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高电流密度平行流铜电解工艺技术的生产实践

2022-08-13占焕武杨永明

世界有色金属 2022年9期

南国铜业一期30kt铜冶炼项目采用的工艺流程为:富氧侧吹熔池熔炼+连续吹炼+回转式阳极炉精炼+不锈钢阴极平行流电解工艺+高浓度二氧化硫制酸。

2019年4月顶侧双向平行流电解和底侧双向平行流电解投产,并一直在350A/m

电流密度下稳定生产,并逐步将电流密度提升至380A/m

。南国铜业电解车间东系统共有440台顶侧双向平行流电解槽,西系统共有440台底侧双向平行流电解槽。

1 平行流电解技术原理

平行流电解技术主要设备为平行流电解槽。与普通的树脂电解槽不同,平行流电解槽在电解槽端面设计有平行流进液法兰口,两侧设计有平行流进液腔道,进液腔道上安装平行流面板,电解槽两侧面板上排布高分子材料喷嘴,装槽排距后每块阴极板两侧各分布一对喷嘴。电解液从平行流进液法兰口进入平行流进液腔道,从顶侧两边(顶侧双向平行流电解槽)或者底侧两边(底侧双向平行流电解槽)的喷嘴喷出进入每块阴极板两侧区域,最后电解液从电解槽两端溢流口流出,顶侧双向平行流电解槽阴极表面电解液流动和底侧双向平行流电解槽阴极表面电解液流动分别如图1和图2所示。

从微观电极反应动力学上分析,电极反应速率由扩散传质速率决定,根据菲克第一定律和法拉第定律应有以下公式

。

式中i为电流密度,A/m

;C

为电解液本体离子浓度,mol/m

;C

为x=0电极表面离子浓度,mol/m

;δ为扩散边界层厚度,m;z为离子的正电荷数;F为法拉第常数,C/mol;D为离子的扩散系数,m

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