电解铜与电解精炼铜：原理、反应式及应用

电解铜与电解精炼铜：原理、反应式及应用

电解铜就是将铜电解，它以铜为阳极，阴极导体不限（以石墨为例），电解质溶液不限（以稀硫酸为例），阳极反应式为：Cu-2e-=Cu2+；

阴极反应公式取决于电解质溶液（以稀硫酸为例）：2H++2e-=H2；

总反应式（以石墨为阴极，稀硫酸为电解液）为Cu+H2SO4=CuSO4+H2

电解铜精炼是从粗铜中提取纯度较高的铜，以粗铜为阳极，纯铜为阴极，以可溶性铜盐为电解质溶液（这里以硫酸铜为例）。由于阳极为粗铜，其中含有Fe、Ni、Zn、Ag等杂质，所以阳极反应式有多种：Zn-2e-=Zn2+；Ni-3e-=Ni3+；Fe-2e-=Fe2+；Cu-2e-=Cu2+，而Ag等金属性比Cu弱的金属则形成阳极泥。

阴极反应公式：Cu2++2-=Cu；

总反应式（阳极主要电解Cu）Cu（铜）=Cu（纯铜）

1、从铜矿山开采出来的铜矿石，经过选矿后成为铜品位较高的铜精矿或者铜矿砂，铜精矿需要经过冶炼提取后，才能成为精炼铜和铜产品。

2、废铜是精炼铜的主要原料之一，有旧废铜和新废铜。旧废铜来自旧设备旧机器、废弃建筑、地下管道等；新废铜来自加工厂废弃的废铜（铜料产出比例在50%左右）。一般废铜供应比较稳定。废铜可分为：裸废铜：品位在90%以上；黄废铜（电线）：含铜材料（旧电机、电路板）；用废铜和其他类似材料生产的铜也叫再生铜。

3、阴极铜又称电解铜，是通过冶炼和电解精炼而制得，一般适用于高品位的硫化铜矿。火法冶炼一般是先将含铜百分之几或千分之几的原矿，通过选矿，使铜含量提高到20-30%，成为铜精矿，然后在密闭的高炉、反射炉、电炉或闪速炉中冶炼。生成的熔融冰铜（锍）再送入转炉吹炼成粗铜，再在另一反射炉中氧化精炼，除去杂质，或铸成阳极板进行电解，即可得到品位高达99.9%的电解铜。

4、纯铜可拉成极细的铜丝，制成极薄的铜箔。可与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金。形成的合金主要分为三类：黄铜为铜锌合金，青铜为铜锡合金，镍白为铜钴镍合金。

5.阳极铜

目前我国再生铜的生产方法主要有两种：

第一类是将废铜直接熔炼成不同牌号的铜合金或精炼铜，所以又称直接利用法；

第二种是先将杂铜经过火法冶金处理，铸成阳极铜，再用电解精炼方法制成电解铜，并在电解过程中回收其他有价值元素。

采用第二种方法处理含铜废物时，通常有三种不同的工艺，即一段法、两段法和三段法。

l)一段法：将分类后的黄色废铜或紫色废铜直接加入反射炉精炼成阳极铜。其优点是流程短、设备简单、建厂快、投资少。但用此法处理成分复杂的废铜时，产生的烟气复杂，处理困难。同时，精炼操作耗时长，劳动强度大，生产效率低，金属回收率也低。

2）两段法：先将废铜在高炉中还原冶炼，得到金属铜，再在反射炉中精炼成阳极铜；或先将废铜在转炉中吹炼成粗铜，再在反射炉中精炼成阳极铜。由于这两种方法都需要经过两道工序，所以称为两段法。高炉冶炼得到的金属铜杂质含量高，颜色呈黑色，所以称为黑铜。

3）三段法：废铜先在鼓风炉中还原冶炼成黑铜，黑铜在转炉中吹炼成二次铜，二次铜在反射炉中精炼成阳极铜。原料要经过3道工序才能生产出合格的阳极铜，故称三段法。三段法原料综合利用率好，烟气组分简单易处理，粗铜品位高，精炼炉操作方便，设备生产率高，但也有工艺较复杂，设备较多，投资大，燃料消耗多等优点。因此，在我国，除大型企业或需要处理某些特殊废渣的企业外，一般废铜处理工艺多采用二段法和一段法。