專利名稱：防范銅電解精煉中電力中斷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅柳精煉方法，特別是涉及在l頓永久性陰極(以下稱為"PC")的電解銅精煉中電力中斷的防范方法。背景駄本申請/人曾在NDCKO SMELTING & REFINING CO.LTD.HTTACHI REFINERERY(以下稱為"日立精煉廠(Hitachi Refinery")中通過使用始極片 (starting sheet)的常規(guī)方法生產(chǎn)電解銅。但是，i!31傳統(tǒng)方法1^隹同時獲得高 產(chǎn)率和優(yōu)良質(zhì)量。在這樣的情況下，本申請人弓l入了f頓PC的電解方法，用來 ^!跶些困難并且還極大艦了陰極板的懸浮特性。在PC方法引A^后，當(dāng)前的效率從傳統(tǒng)效率、即約94%增加至98%。電 解能力也從182000啡每年增長到210000晰每年。在日本首次引入PC方法的日立精煉廠繼續(xù)進(jìn)行幾乎無問題的操作。在日 立糈煉廠中所實施的PC方法是ISA (Isa工藝)型，其中不j頓掩模材料(蠟)。 在陰極板的偵靦形成包含樹脂^M料的邊沿襯剝娥器(edge strip protector), 在底部設(shè)置V型凹槽。邊沿襯條保護(hù)器和V型凹槽有助于將電皿積的銅從陰 極有效剝離。電Mil日立精煉廠的37kA/150V、 37kA/90V和37kA/30V三個整流器被 傳導(dǎo)到644個電,，在齡電解池中安裝有56個陰極。因此，銅電解精煉廠 的一個典型特征就是，在多個電解池中金屬的大規(guī)模生產(chǎn)，其中大電流被傳導(dǎo) 至戶脫電解池。日本未經(jīng)審查的專禾咄版物(kokai) 2006-265699公開了 PC方法中所4頓 的邊沿襯條和陰極板之間增強(qiáng)的的粘附力。但是，這個出版物沒有駄銅電解 精煉廠中電力中斷的ftj可防范方法。發(fā)明內(nèi)容因為電解銅精煉廠的電，器每，被維護(hù)，所以電力大約每^l皮切斷一次。中斷機(jī)8到12小時。另外，為了構(gòu)建導(dǎo)體和導(dǎo)管和也為了維護(hù)電解池， 4可能實施幾次約8小時的電力中斷。參照圖1 ，圖示說明了,部設(shè)有V型凹槽la的陰極板1 。如圖1中所示, 當(dāng)電力供應(yīng)中斷后重新開始電流傳導(dǎo)時，電沉積的銅3層壓在電解銅2上，其 中在電被切斷前所述電解銅2已經(jīng)沉積在陰極板1上。圖2說明了未發(fā)生電力 中斷的情況，圖3說明了發(fā)生電力中斷的情況。兩個圖都示出被電沉積并然后 被剝離的銅片的下端部分。在圖2中，在電沉積的銅2上M應(yīng)于V型凹槽la(圖l)的隨處形成了纖2a。因此，電沉積的銅2會鵬并被分為兩半， 其中'll襲于V型凹槽la處。在圖3中，在電流流動重新開始后電沉積的銅3 (以 下稱為第二電解銅)是以薄膜的形式并且被沉積于在電力中斷前已電沉積的銅2(以下稱為第一柳銅)上。當(dāng)電沉積的銅被剝離時，盡管第一和第二柳銅2 和3分別作為整體被彎曲，但是在V型凹槽laPf銜，薄膜形式的第二柳銅3 從第一電解銅2剝離。第二^)S 銅3僅僅剝離但不 。因此電沉積的銅分為 兩半是極其困難的。電沉積的銅的剝離導(dǎo)致電解精煉廠生產(chǎn)力下降。電力中斷(例如每年一次的電力中斷)在{頓永久性陰極(PC)的電解銅 精煉廠中預(yù)先被計劃。當(dāng)電流流動在電力中斷后重新開始時，銅以薄膜的形式 被電K^只于在電力中斷前就已沉積的銅上。本發(fā)明的目的是盡可肖她消除由于電力中斷后薄膜形式的電解銅沉積而 導(dǎo)致的剝離困難。根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種借助于PC方法的銅電解精煉方法，其特征 在于當(dāng)計劃中斷電力時，使皿持久地安裝在電解精煉廠中的主整流器而引 導(dǎo)到電解池的穩(wěn)定電流適度地減小，接著將低電流從附加地安裝在電解精煉廠 中的輔助整流IM專導(dǎo)到電解池，直至電力中斷恢復(fù)為止。下文把"直至電力中 斷咴復(fù)為止低電流傳導(dǎo)"稱為初步電流傳導(dǎo)(preliminaiy currentconduction)。下頓本發(fā)明進(jìn)辦細(xì)描述。 ,實施例的描述銅電解精煉在陰極表面的約250至320A/m2范圍內(nèi)的電流密度下進(jìn)行。這 是穩(wěn)定電流傳導(dǎo)。當(dāng)電力中斷時，因為電解池的電流密度突然 >至零，電解銅(第一電解銅)m^露于基于硫酸的電解液8到12小時。當(dāng)穩(wěn)定電流傳導(dǎo)重 新開始時，電解銅(第二電解銅)沉積并層壓在第一電解銅上。對層壓的第一 和第二電解銅的橫截面結(jié)構(gòu)的觀察顯示出沿著第一和第二電解銅的分界面所形成的條紋式圖案，由于電力中斷而產(chǎn)^^f述圖案。當(dāng)停電持續(xù)時間越長，條紋 就變得越明顯。已表明，當(dāng)在電力中斷后晶體生長重新開始時，生長的晶體是不均勻的，使得形成條紋^1^:。順便艦的是，絲預(yù)知或者意外的電力中斷的情況下，在最長大約4個 小時后可以被恢復(fù)。在該瞎況下電解銅的剝離沒有受到特別的阻礙。本發(fā)明人提i觀過輔助電源^ig行輔助整流器12 (圖4)，所述輔助電源例 如被具體化為發(fā)電機(jī)(沒有示出)。這里盼'低電流"指示電流密度，在該電流密 度下實際上不發(fā)生電解沉積。，以10至40A/m2的電流密度從輔助整流器2 初步地傳導(dǎo)低電流。但是令人驚奇的是，這種低電流傳導(dǎo)有效于重新開始均質(zhì) 晶體生長同時從本質(zhì)上防止條紋狀瑕疵的形成。當(dāng)電力供應(yīng)重新幵始時，主整 流器13被運(yùn)行，并且晶體生長以以下方式發(fā)生，即條紋狀瑕疵變得較不明顯。當(dāng)在電解廠中計劃暫時中斷電力時，正好在電力被切斷前電流密度必須通 鵬帝幡15 (圖4)適度地減小。電流密度從穩(wěn)定7jC平減小到初步7jC平。在本 發(fā)明中，"雖地'指的JiM5ffi庫螺15的電流密度變化的鵬比由于電力中斷 造成的突然降為零的電流密度變化的驗基本上要慢。另外，"適度的"變化盡 可能慢，因為電力脈肖辦允許控制。尤其，雌的是，穩(wěn)定電流密度減小為初步電流密度約兩小時。在電力恢復(fù)后，檢查電極的諸如相:i^巨離之類的參數(shù),隨后電流密度被恢復(fù)到穩(wěn)定水平?；謴?fù)時間不受特另順制，但J^^地約為兩 小時。然后電解銅的生產(chǎn)開始。 以下是本發(fā)明的一些實施例。(1) 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中初步電流傳導(dǎo)的電流密度大約為10 至40A/m2。(2) 根據(jù)權(quán)利要求1或者上述(1)的方法，其中初步電流傳導(dǎo)被實施 8到12小時。(3) 根據(jù)權(quán)利要求l、戰(zhàn)項(1)或者(2)的方法，其中電流密度從 穩(wěn)定電流傳導(dǎo)的電流密度減小為初步電流傳導(dǎo)的電流密度約1至3小時。(4) 根據(jù)權(quán)利要求1、項(1)、 (2)或者(3)的方法，其中電Af^在初步電流傳導(dǎo)期間被循環(huán)。 本發(fā)明獲得以下優(yōu)點。根據(jù)本發(fā)明，，會繊免在電解銅精煉廠中電力中斷后電解銅難以從陰極 剝離的問題。本發(fā)明的優(yōu)點根據(jù)日立精煉廠的實際操作結(jié)果被進(jìn)一步描述。然 而，顯然如果在招可其它M廠中實施本發(fā)明， 獲得本發(fā)明的優(yōu)點。(1) 生產(chǎn)力當(dāng)電解銅以薄膜的形式被沉積時，電解銅板的剝離需要比普通的無膜電解 銅剝離所需時間長2至5倍。^ 發(fā)明肯旨避免或者自這種問題。(2) 銅始極板的質(zhì)量 薄麟式的柳銅沉積可以被抑制。電解銅的夕卜觀是可接受的。


圖1用示意圖舉例說明了始極片的生產(chǎn)。電力被中斷使得在中斷前和中斷 后不同的銅層生長。圖2舉例說明了始極片從母板上剝離。圖3舉例說明了除了電力被中斷外，與圖2中所示的相似的剝離情況。 圖4是具有永久性安裝的整流器和附加地安裝的輔助整流器的電解廠的示 意圖。圖5顯示了比較實例中銅的金屬結(jié)構(gòu)。 圖6 ^M示實例中電流變化的圖表。 圖7顯示了實例中銅的金屬結(jié)構(gòu)。實例 比敏例在具有上臟個整流器的日立精煉廠中的銅柳精煉中，i找ij并實際上實 施12小時功率切斷。電沉積的銅板被允許暴露于無循環(huán)的電M中。在電力恢 復(fù)后，穩(wěn)定電流傳導(dǎo)被重新啟動。因此，穩(wěn)定電流傳導(dǎo)被執(zhí)行了兩次。電解銅 片橫截面的金屬結(jié)構(gòu)如在圖5中所示。條，式的瑕疵在功率切斷前和切斷后 所沉積的電解銅層的分界面處形成。實例在日立精煉廠中安裝了輔助整流器。如在比較實例中那樣itfe拼且執(zhí)行12 小時功率切斷。來自主整流器的電流密度被減小，如圖6所示。實際電力中斷 時間為10小時。初步電流傳導(dǎo)以10A/n^被實施10小時。在初步電流傳導(dǎo)之前 和之后，關(guān)斷整流器，并且改變電流密度。所得的電解銅的金屬結(jié)構(gòu)如圖7中 所示。在本發(fā)明中條紋狀瑕疵比在比較方法中所產(chǎn)生的那些條^說是很不明 顯的。工業(yè)適用性因為當(dāng)前銅的供應(yīng)和需求已是緊迫的，M本發(fā)明所逸到的^iS的生產(chǎn)力 對于銅熔煉工業(yè)是有利的。當(dāng)經(jīng)濟(jì)情況變化使得對于銅的供應(yīng)和需求要求變得 較容易滿足時，可以徹底地執(zhí)行電解廠的維護(hù)。本發(fā)明對類似情況也是有利的。
權(quán)利要求
1.使用PC方法的電解銅精煉方法，其特征在于當(dāng)計劃中斷電力時，使通過安裝在電解精煉廠中的主整流器傳導(dǎo)到電解池的穩(wěn)定電流適度地減小，接著將低電流從在電解精煉廠中附加安裝的輔助整流器初步地傳導(dǎo)到電解池，直至電流中斷恢復(fù)為止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中初步電流傳導(dǎo)的電流密度為大約10至40A/m2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中初步電流傳導(dǎo)被實施8到12小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中樹可一項的方法，其中電流密度從穩(wěn)定電流傳 導(dǎo)的電流密度減小為初步電流傳導(dǎo)的電流密度約1至3小時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中{，一項的方法，其中在初步電流傳導(dǎo)期間電
全文摘要
本發(fā)明涉及防范銅電解精煉中電力中斷的方法。在借助于PC方法的銅電解精煉方法中，將穩(wěn)定電流從安裝在電解精煉廠中的主整流器13傳導(dǎo)到電解池10。當(dāng)計劃中斷電力時，電流被適度地減小，接著低電流從在電解精煉廠中附加安裝的輔助整流器12被傳導(dǎo)到電解池10，直至恢復(fù)正常電流水平。
文檔編號C25C1/00GK101275241SQ200710169170
公開日2008年10月1日 申請日期2007年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月29日
發(fā)明者佐佐木茂, 后田智也, 竹林一彰 申請人:日礦金屬株式會社