申请No PL396693中公开的统计数据，2009年通过铜电解精炼法获得的电解铜的全球年产量达到了15000000吨。此外，由W.G.Davenport、M.King和M.Schlesinger在2002年发表于Elsevier Science Ltd.Oxford上的题为“Extractive Metallurgy ofCopper”的专题论文中公布的数据可知，通过电解精炼可获得铜含量高于99.90％的高纯度铜。

铜的品质和铜的市场价格均取决于其机械、电学和热性质，这些性质随着杂质的含量而变化。电解精炼法能够除去铜中的那些不能通过替代的火法精炼法除去的杂质。其也能够回收其他的贵金属，例如金、银、铂、镍和硒。

在已知的方法中，对由在火法精炼法过程中得到的非纯铜制成的、或者来自于其他来源(如回收、废料等)的阳极进行电解精炼。在阳极的处理过程中，铜被溶解，并且通过以下基本反应(尽管在实践中反应更加复杂)得到水溶液：

阳极：Cu⁰＝Cu²⁺+2e

纯铜板或耐酸钢(不锈钢)板作为阴极，金属铜通过以下基本反应沉积在该阴极上：

阴极：Cu²⁺+2e＝Cu⁰

在KGHM波兰格沃古夫铜冶炼和精炼厂的工业环境中的电解精炼工艺条件的例子在2006年弗罗茨瓦夫大学化学系Olimpia Gladysz的博士论文中有述。根据上述来源，在电解精炼过程中，将作为阳极的非纯铜板(利用火法精炼法冶炼的铜板，尺寸为1×1×0.05cm)溶解。将纯铜板(其是利用电解法获得的，厚度在0.001-0.003m的范围内)用作阴极，其中金属铜沉积在该阴极上。阳极悬挂在电解槽中，该电解槽装填有由铜离子、硫酸、有机添加剂和氯离子构成的电解质。典型的电解质组成示于表1中。将覆盖有铅的混凝土槽、以及由树脂混凝土制成并用玻璃纤维棒加固的更新的槽用于盛放电解质。与混凝土槽相比，树脂槽更耐硫酸。它们也是电介质和良好的热绝缘体。将呈板形式的阴极“板”悬挂在阳极之间并连接至电源。在每个槽中，三十对至六十对阳极和阴极并联连接。

表1.KGHM波兰格沃古夫铜冶炼和精炼厂的电解质组成和基本的铜电解精炼条件