陽極銅

廢雜銅的利用途徑有兩種：一是經過熔鍊之後生產電解銅：二是直接利用，即直接利用分類後的廢雜銅生產銅材或合金產品。重點關注熔鍊過程。

再生銅(由於磨損、破裂或棄置等原因，銅和銅合金藝術品失去了原有的價值，在這種情況下可以將它們再熔融以回收銅)熔鍊生產技術路線主要有以下幾個流程：

①原料的預處理：根據不同原料主要有分選、廢棄設備的解體等。

②火法熔鍊：將廢銅經火法熔鍊成粗銅和陽極銅，然後再電解精煉成陰極銅。按廢料組分不同，可採用一段法、二段法和三段法三種流程。

③電解：陽極銅通過電解精煉生產陰極銅。

陽極銅俗稱“粗銅”。是以銅精礦為原料熔鍊的銅中間產品，一般含銅量98%～99%，為電解法生產陰極銅的原料，粗銅經過熔鍊形成再生銅。

世界上有陽極銅冶煉廠約100座，生產能力約1000萬噸，世界陽極銅的進出口貿易量約200萬噸。中國是世界上重要的陽極銅進口國。 ^[1] 

陽極銅系由粗銅經火法精煉而成。其中大部分雜質已經除去，它的成分含銅約為98.50~99.20%，雜質含量的比例很少。在生產中如果能嚴格控制陽極銅一定的含雜量，則進行電解時，就能得到較好的經濟效果和質量較高的產品。·

陽極銅的取樣可分為兩種：一種是在鑄板時取樣廣自開始鑄板到鑄完時為止，分頭中尾取三個樣品，先單獨分析含銅，再混合後分析其含雜質；另一種是分批取樣，每一批陽極約100塊左右，進行間隔取樣，混合後分析含銅含雜量。

陽極銅取樣層時，取部位也應平均分佈在板面各點。取時先除去表面氧化層，然後用磁石吸去粘附的鈇層，混勻後進行分析。

(1)方法要點

陽極銅用碘量法來測定銅。試樣先溶於硝酸，用溴水使可能存在的亞銅離子完全氧化為兩價銅離子，加醋酸以調整至一定的pH值(避免鐵的干擾)，再用過量的碘化鉀使二價銅離子全部故還原為亞銅化合物，並釋出遊離碘

然後，用硫代硫酸納標準液滴定釋出的碘，從而算出銅的成分

為了使滴定格點變色清晰，採用加入少量醋酸鉛的方法。

試劑：硝酸(比重1：42)、氫氧化銨、醋酸、飽和溴水、澱粉溶液(0.5%)、硫氰化鉀溶液(10%)、碘化鉀溶液(30%)、醋酸鉛溶液(1%)、硫代硫酸鈉標準液(0.1N) ；

製備：取24.8克試劑純硫代硫酸鈉，溶解在少量水中，加入0.01克碘化汞(如有混濁應該過濾)，移入1000毫升容量瓶中，稀釋到刻度，振盪均勻。

標定：稱取電解銅(含Cu 99.97%)，按照下面同樣操作步驟，進行滴定；並計算每毫升硫代硫酸鈉標準溶液(0.1IN)相當銅的克數。K=電解鋼樣品重量/耗用標準液毫升數。

分析步驟：(1)稱取陽極銅屑0.3000～0.3012克(稱準到0.0001克)，放入390毫升錐形燒瓶中。

(2)加硝酸5毫升，加熱溶解，蒸發到約為2毫升左右(不得乾涸)。

(3)滴加飽和溴水，到溶液微帶黃綠色，加熱趕去過剩的溴。

(4)加水15～20毫升，用氫氧化銨中和，到溶液呈深藍龜。

(5)加熱趕去過量氫氧化銨，到瓶邊有少凰氧化銅(棕色)出現，加入醋酸6毫升；搖勻，必要時微加温，冷卻到室温，加入醋酸鉛(1%)4~6滴。 ·

(6)加入碘化鉀溶液(30%)10毫升，用硫代硫酸鈉標準液(0.1N)滴定到變成淡黃色時，加入澱粉溶液(0.5%)3～6毫升，以硫代硫酸鈉標準液滴定到淡紫色。

(7)加入硫氰化鉀(10%)10毫升，再滴定到微黃色．

計算方法：

式中，

——耗用硫代硫甲鈉標準液毫升數；

——每毫升硫代硫酸鈉標準液相當鐧的克數；

——樣品重量。 ^[2] 

陽極銅經過電解精煉，生產出電氣工業所需要的高純銅，並回收陽極中含有的貴金屬以及副產品鎳、鉍、硒和碲等。世界銀產量有近75%是銅和鉛精煉的副產品，而很多貴金屬是從貴金屬含量很低的礦石中回收的。

電解精煉的原料是粗銅。粗銅經火法精煉除去了大部分硫和氧，以及少量重金屬。跟據實際操作情況，把火法精煉的銅鑄成重159～270公斤，70 x 40×7.5釐米～90×90×3.75釐米的陽極。陽極含銅約99.4%，雜質總量約0.6%。

電解生產用的陰極始極片，是在種板槽中用經過特殊拋光並塗油的種板沉積產生的純銅薄片，重3.64～5.91公斤，厚1.56毫米。陰極的長和寬比陽極大2.5～5釐米。

最普通的電解槽是由混凝土製造的，內部襯鉛、瀝青、樹脂或塑料，防止電解液腐蝕。

電解槽尺寸為3.39×1.07×1.14米，其中裝有放陽極和陰極的支架，可放38個陽極，39個陰極。38個陽極為一組，39個陰極為一組，陽極和陰極按預先定好的距離排放，陽極中心距為8.75～3.75釐米，每兩個陽極之間的中心放一個陰極。陽極支架兩端各放一個陰極，每個陽極供給兩個陰極的銅離子，經過14天電解，取出陰極時，陰極1.25釐米厚，重達113．6公斤。電解28天后，陽極重量減少到原來重量的8～15%。取出殘極，經過洗滌，再返回陽極爐重熔，鑄成新陽極。

理論上，電解液含

40克/升，

200克/升，它僅作為反應介質，溶液中銅離子濃度不變。然而，在生產中，銅離子濃度將增加，一般是在電解系統中採用幾個脱鍤槽，用不溶鉛陽極和銅陰極析出過量的銅離子，保持電解液中銅離子濃度在所要求的水平。電解液的循環也很必要。通常電解液從電解槽底加入，從電解槽上部流出，以實現循環。這種循環減少了電解液分層的趨勢，這是由於陽極銅進入電解液中，電解液被比重大的硫酸銅飽和，硫酸銅將趨向下沉。與此同時，在陰極上銅從溶液中析出，留下比重小的稀硫酸溶液，它將上升。因此，應連續混合，以免電解液分層而嚴重地妨礙生產順利進行。

為了使電解液中鎳和砷等主要雜質積累量不超過允許極限，還要定期抽出足夠的電解液淨化，因為電解液中可溶雜質直接影響陰極產品的純度。一般採用三個串聯的電解槽淨化電解液。淨化槽採用鉛陽極和銅陰極。第一個槽產出質量好的陰極銅，第二個槽產出壓量較差的銅，送陽極熔爐化，第三個槽產出含砷高的低品位沉積物，返回熔鍊廠。

脱銅溶液主要由硫酸鎳和硫酸組成，在鉛蒸發器中濃縮6~7小時，直到硫酸濃度達到1000克/升為止。冷卻時，鎳以無水粗硫酸鎳沉澱，過濾除去。淨化過的酸性溶液返回電解車間。

一般用於銅電解精煉的電解槽都採用復聯法佈置。其陽極間距很小，以保持槽電壓最小，平均槽電壓為0.25伏。陰極電流密度為177.6～222安/平米，電流效率達90%以上。電流強度遵守法拉第定律，從而100%電流效率，1安培小時可沉積1.186克銅(銅是二價互屬)。

循環電解液在蒸汽加熱池內加熱到60℃，然後，用泵提升到高位槽，由高位槽自流循環到每個電解槽，流速為9～18升/分。在電解槽上部抽出循環電解液，在電解槽底部加入新電解液，陽極泥沉降與電解液流動方向相反，溶液的向上流動不足以影響不溶陽極成分的正常向下沉降而彙集在電解槽底部。除了加熱可提高電解槽效率外，還需加少量膠和鹽。加膠可提高陰極銅質量，加入量通常為45.5克/噸陰極銅。氯化物濃度保持0.012~0.03克/升，就能將溶液中的銀、鉍或銻都沉澱出來。

陰極銅可以直接切開出售，用於製造合金，或者在直流電弧爐爐內或反射爐內熔化，鑄成符合要求線錠、鑄錠、方坯或扁錠出售。最好用電爐，因為不像反射爐那樣燃料燃燒污染，不需要吹煉，插木還原，不必造渣除去這種污染物。熔煉爐旁邊的傾斜爐內有木炭覆蓋層，以防氧化。含

99.98%的精銅鑄入水平旋轉圓形鑄錠機的模中。如果需要，也可以得到含氧0.03%的紫銅，即在熔鍊和鑄錠階段，把空氣吹入熔體內，使其達到含

0.9%，然後用插木還原法將熔體的含氧量降到0.03%。 ^[3]