交直流疊加在金電解中的應用

 摘 要 介紹了在金電解中應用交直流電源的串并聯混合電路，解決了交、直流疊加的問題。通過對電路和波形的分析，說明了這一新型電源裝置的可行性，并經生產實踐證實。 
        一、概述 
        在用電解法進行金的精煉過程中，大都以粗金板為陽極、純金片為陰極，以金的氯絡合物水溶液及游離鹽酸為電解液。但因為在陽極板中的雜質都比金的電位低，均會電化溶解進入溶液。其中的銀與鹽酸作用易生成AgCI薄膜附著于陽極表面，使陽極鈍化，嚴重時可造成金電解中斷。同時，陽極板析出的Cl2極易導致生產車間環境的惡化。但如果在直流電源中輸入一定幅值的交流電，使陰、陽極板的極性發生瞬間變化，不但可抑制AgCI的生成，而且非對稱性的脈動電流也會使AgCI薄膜疏松而脫落。由此可見，在直流電源裝置中疊加交流電是解決陽極鈍化的有效手段之一。 
        二、電路設計及其波形 
        如果直流電源與交流電源直接串聯，當交流電壓逐漸升高至直流電壓時，整流元件會因承受反向電壓而截止，使整個電路開路，電流為零，這樣并不能達到使電解槽兩極的極性改變的目的。 
        如果直流電源與交流電源直接并聯，雖然可以實現脈動電流的反向，但直流電直接通過交流電源造成電能損耗太大，易燒毀交流變壓器的次級線圈。同時，當交流電壓逐漸升高至直流電壓時，整流元件也會因承受反向電壓而截止，使直流電輸出中斷而延長電解周期。 
        由上面的分析可知，交、直流電源的串聯電路與并聯電路都不能較好解決交、直流疊加的問題。我們設計了一種串、并聯混合電路，以更好地適應工藝要求，其電氣原理圖如圖1所示。
由圖1可知，交流回路為B1→M→P→N→B3。電解槽I

圖1 串、并聯混合電路原理圖

        的直流回路為B1→P→M→B3→O→B3，電解槽Ⅱ的直流回路為B1→P→N→B3→O→B3。即直流回路是三相交流電經三相全控橋可控模塊截波（調壓）、再經三相五柱變壓器（B1）整流后正極直接接入金電解槽，負極聯接到B3次級線圈的中性點。在額定值范圍內，通過調節可控模塊脈沖的相位，即可方便地調節直流電壓的大小。B1原邊的12V抽頭是為滿足工藝造電解液需要而設的。交流回路是單相交流電經調壓器調壓、B3變壓后中性點與直流電的負極相連，另兩極聯接到金電解槽，交流電壓的大小是根據直流電壓的大小而調節的，通常I交: I直=1.1-1.2，通過調節調壓器即可實現比例跟蹤。當U直=0或直流開路時，0點的電位與P點的電位相同。因此，整流元件不會因承受反向電壓而截止。同時為了能更穩定、可靠地工作，本電源裝置還設有穩流、穩壓的閉環控制，過流、過熱、缺相等保護及各環節儀表指示。兩列電解槽的電壓波形分析如下：電解槽Ⅰ的U脈（Ⅰ）波形與電解槽Ⅱ的U脈（Ⅱ）波形分別如圖2a、b所示。電解槽Ⅰ在(t1至t2時間段中， M點電位比P點電位高，極性發生變化。即M點為正極， P點為負極。同理，電解槽Ⅱ在t3至t4時間段中也一樣。這種串、并混合電源既克服了直流電直接通過交流電壓而造成的電能損耗問題，也克服了整流元件因承受反向電壓而截止所造成的電解周期延長的問題，完全能滿足工藝生產的要求。

圖2 電壓波形

        三、結束語 
        經多年的生產實踐證明，按本電路設計的新型整流裝置在金電解的生產過程中能完全克服AgCI的危害，消除了陽極鈍化和環境污染等問題。交流電的輸入不但提高了電解液的溫度，提高了電金純度，使電金更致密，同時也保證了陽極板的導電截面積，間接降低了電流密度，減少了金粉的形成，使陽極泥中金
的含量減少，提高了金電解效率。