electrorefining电解精炼
利用不同元素的阳极溶解或阴极析出难易程度的差异而提取纯金属的技术。电解时用高温还原得到的粗金属铸成阳极，用含有欲制金属的盐溶液做电解液，控制一定电位使溶解电位比精炼金属正的杂质存留在阳极或沉积在阳极泥中(其中往往含有贵金属)，用其他方法分离回收。而溶解电位比精炼金属负的杂质则溶入溶液，不在阴极上析出，从而在阴极上可得到精炼的高纯金属。利用电解精炼的金属有铜、金、银、铂、镍、铁、铅、锑、锡、铋等。
通过电解质溶液的电解，由粗金属作阳极，纯金属作阴极，含有该金属离子的溶液作电解液，金阳极溶解，在阴极沉淀。粗金属中的杂质，不活泼的杂质不溶解，成为阳极泥于电解槽底部，活泼的杂质虽然在阳极溶解，但不能在阴极沉淀。所以通过电解阴极可以得到纯度很高的金属。称为金属的电解精炼。电解精炼常用于有色金属的精炼。如粗铜，粗银，粗镍等的精炼
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＞＞＞电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。(1..
电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。(1)如图为电解精炼银的示意图，________(填a或b)极为含有杂质的粗银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为______________________。AgNO3—HNO3溶液(2)电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O72－)时，以铁板作阴、阳极，处理过程中存在反应Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，最后Cr3＋以Cr(OH)3形式除去。回答下列问题：①写出电极反应式：阴极________________，阳极________________。②当生成1 mol Cr(OH)3时，电路中转移电子的物质的量至少为________mol。③电解过程中有Fe(OH)3沉淀生成，原因是___________________________。(3)电解降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电解降解NO3－的原理如图所示。电源正极为________(填A或B)，阴极反应式为______________________。②若电解过程中转移了2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。
题型：填空题难度：中档来源：不详
(1)a　NO3－＋3e－＋4H＋=NO↑＋2H2O或NO3－＋e－＋2H＋=NO2↑＋H2O(2)①2H＋＋2e－=H2↑　Fe－2e－=Fe2＋　②6　③阳极生成的Fe2＋被溶液中的Cr2O72－氧化Fe3＋，阴极H＋放电，随着溶液中的酸性下降，使Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe(OH)3沉淀(3)①A　2NO3－＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－　②14.4(1)电解精炼时，不纯金属作阳极，即为a极；b电极是阴极，NO3－发生还原反应，生成了NO，遇空气氧化生成红棕色的NO2。(2)根据电解原理，该电解法的阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋，生成的亚铁离子被溶液中的Cr2O72－氧化：Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O，电路中每转移12 mol电子，最多有1 mol Cr2O72－被还原，得到2 mol Cr(OH)3。氢离子浓度减小，随着溶液中的酸性下降，Fe3＋的水解平衡右移，生成Fe(OH)3沉淀。(3)要实现2NO3－＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－，该反应应该在阴极中进行，Ag不能作阳极，否则会失去电子，所以Pt是阳极，A是正极；Ag－Pt是阴极，阳极的反应式为：5H2O－10e－=10H＋＋O2↑，在阳极区生成的H＋通过质子交换膜到达阴极区，所以当电解过程中电子转移10 mol时，Δm左＝mol×32 g/mol＋10 g＝90 g，Δm右＝28 g－10 g＝18 g，当电解过程中电子转移2 mol时，膜两侧电解液的质量变化差Δm左－Δm右＝＝14.4 g。
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据魔方格专家权威分析，试题“电解法在金属精炼、保护环境、处理废水中起着十分重要的作用。(1..”主要考查你对&&电解池原理，电解池电极反应式的书写&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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电解池原理电解池电极反应式的书写
电解池：(1)电解：使电流通过电解质溶液且在阴、阳极两极引起氧化还原反应的过程叫电解。 (2)装置：电解池(电解槽) (3)特点：将电能转化为化学能。形成条件：①与电源相连的两个电极，②电解质溶液或熔融电解质，③形成闭合回路 (4)阴离子放电顺序：S2-&I-&Br-&Cl-&OH-&SO42-&NO3-&F- 阳离子放电顺序：Ag+&Hg2+&Fe3+&Cu2+&H+&Pb2+&Sn2+&Fe2+&Zn2+&Al3+&Mg2+&Na+&Ca2+&K+(5)电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有时可以从电解产物上去看。①若电解时阴极上产生H2（消耗H+），阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大；②若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小；③若阴极上有H2，阳极上有O2，且（相当于电解水），则有三种情况：a如果原溶液为中性溶液，则电解后pH值不变；b如果原溶液是酸溶液，则pH值变小；c如果原溶液为碱溶液，则pH值变大；④若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性），一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液。 (6)电解反应类型：从参加反应的物质来分电解反应可分成五类： ①H2O型：实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。 ②溶质型：溶质所电离出来的离子发生氧化还原，如电解氯化铜、溴化氢等溶液。 ③硫酸铜溶液型：电解产物是金属、氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜、氧气和硫酸，电解硝酸银溶液时生成单质银、氧气和硝酸。 ④氯化钠溶液型：电解产物是非金属单质、氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成氯气、氢气和氢氧化钠，电解溴化钾溶液时生成溴单质、氢气和氢氧化钾。 ⑤电镀型：镀层金属作阳极，阳极反应是：M-ne-=Mn+，镀件作阴极，阴极反应是：Mn++ne-=M。（电解精炼与电镀，实质上是相同的） 原电池、电解池、电镀池的比较:
电极反应式的书写: 1.根据装置书写电极反应式 (1)根据电源确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性电极→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。 (2)在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。 2.由氧化还原反应方程式书写电极反应式 (1)找出发生氧化反应和还原反应的物质→确定两极名称和生成物→利用电子守恒分别写出两极反应式。 (2)若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式，即得另一电极反应式。
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铜电解精炼设计说明书.doc56页
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西安建筑科技大学华清学院
本科毕业设计(论文)任务书
题 目: 年产5万吨电解铜的铜精炼
车间工艺设计
院(系): 材料与冶金工程系
专 业: 冶金工程专业
学生姓名:学 号:
指导教师(签名):
主管院长(主任)(签名):
年 02 月 18 日
一、毕业设计(论文)的主要内容(含主要技术参数)
毕业设计主要内容包括:根据设计题目进行毕业实习,收集有关资料,熟悉铜电解精炼过程的工作原理及生产过程,为铜电解精炼工艺的设计打下基础;铜电解精炼车间总体设计方案的制定;铜电解精炼操作技术条件的选择;完成物料平衡、热平衡计算; 生产工艺的设计;车间工艺的布置;主要设备包括电解槽、阳极、阴极的设计,辅助设备的选型;主要技术经济指标的确定。使学生能够理论联系实际,掌握流态化焙烧工艺设计的基本过程,为今后从事相关的技术工作奠定基础。
二、毕业设计(论文)题目应完成的工作(含图纸数量)
1 完成毕业实习报告,并收集有关资料,进行技术准备;
2 完成设计说明书1份;
3 绘出车间平面图、剖面图、电解槽安装图各一张;
4 完成与设计内容相关的专题1篇,不少于5000字;
5 翻译与本专业相关的外文技术资料1篇,中文不少于4000字。
三、毕业设计(论文)进程的安排
序号 设计(论文)各阶段任务 日
1 资料收集与整理,毕业实习,完成实习报告 2.21-3.14
2 专题及英文翻译 3.15-.3.27
3 设计相关物料平衡及热平衡计算 3.30-4.24
4 主体设备及生产工艺设计
5 绘图,撰写设计说明书 5.21-6.10
6 准备答辩 6.10-6.20
四、主要参考资料及文献阅读任务(含外文阅读翻译任务)
1 邱竹贤编,《冶金学(有色金属冶金)》,冶金工业出版社,2001
2 重有色金属冶炼设计手册(铜镍卷),冶金工业出版社,1996
3《有色金属冶炼设备
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新型高效自动出银粉银电解槽介绍
――郑州乾宝冶金科技有限公司
一、国内银电解设备基本现状
目前，较大规模的银电解精炼行业所使用的电解槽大部分为履带式自动出银粉的卧式电解槽，又称船型槽。
国内从早期的沈阳冶炼厂到现在的豫光金铅等大型铜铅冶炼企业的白银精炼几乎都采用这种槽型。
这种槽型的优点是自动化程度高，可以连续地自动出银粉，不用停槽，劳动强度小，适合大规模生产。
存在的缺点是：常规使用的这种电解槽电流密度比较小（一般为250-350A/m2），电解速度比较低，设备中占压电解液比较多。资金占压量大、周转慢。
二、高电流密度生产带来的问题和我们的解决方案
在保证产品质量（国标1号银）和设备正常使用的情况下，尽量提高电流密度是银电解工艺不断发展的方向。但对于目前普遍使用的常规银电解槽，由于传统的电解液循环方式的限制，如果采用高电流密度电解，会发生严重的浓差极化，导致产出的银粉质量下降。另外，常规的电解槽的槽上导电方式、极板连接方式也不适应高电流密度，容易发热，损毁设备。
为了解决高电流密度加大浓差极化问题，相应需要加强电解液的循环、提高电解温度等强化离子扩散的手段。我们借鉴了国外相关的技术和设备，在电解槽的槽型结构上做了重大改进，使电解液的循环方式更加合理，在高电流密度（650-750A/m2）下产出了合格的国标1号银。
对于同等体积的银电解槽，我们的新型电解槽的产量比常规电解槽增加产能一倍以上。在同等产量的条件下，显著减少生产设备中电解液占压的白银，减少了流动资金。同时也减少了设备数量，减少了维修费用。
三、实际使用效果
2008年，我公司与内蒙古乾坤金银精炼股份有限公司合作，使用我公司研发设计的新型高效自动出料白银电解精炼机组以及相关的辅助设施来取代原有的电解精炼设备设施。
内蒙古乾坤公司是中国人民银行最早认定的全国仅有的两家金银精炼单位之一，是我国首家获得伦敦黄金市场认证的品牌。“乾坤”牌国际标准金、银锭获伦敦黄金市场协会优质交易锭资格，为国际市场免检产品。目前该公司每年精炼白银400吨以上，产品银锭全部出口到欧美地区。
乾坤公司的白银电解精炼生产以前采用的是传统的卧式自动出料电解机组，存在着电流密度低，电解速度慢，生产过程中白银占用量大的问题。后来他们又自行改为高效下放料银电解槽，由于烟气收集效果差，造成操作环境较差，并且劳动强度较大，再加上工人本身焊接技术不好，电解液滴漏严重。2008年委托我公司重新设计改造白银精炼工艺和设备。
改造工程中，我公司承担了车间布置设计、主体设备设计及制造、设备安装、调试、指导新设备的试生产、人员培训等工作内容。
改造项目按白银年产量为600吨设计。电解的电流密度由原设备的300A/m2增加到新设备的700 A/m2。改造前为5条电解生产线，每条生产线占压白银1.5吨，日精炼白银0.25吨；改造后4条高效电解生产线，每条生产线占压白银400公斤，日精炼白银0.5吨。且每条电解机组的槽体体积比原生产线缩小30%。对电解液循环方式进行了改进，又减少了低位槽、高位槽中的电解液用量。另外，电解液含银浓度也从原来的300 g/l降低到 100g/l--150 g/l，将银导电板改为铜导电板等等。以上各种改进措施均有效减少了精炼生产过程中的白银占压量。据实际检测统计，电解液中占压白银的总量由原来的7.5吨总量降为1.6吨，减少白银占压5.9吨，按当时银价3.6元/g计，减少资金占压2000万元左右。
以上的生产过程中，产品质量始终保持在国标1号银水平。
自2009年1月正式投入大规模生产以来，新设备至今正常运行，情况良好。
四、金信公司白银精炼设计
产量：55吨/年，考虑原料来料不均衡和设备检修，我们按每天精炼白银300公斤设计。
方案一：高电流密度自动出粉银电解槽（卧式船型槽）一台
电解槽尺寸
整流电源：20V2000A
紫金铜业有限公司的500公斤/天自动出粉银电解槽：
紫金铜业有限公司的500公斤/天自动出粉银电解槽：}