经过电解精炼过程,阳极铜被提炼成高纯度的铜,同时回收了阳极中含有的贵金属以及副产品如镍、铋、硒和碲等。全球约有75%的银产量是铜和铅精炼的副产品,而许多贵金属则是从含量极低的矿石中回收得到的。
电解精炼的原料为粗铜,经过火法精炼去除了大部分硫和氧以及少量重金属。根据实际操作情况,将火法精炼后的铜铸成规格为159至270公斤、70 x 40 x 7.5厘米至90 x 90 x 3.75厘米的阳极,其中阳极含铜约99.4%,杂质总量约0.6%。
电解生产所使用的阴极始极片,是在种板槽中通过特殊抛光并涂油后,使用种板沉积产生的纯铜薄片。阴极的重量和尺寸都比阳极大一些。
普遍采用的电解槽由混凝土制成,内部衬以铅、沥青、树脂或塑料,以防止电解液腐蚀。这些电解槽的尺寸为3.39米长、1.07米宽、1.14米高,每组可放置38个阳极和39个阴极。阳极和阴极按照预定的距离排放,而每个阳极则供应两个阴极的铜离子。经过14天的电解过程,阴极的厚度达到1.25厘米,重量可达113.6公斤。在28天的电解周期结束后,阳极的重量将减少至原始重量的8至15%,随后取出残极进行清洗,再返回阳极炉中重新熔化,铸成新的阳极。
为了确保电解液中的主要杂质如镍和砷等不会积累到超出允许的极限,会定期抽出足够的电解液进行净化处理。净化后的电解液中可溶杂质对阴极产品纯度的影响被降到最低。一般采用三个串联的电解槽进行净化处理,分别产出不同质量的铜产品。
脱铜溶液主要由硫酸镍和硫酸组成,在铅蒸发器中浓缩6至7小时后,当硫酸浓度达到1000克/升时停止。随后,冷却使镍以无水粗硫酸镍的形式沉淀,并经过滤去除。净化后的酸性溶液再被送回电解车间循环使用。
铜电解精炼过程中所使用的电解槽多采用复联法布置,以保持较小的槽电压和较高的电流效率。阴极电流密度设定在177.6至222安/平米之间,电流效率高达90%以上。电流强度遵循法拉第定律,确保了1安培小时可沉积1.186克铜(铜是二价金属)。