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1、永久阴极电解法-概念,永久阴极电解法是指电解的阴极，又称“始极片”，由专门的加工厂生产。始极片有三种：由阴极铜制成，这种始极片电解后成为阴极铜的一部分；钛板；不锈钢板。后两种可以重复使用，又称“永久阴极”。永久阴极电解法是主要用于金属电解精炼。电解就是利用氧化-还原反应原理，阳极的铜电解进入电解液成为Cu离子，Cu离子带正电，流向阴极，在阴极富集，还原为金属铜，吸附在阴极上，阴极铜的纯度高于阳极。一般经过12天(阴极的反应周期)的电解反应，阴极上的铜就是所谓的“阴极铜”。,铜电解精炼工艺1869年首次在工业上应用至今，就其基本原理而言，并没有重大变化。而在围绕提高技术装备水平、扩大生产规模、提
2、高阴极铜质量、降低能源和人工消耗等方面，则有了巨大的进步。永久阴极铜电解，由于具有显著的优越性，从其问世伊始，就引起了铜冶金行业的巨大关注，并迅速在国外得以推广。永久阴极工艺开发背景都是为了寻求平直的、垂直度好的阴极，从而消除因始极片弯曲不平给产品带来的影响。目前世界上有四家阴极板生产厂家。,1、艾萨法永久阴极铜电解技术最早由澳大利亚Mount lsa公司的Townsville冶炼厂在1978年研制成功并投入生产，称为艾萨（ISA）电解法。目前用ISA法生产的电解铜占全世界产量的1/3.我国最早引进该技术的是江铜贵溪冶炼厂。2、Kidd法1986年加拿大鹰桥公司Kidd Creek冶炼厂也开发
3、出了另一种不锈钢阴极生产工艺，成为Kidd法。我国铜陵的金隆公司采用的就是此工艺。3、EPCM法成立于1980年的EPCM公司制造不锈钢阴极已经20年了，它下属的则子公司Cobra是KIDD工艺的唯一制造商，由于鹰桥公司于2006年被XSTRATA收购，双方未能达成合作协议，于2007年终止合作。于是开始自主开发了EPCM工艺，包括高性能阴极板（SP）和机器人剥片机组。现在我国的山东阳谷祥光铜业公司后20万吨和中国瑞林设计院给紫金矿业设计的20万吨铜电解运用此工艺。4、OT法OT法是芬兰奥托昆普公司近年来开发的另一种不锈钢阴极生产工艺，我国的山东阳谷祥光铜业公司前20万吨采用的就是此工艺。,不
4、锈钢永久阴极的对比,不锈钢阴极可以反复使用，放入电极槽前也不需要加隔离剂和矫直等。它在电解槽中受到阴极保护作用，不会发生腐蚀，实践证明其使用寿命可达15年以上，即使有损伤也多为机械损伤。小的机械损伤可以修复，正常情况下年损坏率1%。由于不锈钢表面有一层永久性的很薄的氧化膜层，可以很好的解决沉积铜的粘附性和剥离性之间的矛盾，即能使沉积的电解铜不会从阴极上掉落于电解槽内，又可以容易地从阴极上剥离下来。,1、艾萨法不锈钢阴极,艾萨法不锈钢阴极的详细结构如图1所示。该阴极由母版、导电棒以及绝缘边三部分组成。母板有316L不锈钢制造，极板厚为33.75mm，以3.25mm居多，极板底边为形，表面光洁度为
5、2B（0.450.6m）。导电棒有两种：导电棒截面为中空长方形，两端封闭，材质为304L不锈钢，与槽间导电板接触的底边被加工成圆弧形，焊在阴极母板上，并镀上铜，镀层厚度为1.32.5mm，以2.5mm为最佳，而且镀层覆盖全部焊缝，并延伸至阴极板面，使导电棒具有良好的导电性和延伸性。导电棒为304L不锈钢挤压成工字形，并将工字形底边改为圆弧形，底边圆弧半径80mm（另有一种为50mm），镀铜层厚2.5mm。上述两种导电棒的阴极板载电解槽中会自然垂直，而与槽间导电排呈线性接触，底边和导电棒中心线的偏差不超过5mm，紧靠导电棒在阴极板面开有两个方形窗口，供阴极起吊时挂钩用。阴极板的两侧垂直边采用聚氯
6、乙烯挤压件包边绝缘，以防止在电解过程中阴极铜析出而造成阴极铜剥离困难。包边绝缘挤压件用单一硬聚氯乙烯材料时，在每次装入电解槽前需在接缝处喷涂熔融的高温腊进一步密封，以防止包边缝隙内析出电铜。高温腊的熔点为84。剥离过程洗涤下的腊可以回收重复使用。当挤压件采用软聚氯乙烯复合材料或丙烯酸PVC塑料时，由于挤压件具有较好的弹性而密封性好，可以不必喷涂高温腊。这种绝缘边的使用寿命为34年。阴极板的底边不用绝缘包边，而是采用蘸腊的方法绝缘，原因是底部包边在阴极剥离作业时，容易损坏，而且底部包边处易沉积阳极泥而影响阴极铜质量，并造成贵金属损失。1999年，艾萨公司推出了无腊工艺，通过改变阴极底部结构，并在
7、阴极剥片机组上增加了能把两块连接的铜从底部拉开的功能，使阴极铜为单块产品。,2、Kidd法不锈钢阴极,Kidd法不锈钢阴极的详细结构如图2所示。该阴极由母版、导电棒以及绝缘边三部分组成。母板材料为316L不锈钢制造，厚为3.25mm，表面光洁度为2B，导电棒为纯铜棒，与不锈钢阴极之间采用双面连接焊接，导电性能比艾萨法更好。Kidd法不锈钢阴极的底边开有90度的V形槽，入槽前底边不蘸腊。所以Kidd工艺剥离下的两块铜底边呈W形相连，目的是捆扎时可以压紧。Kidd法阴极使用的绝缘包边为PVC塑料夹条和张紧棒，这种包边与板面有很好的密封性，不必再用螺栓紧固，也不需进行边部封腊。一般而言，包边与阴极板
8、结合最弱的部位是底边两角，该区域的电流密度高，铜生长快，对包边产生较大的压力，使其易于损坏。Kidd法阴极板比阳极板长和宽各增加30mm，却由于采用Hazelett浇铸机铸出的阳极有两个缺角，如图3所示。图3 Hazelett连铸坯阳极裁剪示意图这使得底边电力线分布较疏，铜沉积层变薄，底部包边压力减轻，而且阴极采用低温洗涤，因此这种包边的使用寿命较长，年替换率不到4%，主要的损伤为机械损伤。,3、EPCM法,EPCM采用实心纯铜棒，铜棒部分用不锈钢套牢牢裹住，强度高；不锈钢板与铜棒用铜焊料焊接；不锈钢套和铜焊缝间的缝隙用密封胶密封。由聚丙烯材料经压铸成并进行热处理，然后加工成两边开槽形状，一边
9、卡住不锈钢板，另一边套入聚丙烯棒增加夹紧力，夹边条与不锈钢之间粘一层胶带。,4、OT法不锈钢阴极,OT阴极板导电棒装置是内部为实心铜棒，外部为不锈钢，导电棒两头下部露出铜使与槽间导电棒接触，吊耳与板面之间用激光焊接，防腐蚀能力强。奥图泰采用槽面双触点导电排。每二个槽中间有一个无线发射装置，可以发射槽电压、短路、温度、电流等信息到控制中心。OT不锈钢边沿开启小孔，包边条与板面采用机械方法黏附，熔塑挤压。综上所述，ISA电解技术有多年生产经验，工艺上也不断的革新，不过在阴极板上突破不大。在国内的业绩不理想，阴极板底部“V”型槽加工质量问题导致剥片效果不好，影响剥片机组的处理能力和电铜的外观质量；阴
10、极板夹边条使用寿命短。Kidd法在阴极剥片机组的开发、“V”型槽的利用方面具有明显优势。导电棒为纯铜棒，与不锈钢阴极之间采用双面连接焊接，导电性能比艾萨法更好。但是Kidd法浇铸机采用Hazelett浇铸机，而Hazelett浇铸机铸出的阳极有两个缺角，并且阴极板比阳极板长和宽各增加30mm，这与我厂阳极生产工艺不相符。EPCM法导电棒也为纯铜棒，导电性能比较好，和Kidd法的生产工艺基本一样，由于到现在为止，它的子公司Cobra是Kidd工艺的唯一制造商。现在每种阴极板底边所用“V”形槽的发明者就是EPCM，它拥有成熟的机器人剥片系统。OT法采用槽面双触点导电排，每二个槽中间有一个无线发射装置，可以发射槽电压、短路、温度、电流等信息到控制中心，生产中边缘易长铜粒子，阴极铜产品边缘不齐。因此，推荐EPCM法为铜冶炼技术提升铜电解工艺的基本方案。,
