强磁场作用下磁场梯度力对铜电解过程的影响

摘要

Cu2+扩散性能和杂质离子含量是影响阴极铜质量的关键指标,通过在循环管道施加水平取向磁场调控Cu2+扩散性能及强化铜电解自净化过程改善阴极铜质量.从磁分离与磁场影响水分子氢键缔合程度和离子水合作用的角度出发,开展水平取向磁场磁化铜电解液的实验,利用火焰原子吸收分光光度法、黏度计、毛细管、电镜扫描分别研究磁场梯度力对电解液铜酸浓度、杂质离子浓度、黏度、表面张力以及阴极铜表观质量的影响,分析水平取向磁场强化铜电解工艺的机理.结果表明:磁场梯度力一方面可放大铜电解液中的抗磁性离子和水分子的磁能,降低水分子间的氢键缔合程度和电解体系的活化能,加快铜电解反应速率,促进砷锑铋离子形成SbAsO4、BiAsO4以及AsSbO4的沉淀.增大溶解氧量和CaSO4的溶解度,促使镍铁锌离子表面形成氧化性保护膜,以提高电解液的清晰度和阴极铜的产量.同时,磁场梯度力可降低电解液的表面张力,导致电解液气泡增多而引发阴极铜表面生成气孔;另一方面,磁场梯度力可缩小顺磁性离子的磁能,增强离子水合作用,调控阳极溶解和阴极铜析出速度,降低铜损失量,改善阴极铜表观质量.综上可知,水平取向磁场作用于铜电解过程存在最佳磁感应强度.