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电积铜市场分析:优化电积工艺及阳极材料对铜电积工业的发展具有至关重要的意义

2023年12月25日

  湿法炼铜一船适于低品位的氧化铜,生产出的精铜称为电积铜。现代湿法冶炼有硫酸化焙烧—浸出—电积,浸出—萃取—电积,细菌浸出等法,适于低品位复杂矿、氧化铜矿、含铜废矿石的堆浸、槽浸选用或就地浸出。湿法冶炼技术正在逐步推广,预计本世纪末可达总产量的20%,湿法冶炼的推出使铜的冶炼成本大大降低。

  1、电积工艺是湿法提铜的主要工艺之一,直接影响阴极铜产品质量、工艺能耗和生产效率,未来一段时间铜电积技术研究仍将以降低能耗、提高阴极产品品质和自动化生产水平为重点。2、阳极作为电积关键设备,材料物化性能的优劣对电流效率、电积液杂质含量、电铜单位能耗及产品质量等至关重要,新型阳极材料的研究意义重大。

  3、当前电积领域缺少添加剂浓度检测及在线监控方法,亟需研究添加剂的种类、用量、在线监测方法、作用机理及随电积过程的降解规律。

  目前,铜电积领域的研究与技改在提高生产效率与生产可操作性、降低能耗、节约成本、优化生产环境等方面成效显著,有力促进了湿法提铜的快速发展。未来一段时间,铜电积技术的研究仍将以降低能耗、提高阴极产品品质和自动化生产水平为重点,主要集中在阳极材料、电积添加剂、电积过程添加剂的检测及在线监测、电积液除杂等方面。

  伴随着世界范围内铜矿资源的开采,高品位、易处理铜矿资源日益减少,低品位、难处理复杂铜矿资源占铜资源储量的比例急剧增加。低品位复杂铜矿资源很难满足现行火法炼铜工艺对原料的要求或增大冶炼成本,使得湿法工艺处理此类铜矿愈来愈引起人们更多的关注。尤其是20世纪60~70年代以来,铜萃取剂及萃取工艺的开发为湿法提铜带来革命性的变化。“浸出—萃取—电积”工艺生产阴极铜具有生产流程短、投资小、原料适应范围广、环境污染小、可操作性强等特点。作为产品产出工序,电积技术在湿法提铜工业中占据十分重要地位,电积设备的性能、阳极材料及工艺条件直接影响阴极铜产品质量及过程能耗。因此,科学合理地配置电积设备、优化电积工艺及阳极材料对铜电积工业的发展具有至关重要的意义。

  据杭州中经智盛市场研究有限公司发布的《2022-2026年电积铜市场现状调查及发展前景分析报告》显示:阴极采用不锈钢种板比率有所提高,不锈钢阴极垂直度好,可防止由于阴极变形给生产带来的负面影响,另外不锈钢极板损坏率低、可反复使用且表面的氧化膜层可以很好地解决沉积铜的粘附和剥离之间的矛盾;采用轧制Pb-Ca-Sn阳极的工厂占94%,主要是由于轧制Pb-Ca-Sn阳极耐腐蚀性能好,寿命长,基本可保证阴极铜产品质量;另外采用电解质多支管与聚合物胶接混凝土电解槽的工厂逐步增多,采用多支管对于电解液的分配至关重要,可减少电积过程中因浓差极化造成的不利影响,聚合物胶接混凝土电解槽生产成本、维修费用低,绝缘性能较好。近年来,围绕提高劳动生产效率、改善操作环境、提升产品质量开展了大量工作,取得了长足进步。如紫金山铜湿法厂采用阴极自动拨板技术、提高阴极电流密度至200~220A/m2;设计制作电积槽密闭抽风系统—电积槽耐酸碱树脂板盖板,抽取酸雾集中处理,降低厂房上方酸雾含量,改善操作环境,延长了设备的使用寿命,抽取酸雾净化塔经中和后外排废气硫酸雾浓度不足2mg/L,远低于45mg/L国家大气污染物综合排放标准;富液超声波气浮除油,优化添加剂种类及添加方式,保证阴极铜表面光滑、平整,确保电解液成分合格。

   为解决铜电积过程中操作环境差、阴极铜铅含量高、生产能耗大等问题,替代阳极反应愈来愈引起科研工作者的关注。目前,阳极水分解生成氧气和酸是促进电积过程发生的主要动力,氧溢出过程中电解质被剧烈搅动形成酸雾,一方面造成设备腐蚀严重,另一方面造成环境氧气含量超标形成安全隐患。因此,寻找一种无气体生成的电解质内阳极反应一直被人们所关注。近期研究较多的是将亚铁离子的氧化还原反应作为阳极反应且已取得人们的共识。与常规阳极反应相比,亚铁离子的氧化能降低约50%电能消耗,另外由于该反应发生在电解质内部,不产生气体相,可有效避免氧气生成带来的酸雾。该项技术的应用亟需解决电积液循环体系中亚铁离子的再生及酸循环利用低等问题。由此看来,寻求一种性能优良的阳极材料或科学环保地替代阳极反应仍将是铜电积领域研究的重点。


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