铜电积添加剂(盐酸)探讨

关于铜电积工艺是否添加盐酸的探讨铜电积行业对添加盐酸的正面作用并未有明确的结论，但Cl-带来的负面影响是加快了不溶阳极的溶解，缩短阳极使用寿命，影响阴极产品质量。现分别从电积工艺添加盐酸带来的危害及铜电解精炼添加盐酸的作用两方面来探讨铜电积工艺是否必要添加盐酸。一、电积工艺添加盐酸带来的危害铜电积普遍采用变质Pb-Ca-Sn不溶阳极，在电积的过程中阳极发生的反应主要是氧的析出。在酸性溶液中，氧的析出只有在电极电位更正于平衡电位的条件下才能实现。在此之前，阳极处于热力学不稳定状态，将可能发生如下反应：金属铅按下列反应氧化成二价的硫酸铅：Pb＋SO42-－2e＝PbSO4(1)ε0＝－0.356V/SHE二价的硫酸铅氧化成四价的二氧化铅：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋H2SO4＋2H+(2)ε0=1.685V/SHE金属铅直接氧化成四价的二氧化铅：Pb＋2H2O－4e＝PbO2＋4H+(3)ε0＝0.655V/SHE氧的析出：2H2O－4e＝O2＋4H+(4)ε0＝1.229V/SHE因此，铅基不溶阳极严格意义上来说是铅基PbO2阳极。由于盐酸的添加，电积液中的Cl-在电场的作用下吸附在阳极表面，阳极表面的PbO2晶格中的氧离子可被Cl-取代，使得铅基表面的PbO2层变为PbCl2盐层，破坏了阳极表面的PbO2钝化层，加快了阳极的溶解。同时，Cl-还可能氧化成ClO3-，其结果也将加速阳极的腐蚀。因此，添加盐酸不仅使铅阳极腐蚀加剧，造成铅阳极单耗增加，而且还导致阴极铜含铅高。此外，Cl-会腐蚀设备，使电积槽上空含氯升高，恶化操作条件。二、铜电解精炼添加盐酸的作用火法炼铜后的电解精炼是以粗铜为可溶阳极，在电解过程中阳极铜不断溶解，铜离子扩散到阴极还原为金属铜。添加盐酸的作用有：（1）减少阳极的钝化。铅在铜熔体中的溶解度很小，铅以金属颗粒存在于阳极铜中。在电解过程中，比铜负电性的铅优先从阳极溶解，生成难溶的PbSO4、PbO2等薄膜覆盖于阳极表面，使槽电压上升且引起阳极的不均匀溶解，盐酸的添加能加速铅及其化合物的溶解，减少阳极的钝化；（2）减少银的损失。银在阳极铜中主要以过饱和固溶体的形式存在，阳极溶解时以该固溶体特有的电位与铜同时溶解，盐酸的添加可使溶液中的Ag2SO4和Ag-以AgCl的形式沉淀于阳极泥中，减少银的损失。三、个人观点铜电解精炼工艺中以盐酸作为添加剂是不争的事实。但在以Pb-Ca-Sn等铅基合金为不溶阳极的铜电积工艺中，未发现添加盐酸的作用。相反，添加盐酸将加剧铅阳极的腐蚀，造成铅阳极单耗增加，导致阴极铜含铅高，而且还会腐蚀设备（包括采用不锈钢阴极时对阴极的腐蚀），使电积槽上空含氯升高，恶化操作条件，增加不必要的成本。同时，同行业（如智利Tesoro铜矿为除Cl-专门增设了Cl-洗涤工序）的电积工艺也表明，盐酸不是铜电积工艺的必备添加剂。