2025年電解精煉工理論培訓(xùn)考試試題(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.銅電解精煉過程中，陽極板的主要成分是（）A.純銅（Cu≥99.95%）B.粗銅（Cu=98%~99.5%）C.銅合金（含Zn、Sn等）D.氧化銅（CuO）2.電解精煉中，電解液的主要成分是（）A.H2SO4溶液B.CuSO4+H2SO4混合溶液C.NaCl+HCl溶液D.NaOH溶液3.電解精煉時(shí)，陰極反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是（）A.Cu2?+2e?→Cu（析出）B.Cu-2e?→Cu2?（溶解）C.H?+e?→1/2H2↑（析氫）D.Fe2?-2e?→Fe3?（氧化）4.下列雜質(zhì)中，在電解精煉時(shí)會(huì)全部溶解進(jìn)入電解液的是（）A.金（Au）B.銀（Ag）C.鎳（Ni）D.硒（Se）5.電解精煉中，陽極泥的主要成分是（）A.未溶解的粗銅顆粒B.比銅活潑的金屬（如Fe、Zn）C.比銅不活潑的金屬（如Au、Ag）及難溶化合物D.電解液中的懸浮雜質(zhì)6.電流密度（A/m2）是指（）A.單位時(shí)間通過電極的電量B.單位電極面積通過的電流C.單位體積電解液通過的電流D.陽極與陰極之間的電壓差7.電解精煉中，添加劑骨膠的主要作用是（）A.提高電解液電導(dǎo)率B.抑制陰極銅表面結(jié)粒，改善結(jié)晶C.降低槽電壓D.加速陽極溶解8.電解液溫度控制在55~65℃的主要原因是（）A.防止H2SO4揮發(fā)B.提高Cu2?擴(kuò)散速度，降低濃差極化C.避免陰極銅熔化D.減少陽極泥脫落9.電解槽中，極距（陰極與陽極間距）一般控制在（）A.10~20mmB.50~100mmC.150~200mmD.200~300mm10.電解精煉的電流效率通常為（）A.50%~60%B.70%~80%C.90%~98%D.100%11.電解液中Cu2?濃度過低時(shí)，可能導(dǎo)致（）A.陽極溶解加快B.陰極析氫加劇，銅結(jié)晶疏松C.電解液電導(dǎo)率升高D.陽極泥量減少12.電解精煉中，槽電壓的主要組成不包括（）A.電解液的歐姆電壓降B.陽極和陰極的極化電壓C.整流器內(nèi)阻壓降D.接觸點(diǎn)的電壓降13.下列因素中，會(huì)導(dǎo)致陰極銅含銀超標(biāo)的是（）A.陽極泥脫落進(jìn)入電解液B.電解液中Ni2?濃度過高C.電流密度過低D.電解液循環(huán)量過大14.電解精煉中，“鈍化”現(xiàn)象是指（）A.陰極銅表面氧化B.陽極表面生成致密氧化膜，阻礙溶解C.電解液黏度升高D.添加劑失效15.電解液凈化的主要目的是（）A.提高Cu2?濃度B.降低H2SO4濃度C.去除積累的雜質(zhì)（如Ni2?、As3?）D.增加電解液溫度二、判斷題（每題1分，共15分。正確打“√”，錯(cuò)誤打“×”）1.電解精煉的陰極產(chǎn)物是純度≥99.95%的電解銅。（）2.陽極板中的金、銀會(huì)溶解進(jìn)入電解液，最終在陰極析出。（）3.電流密度越高，陰極銅結(jié)晶越致密，質(zhì)量越好。（）4.電解液循環(huán)的主要作用是均勻溫度和成分，減少濃差極化。（）5.添加劑硫脲的作用是抑制陰極銅表面的樹枝狀結(jié)晶。（）6.陽極泥量越大，說明陽極中雜質(zhì)含量越高。（）7.電解液中H2SO4濃度過高會(huì)導(dǎo)致陽極溶解過快，陰極銅結(jié)晶粗糙。（）8.電解精煉的理論依據(jù)是金屬的標(biāo)準(zhǔn)電極電位差異：比銅活潑的金屬優(yōu)先在陽極溶解，比銅不活潑的金屬不溶解。（）9.槽電壓越高，電能消耗越低。（）10.陰極銅表面出現(xiàn)“結(jié)?！敝饕且?yàn)殡娏髅芏冗^低或添加劑不足。（）11.電解液溫度過低會(huì)導(dǎo)致電導(dǎo)率下降，槽電壓升高。（）12.電解精煉中，陽極溶解的Cu2?全部在陰極析出，因此電解液中Cu2?濃度保持不變。（）13.鎳（Ni）在陽極溶解后會(huì)積累在電解液中，需通過凈化去除。（）14.陽極板的物理規(guī)格（如厚度、平整度）不影響電解過程。（）15.電解精煉的電流效率不可能超過100%，因?yàn)榇嬖诟狈磻?yīng)（如析氫）。（）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述銅電解精煉的基本原理。2.電解液中H2SO4的主要作用有哪些？3.列舉三種影響電流效率的因素，并說明其影響機(jī)制。4.陽極泥的主要成分是什么？為什么需要定期清理陽極泥？5.電解精煉中，如何通過調(diào)整工藝參數(shù)改善陰極銅表面質(zhì)量（如結(jié)粒、粗糙）？四、計(jì)算題（每題8分，共16分）1.某電解槽運(yùn)行電流為3000A，24小時(shí)產(chǎn)出陰極銅1500kg，計(jì)算該槽的電流效率（銅的電化當(dāng)量為1.185g/A·h）。2.已知某電解槽的槽電壓為0.28V，電流效率為96%，計(jì)算生產(chǎn)1噸陰極銅的直流電耗（直流電耗=（槽電壓×24×1000）/（電化當(dāng)量×電流效率×1000），單位：kWh/t）。五、案例分析題（9分）某銅電解車間近期發(fā)現(xiàn)陰極銅表面出現(xiàn)大量結(jié)粒，且部分結(jié)粒脫落導(dǎo)致陰極銅表面坑洼。經(jīng)檢測(cè)，電解液Cu2?濃度為45g/L（正常40~50g/L），H2SO4濃度為180g/L（正常160~200g/L），溫度60℃（正常55~65℃），電流密度為300A/m2（正常280~320A/m2）。請(qǐng)分析可能的原因及解決措施。答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.B3.A4.C5.C6.B7.B8.B9.B10.C11.B12.C13.A14.B15.C二、判斷題1.√2.×（金、銀不溶解，進(jìn)入陽極泥）3.×（電流密度過高會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶粗糙）4.√5.√6.√7.×（H2SO4濃度過高會(huì)抑制陽極溶解）8.√9.×（槽電壓越高，電耗越高）10.×（結(jié)粒通常因電流密度過高或添加劑不足）11.√12.×（陽極溶解的Cu2?部分被雜質(zhì)消耗，需補(bǔ)充）13.√14.×（陽極板不平整會(huì)導(dǎo)致局部電流密度不均）15.√三、簡(jiǎn)答題1.基本原理：粗銅作為陽極，純銅薄片作為陰極，浸入CuSO4-H2SO4電解液中。通直流電后，陽極中比銅活潑的金屬（如Fe、Ni、Zn）和銅優(yōu)先溶解為離子（Cu-2e?→Cu2?），比銅不活潑的金屬（如Au、Ag）及化合物不溶解，形成陽極泥。電解液中Cu2?遷移到陰極，獲得電子析出純銅（Cu2?+2e?→Cu），而雜質(zhì)離子（如Fe2?、Ni2?）因電極電位比Cu2?低，不參與陰極反應(yīng)，留在電解液中，最終實(shí)現(xiàn)銅的提純。2.H2SO4的作用：①提高電解液電導(dǎo)率（H?遷移速度快），降低槽電壓；②抑制Cu2?水解，防止生成Cu(OH)2沉淀；③控制陽極溶解速度（H?濃度過高會(huì)抑制陽極溶解，過低則溶解過快導(dǎo)致雜質(zhì)進(jìn)入電解液）；④維持電解液酸度，防止其他金屬離子（如As3?）水解沉淀。3.影響電流效率的因素（任選三種）：①電流密度：過高時(shí)，陰極表面Cu2?擴(kuò)散速度跟不上，導(dǎo)致析氫副反應(yīng)增加，電流效率下降；過低時(shí)，生產(chǎn)效率低，但電流效率可能略高。②電解液溫度：溫度過低，Cu2?擴(kuò)散慢，濃差極化大，析氫增多；溫度過高，H2SO4揮發(fā)加劇，且可能加速雜質(zhì)離子放電。③電解液成分：Cu2?濃度過低時(shí)，陰極易析氫；雜質(zhì)離子（如As3?、Sb3?）濃度過高時(shí)，可能與Cu2?競(jìng)爭(zhēng)放電，降低電流效率。④極距：極距過小，陽極泥易污染陰極，導(dǎo)致短路或雜質(zhì)析出；極距過大，電解液歐姆壓降增加，槽電壓升高，但對(duì)電流效率影響較小。4.陽極泥成分及清理原因：成分：主要包括比銅不活潑的金屬（Au、Ag、Pt等）、難溶化合物（如Cu2Se、Cu2Te）、未溶解的銅顆粒及機(jī)械夾雜的雜質(zhì)（如SiO2）。清理原因：①陽極泥堆積過多會(huì)導(dǎo)致陽極與陰極之間短路，增加槽電壓；②陽極泥脫落進(jìn)入電解液會(huì)污染陰極，導(dǎo)致陰極銅雜質(zhì)含量超標(biāo)；③陽極泥中含貴金屬（如金、銀），需定期回收以提高資源利用率。5.改善陰極銅表面質(zhì)量的措施：①調(diào)整電流密度：避免過高（易導(dǎo)致結(jié)粒）或過低（結(jié)晶疏松），控制在工藝范圍內(nèi)（如280~320A/m2）。②優(yōu)化添加劑：增加骨膠或硫脲的添加量（骨膠抑制結(jié)粒，硫脲細(xì)化結(jié)晶），但需避免過量（可能導(dǎo)致陰極銅發(fā)脆）。③加強(qiáng)電解液凈化：降低雜質(zhì)（如As3?、Sb3?、Bi3?）濃度，防止雜質(zhì)在陰極共沉積形成結(jié)粒。④控制電解液循環(huán)量：確保電解液均勻流動(dòng)，減少濃差極化（循環(huán)量過小，局部Cu2?不足；過大，易沖落陽極泥）。⑤調(diào)整極距：保持極距均勻（如50~100mm），避免局部電流密度過高。⑥提高陽極板質(zhì)量：確保陽極板平整、厚度均勻，減少因陽極變形導(dǎo)致的局部電流密度不均。四、計(jì)算題1.電流效率計(jì)算：理論產(chǎn)量=電流×?xí)r間×電化當(dāng)量=3000A×24h×1.185g/A·h=3000×24×1.185=853200g=853.2kg電流效率=（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）×100%=（1500kg/853.2kg）×100%≈175.8%（注：實(shí)際生產(chǎn)中電流效率不可能超過100%，本題數(shù)據(jù)可能為假設(shè)，實(shí)際應(yīng)檢查是否題目中電流或產(chǎn)量數(shù)據(jù)有誤。若按合理數(shù)據(jù)，如實(shí)際產(chǎn)量800kg，則效率≈93.8%）（注：原題數(shù)據(jù)可能存在矛盾，正確計(jì)算邏輯為：理論產(chǎn)量=I×t×K，電流效率=實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量×100%。假設(shè)題目中“1500kg”為筆誤，應(yīng)為“800kg”，則效率=800/853.2≈93.8%。）2.直流電耗計(jì)算：直流電耗=（槽電壓×24×1000）/（電化當(dāng)量×電流效率×1000）=（0.28V×24×1000）/（1.185g/A·h×0.96×1000）=（6720）/（1137.6）≈5.91kWh/t（注：公式中“1000”用于單位換算，將g轉(zhuǎn)換為kg。實(shí)際公式可簡(jiǎn)化為：電耗（kWh/t）=（槽電壓×24×1000）/（K×η×1000）=（槽電壓×24）/（K×η），其中K=1.185g/A·h=0.001185kg/A·h，η=0.96。代入得：0.28×24/(0.001185×0.96)=6.72/(0.0011376)=5907Wh/t≈5907kWh/t？顯然錯(cuò)誤，正確公式應(yīng)為：電耗（kWh/t）=（槽電壓×電流×?xí)r間×1000）/（實(shí)際產(chǎn)量×1000）=（槽電壓×（理論產(chǎn)量/（K×?xí)r間））×?xí)r間×1000）/（實(shí)際產(chǎn)量×1000）=（槽電壓×理論產(chǎn)量）/（K×實(shí)際產(chǎn)量）=（槽電壓×（實(shí)際產(chǎn)量/η））/（K×實(shí)際產(chǎn)量）=槽電壓/(K×η)×1000（單位轉(zhuǎn)換）。正確計(jì)算應(yīng)為：電耗=（槽電壓×3600s×1000kg）/（K×電流效率×1000g/kg×1000W/kW）=（0.28V×3600×1000）/（1.185g/A·h×0.96×1000×1000）=（1,008,000）/（1,137.6）≈886kWh/t（此為正確計(jì)算，原題公式可能表述有誤，需按法拉第定律重新推導(dǎo)。）五、案例分析題可能原因：①添加劑不足：骨膠或硫脲添加量不夠，無法有效抑制陰極表面的結(jié)晶生長(zhǎng)，導(dǎo)致結(jié)粒形成。②陽極泥脫落：陽極泥堆積過多或陽極板質(zhì)量差（如表面粗糙），導(dǎo)致陽極泥顆粒脫落并附著在陰極表面，成為結(jié)晶核心，引發(fā)結(jié)粒。③電解液雜質(zhì)含量高：As3?、Sb3?、Bi3?等雜質(zhì)濃度超標(biāo)，與Cu2?共沉積，在陰極表面形成凸起結(jié)粒。④電流密度波動(dòng)：雖然檢測(cè)值在正常范圍，但可能存在局部電流密度過高（如極距不均），導(dǎo)致局部結(jié)晶過快。⑤電解液循環(huán)量不足：循環(huán)量過小導(dǎo)致陰極表面Cu2?濃度局部過低，濃差極化加劇，促使雜質(zhì)離子放電或結(jié)晶異常。解決措施：①補(bǔ)充添加劑：按工藝要求增加骨膠（0.1~0.3g/L）或硫脲（0.01~0.03g/L）的添加量，抑制結(jié)粒生長(zhǎng)。②清理陽