第四章 關鍵工藝因素對溶銅液品質的影響

4.4溶銅與供風的關系

衆所周知，銅在稀硫酸水溶液中溶解必須有氧氣，在電解銅箔生産中的溶銅是通入空氣實現供氧，一般情況供空氣量的大小決定溶銅速度。先輩早已進行了供空氣量與銅溶解的關系的研究。增大空氣供給量是增大溶銅罐内的溶液擴散速度，增加氧與銅料的碰撞次數，使參加反應的元素相互多接觸，生成物被驅離銅料表面進入溶液裡。參加反應的元素從新接觸，使新的反應繼續進行。反應的速度主要取決于空氣中的氧氣濃度，采用富氧空氣溶銅速度會更快。

4.4.2加大供氧量的工藝手段

溶銅反應所需要的氧氣一般是以壓縮空氣或羅茨鼓風機的方式提供的，溶銅反應速度與氧氣量有以下列關系。

dw/dt=KPon 式4-11

式中：Po：氧的分壓，K、n：反應常數

由式4-11可見，反應速度與氧的分壓成正比，即反應速度與風壓，風量成正比。我們知道隻有運動到銅表面的氧氣才能參加溶銅反應，如果氧氣不能與金屬銅接觸，所供的氧氣隻是起到了攪拌的作用。 空氣在溶銅罐的液體中由下向上運動與壓力有關，這有兩個力，一個是供風機給的主動力。這個力是供風機給的動力，它要大于溶銅罐液體高度和銅料堆積形成的阻力。這個壓力的大小主要取決于溶銅罐内投銅料量與銅料的幾何形狀和布料密度。銅原料在溶銅罐内應擺成象用磚砌牆一樣，上面的磚把下面的磚縫壓住。溶銅布料必須是上面的銅料把下面的銅料的縫隙壓住，空氣在溶銅罐裡從下向上運動要有一定的阻力，使空氣在銅料之間的縫隙串來串去，讓投入到溶銅罐裡的銅料表面都接觸到空氣。進入溶銅罐裡的空氣中的氧氣都參加反應，最後耗盡了氧的空氣排放出來，溶銅罐内的空氣壓力是靠銅料對空氣上升的阻礙來實現的，達到提高空氣在溶銅罐内的壓力。以此提高氧的分壓，氧的溶解度與氧的分壓成正比，即：

Po=KP 式4-12

(4-11)、(4-12)兩個方程式揭示了同一個規律，提高溶銅罐内的空氣壓力，是使氣體溫度升高，運動速度頻率加快，碰撞次數增多，提高空氣壓力，等于加大風量，是加快溶銅反應速度的主要手段。 氧氣在電解液中的溶解度除前邊所說的與壓力，溫度有關外，還與電解液的Cu 、H2SO4濃度有關，随着鹽和酸的濃度的增加，其溶解度按色奇洛夫定律而變化。

tg S0/S=KC 式4-13

式中：S0：氣體在純水中的溶解度；S：氣體在電解液中的溶解度；

C：電解液中鹽和酸的濃度；K：常數

式4-13式告訴我們，電解液中的主要成分穩定在一個适當的濃度範圍内，對改善供氣的動力學條件是有利的。

溶銅速度與壓縮空氣的流量有重要關系，開始時随着壓縮空氣的流量加大，溶銅速度加快。供風的作用一個是供氧，另一個作用是攪拌，消除濃差極化。但是，當加大供風量到一定值時，其它條件不變，再增大供風量反應速度沒有明顯的變化。

在生産中采用控制對溶銅罐供風量的方法，來控制溶銅反應速度。供風量的确定可參考下面的經驗方式：

Q風=KQ銅 式4-14

式中：Q風：供風量m3/分；K：經驗系數1.2～1.3；Q銅：析出銅量g/分

4.4.3新的酸和氧擴散的過程

溶銅反應是有固-液、固-氣、液氣參加的多相反應。反應效果一般是由吸附、化學反應和擴散三個步驟所決定。由于吸附很快達到平衡，所以多相反應的速度主要由化學反應和擴散決定，随着化學反應的進行，銅料塊表面的酸、氧濃度會逐漸降低，而反應産物硫酸銅且随之增多，顯然在銅料表面存在這樣一個空間，稱為“界面層”（硫酸銅）。如果施以強烈的攪拌，将反應産物硫酸銅從金屬銅表面擴散開去，将新的酸和氧擴散到銅料表面，新的反應才能開始進行下去。又通過攪拌将新的反應産物擴散開去。将溶液中的酸和氧，再擴散到銅料表面，使反應周而複始的不斷進行下去，否則反應将逐漸減弱直至終止。減弱或消除阻礙着溶銅反應的“界面層”，隻能靠空氣的攪拌，而且必須要求均勻。攪拌不能集中在一處或幾處。即不能有死角，這樣才能達到溶銅的最大效果，發揮出溶銅加工的最大效率。

擴散速度可用下式描述，生成物擴散速度公式：

dc/dt=DA/Vδ(Cs-C) 式4-15

反應物擴散速度公式：

dc/dt=DA/Vδ(C-Cs) 2—16

4.4.4溶銅過程中的供風

溶銅過程中的供風的關鍵，是保證氧在溶液中的溶解度和均勻有效的擴散，這是浸漬式溶銅的關鍵，隻有這樣才能使銅料表面充分的接觸O2氣。無論是浸漬式溶銅，還是噴淋式溶銅，适當的增大風量，使銅料充分接觸空氣，加快對流，加快銅料表面蒸發，減薄銅料周圍液層，都會有利于銅料的溶解，但浸漬式溶銅的攪拌不能過于強烈，這樣會使溶銅罐内底部沉積的泥沙等雜質攪動起來，随電解液流出，造成電解液“髒”，增加過濾負擔，嚴重會造成銅箔粗造。攪拌強烈，熱損失大，能原消耗大。噴淋式溶銅更不能采用大的空氣流量，那樣空氣帶走的熱量太多，熱能損失太大，而且給供熱帶來很大的麻煩。

溶銅的供風過程一般為：

空氣→過濾器→無油空壓機→空氣淨化器→分風儲存器→溶銅罐→排空。 浸液式溶銅供風目前大多數采用螺杆式無油空氣壓縮機，或螺杆式空氣壓縮機配備除油器。次之采用羅茨鼓風機。空氣壓縮機的好處是空氣壓力大，溶銅罐可以大量密集布料，實現溶銅罐内比較大的空氣壓力，提高空氣和溶銅罐内溶液溫度。空氣壓力大，空氣的鑽勁大，可以使投入溶銅罐裡的金屬銅最大面積的接觸空氣，參加反應的銅料多，金屬銅作功效率提高，無功銅減少。也就是說，投入溶銅罐内的銅參加反應的量多，在那呆着無用的少了。 空氣壓力大，對投入的廢箔溶解有利。空氣壓力大能把廢箔攪動起來，使廢箔分散開，利于與空氣和硫酸接觸反應。而羅茨鼓風機的缺點是空氣壓力低，吹不動廢箔，廢箔疊在一起裡面接觸不到空氣，不溶解，成為一塊銅疙瘩。羅茨鼓風機對原料銅是有選擇的，溶銅罐内不能投入過多的原料。因為空氣壓力小，溶銅罐裡的液面不能超過6米。溶銅罐的利用率就低了，本來一個溶銅罐可以供十台三萬電流的電解槽，這樣隻能供四台，效率隻發揮了30%。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!