[发明专利]不锈钢阳极框杂铜直接电解精炼法

说明书

本发明涉及到杂铜直接电解精炼的工艺方法。

通常，采用再生铜（废旧杂铜）生产电解铜时，均采用火法，其工艺流程为：鼓风炉熔炼-反射炉精炼-浇铸阳极板-电解精炼-成品电解铜。该方法工艺流程长，回收率低，投资大，其主要技术、经济关键在于阳极板的冶炼和浇铸。由此、便产生了框式阳极直接电解精炼的工艺方法。该方法采用阳极框将杂铜直接装入进行电解精炼，从而取代了阳极板的熔炼，浇铸等工序。然而，阳极框的材料须具备既能耐化学腐蚀，又能耐电化学腐蚀，有一定的机械强度和刚度，以及导电性好，加工容易等性能。目前采用的阳极框材料主要有钛、铝、塑料等。但都因价格太高、加工困难、机械强度差。导电性差等原因而未能在工业上被采用。

本发明提出一种采用不锈钢阳极框进行杂铜直接电解精炼的工艺方法，既在杂铜直接装框电解时，采用不锈钢材料做阳极框。通常，不锈钢材料的耐化学腐蚀性能较好，而耐电化学腐蚀性能较差，不能用做阳极框材料。然而，采用不锈钢做阳极框时，将框内所装的杂铜量高出电解液面5cm以上，保证杂铜与不锈钢阳极框在阳极上端就接触良好，并注意将杂铜装扎实，使杂铜与不锈钢阳极框的内表面紧密接触，使不锈钢阳极框与杂铜形成复合（并联）阳极板，由于铜的导电率比不锈钢高，阳极电流主要集中在杂铜上，避免了不锈钢阳极框的电化学腐蚀。为改善电解时阳极、阴极间的电流分布，不锈钢阳极框的孔率为20-35%，以30%为宜，并在阳极框外面，装上一只形状尺寸和阳极框相同的涤纶布套。电解精炼时，控制电解槽电压为0.2-0.9V，以0.7V为宜，电流密度为150-225A/m²，以200A/m²为宜。电解液成份为：Cu40-55g/l，以45g/l为宜，H₂SO₄120-200g/l，以150g/l为宜。

采用本发明所述的杂铜直接电解精炼法，可电解精炼含铜量在60%以上的杂铜，由此生产出的电解铜质量符合GB-466-64标准，铜的一次回收率在95%以上，阳极的平均电流效率约为99%，阴极平均电流效率约为97%。在电流效率相同时，与火法比较，综合能耗低30%左右。无熔炼，浇铸工艺中铜的烧损。

下面以一实例对本发明做进一步的说明。

用2mm厚的国产不锈钢（牌号为1Cr18Ni9Ti）板材做阳极框，框内装200kg废旧杂铜作为阳极，杂铜高出电解液面5cm。其杂铜的成份为，Cu≥90%、Zn余量。不锈钢阳极框孔率为30%，外套涤纶布套，阴极片与常规工艺相同。电解液成份：Cu45-55g/l，H₂SO₄120-150g/l、Zn23-32g/l，电解温度50-55℃，电解槽电压0.7-0.8V，电流密度（阴极计算）150-225A/m²。其所得电解铜的含铜率为99.952-99.96%，符合GB-466-64标准的一级品。金属铜一次直接回收率为95-97.99%，平均阳极电流效率99.61%，平均阴极电流效率97.64%。经检验，不锈钢阳极框表面光滑平整，无电化学腐蚀现象，金相检测，元晶间腐蚀现象。