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摘要
铜电解精炼生产过程中，结瘤引起的阴阳极间短路会造成明显的电流效率损失和产品质量下降，检测阴极电流可以快速且准确地判断短路的发生。本文通过在实验室构建铜电解系统对单个结瘤短路前后的现象进行研究，探究结瘤生长全过程的阴极电流变化规律，观察分析结瘤形貌的变化特点，并进一步利用COMSOL Multiphysics仿真软件模拟结瘤的生长过程，建立结瘤生长模型。研究结果表明，短路前阴极电流变化不显著，预测短路的难度较大；短路一旦发生，电流将以0.47～0.94 A/min的速率急剧增大，可以利用此特征对短路进行快速检测；通过电解实验发现，结瘤前端形成的冠状物的单侧径向生长速度为0.19 mm/h，而其前端局部形成的树枝状凸起促进了结瘤的轴向生长速度，使其达到了0.33 mm/h，两者共同作用造成电解过程中结瘤尺寸的显著增加。结合仿真和实验结果可知，电解后期高电流密度造成结瘤冠状前端局部发生铜的不均匀沉积，由此形成的快速生长接触阳极导致了短路的发生。
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