[科普中国]-冶金电化学

冶金电化学是研究冶金过程中的冶金电化学现象及应用的学科，广泛适用于有色金属、化工、水电解等工业，其中以电解食盐、水电解制氢、制氧、电解铝、铜、锌、镍及石墨化炉等应用较广。

冶金电化学的主要任务及研究方法冶金电化学的主要任务是如何用电化学方法从矿物中分离和提取有价组分，以及进行金属的电沉积和精炼等。电解是冶金工业中大规模用来提取金属的主要方法之一，它与火法冶金比较，具有产品纯度高，并且能处理低品位矿石和复杂的多金属矿的优点。元素周期表中几乎所有的金属都可以用水溶液和熔盐电解方法来制取，因此系统地掌握冶金电化学的基本原理具有十分重要的意义。工业电解生产首先要求产品质量好和产量大；为了降低成本，又要求具有较高的电流效率和尽可能少的电能消耗；同时又能综合利用和保护环境。为了达到这一目的，一般需要从三个方面来学习探讨：

（1）探讨最佳的电解组成。对于工业电解质溶液的要求是：物理和化学性质稳定，具有较高的导电性，溶解度尽可能大，无毒，价格低廉，以及溶液容易处理或回收循环使甩，因此，需要系统地探讨电解质溶液中离子的平衡和动态性质，杂质的影响以及性质一组成关系，从中找出合理的电解质组成。

（2）研究电极反应的条件速度和机理。电极过程包括可逆和不可逆过程，前者能确定离子放电的基本条件，后者可探明过程的速度和机理及影响反应速度的主要因素，进而有目的地控制生产过程，找出最佳的电解工艺技术条件。

（3）归纳上述研究结果进行综合电解条件试验。因为各种条件之间是相互制约的，一个因素改变必须调整其他因素与之相适应，才能取得最好的效果，因此试验规模必须从小到大，将所得结果反复对比分析，为工业设计提供可靠的依据，并在半工业和试生产继续考察，最后制定出合理的电解工业制度。上述的研究步骤为镍电解工在工作中掌握的一般程序，以便配合工程技术人员在技术创新，技术改造，课题研究时，对于具体问题作具体分析。1

冶金电化学用大功率整流器设计采用框架式结构，为便于维修柜体，前后设有钢结构玻璃门或铝合金玻璃门，由于采用大功率整流元件和采用双孔水冷铜母排作为散热和导电排，从而使产品具有效率高、结构简单、噪音小、维护方便，输出容量大，可靠性强等优点，并有一定的防腐性能。

成套产品包括：有载调压变压器、整流变压器、自饱和电抗器、整流柜、控制柜、计量控制台（总控制）、计量盘、大电流测量元件，为了方便用户还可配套水处理装置、大电流母线开关、智能化仪表等。

整流方式：三相桥式整流或三相桥式同相逆并联整流。六相双反星形带平衡电抗器或六相双反星形带平衡电抗器同相逆并联整流。

调压方式：（该产品具有多种调压方式）

（1）采用感应调压器调压，调压范围：0~100%。

（2）采用有载调压整流变压器，调压范围：60~100%。

（3）采用有载调压变压器加整流变压器，调压范围：50~105%。

（4）采用有载调压变压器串整流变压器加自饱和电抗器，调压范围：50~105%，10~105%，（自饱和电抗器作细调时，调压范围：5~10%）。

（5）采用可控调压：中、小型容量可直接采用可控硅调压，一次功率较大时可采用有载开关粗调加可控硅细调。

（6）自饱合电抗器自动稳流精度均为±2%。 冷却方式：冷却方式分风冷或水冷两种。整流电压在100V及以下装置可采用直通水冷，整流电压在250V及以下装置可采用强迫循环水冷。

冶金电化学的具体应用一种用于湿法冶金的电化学浸矿机，其特征是在圆桶形外壳的同心内圆上装设一套直流正、负电极，电极联接整流器或直流发电机，正极区和负极区用滤袋隔离，圆桶外壳中心装有搅拌器，下部开有排液孔。

其效果是：

（1）强化溶料工序，缩短溶料周期，提高浸出率；

（2）溶料与过滤相结合，与水解脱杂相结合，可直接得到合格料液；

（3）因具有稳定，均相变化pH值的特点，可作到选择性溶解和分步水解沉淀。

（4）物耗、能耗、工时消耗低。

本词条内容贡献者为:

王伟 - 副教授 - 上海交通大学