铜电解添加剂的遴选及优化研究

【摘要】： 本论文主要研究阿维同-A替代品的遴选或工艺优化。该课题为厂校合作项目，主要为安徽金隆公司研究一至两种高效的铜电解添加剂来替代阿维同-A，以解决美国杜邦公司因污染将停止该产品的生产带来的问题。替代品应满足在较高的电流密度下能生产出优质阴极铜，且能工业化生产，价格适宜。为了能遴选出符合要求的替代品，进行了三个步骤的研究。首先，进行添加剂的初步遴选工作并对添加剂作用机理进行探索；其次，结合铜电解精炼的工艺将遴选出的添加剂进行实验室研究。最后，通过工业实验来确定替代品和明胶、硫脲的合适配比，并检验替代品的效果。研究的主要结论如下： 查阅并检索相关资料，进行初步分析，选择了41种添加剂进行试验遴选，其中丙烯基硫脲、WLN-1、WHN-1和WHN-2等添加剂和明胶、硫脲配合能够获得晶粒细小，表面光滑、平整的阴极铜，其效果和阿维同-A相似。用拉曼光谱，红外光谱研究了添加剂的组成，用金相显微镜观察了结晶的颗粒大小。将所选出的新型添加剂进行正交实验，结果表明WHN-1和WHN-2是主要影响因素，且两种添加剂的使用效果基本相同，可以两种同时使用，也可以只用其中一种。丙烯基硫脲、WLN-1、JBX三种添加剂的影响很小。为了进一步考察所选出添加剂的功效，模拟生产设计了动态试验。实验结果表明，所遴选出的几种添加剂，在270～300A／m~2高电流密度下，添加适当的明胶和硫脲(明胶5mg／l，硫脲3.5mg／l)能得出外观结晶细小、平整光滑的阴极铜，且工艺稳定性好。在实验室规模内获得满意结果，可作为进一步放大工业试验的依据。工业试验分单槽试验和十二槽试验。单槽试验进行了八个周期，前六个周期阴极铜的外观质量起伏较大，优质品率较低．在控制好电解液的温度、铜离子浓度、硫酸浓度的条件下，对添加剂的配比进行调整，后两个周期，阴极铜的外观质量较稳定，尤其是优质品率有了很大提高。通过单槽试验确定较合适的添加剂配比为：明胶：40～45g／t；硫脲60～65g／t；WHN-1：91 g／t；聚丙烯酰胺：65 ml／t。十二槽试验进行了二十个周期。试验中主要调整WHN-2和JBX的加入量，以及它们和明胶、硫脲的配比。实验中生产的阴极铜的化学成分完全达到国家标准，阴极铜外观质量有一定的波动。通过调整，新型复合添加剂较理想的配比为：明胶：65～75g／t；硫脲：50～55 g／t；Cl~-：30mg／l；WHN—1：55ml／t；聚丙烯酰胺：42～55 ml／t。在 昆明理工大学硕士论文摘要2002.3.20 此配比下，实验生产的阴极铜优级品率超过90%，但和金隆公司生产系统98% 阴极铜优级品率相比仍有一定差距，各种添加剂之间的最佳配比仍需通过实验进 行探索。