交直流叠加在金电解中的应用

 摘 要 介绍了在金电解中应用交直流电源的串并联混合电路，解决了交、直流叠加的问题。通过对电路和波形的分析，说明了这一新型电源装置的可行性，并经生产实践证实。 
        一、概述 
        在用电解法进行金的精炼过程中，大都以粗金板为阳极、纯金片为阴极，以金的氯络合物水溶液及游离盐酸为电解液。但因为在阳极板中的杂质都比金的电位低，均会电化溶解进入溶液。其中的银与盐酸作用易生成AgCI薄膜附着于阳极表面，使阳极钝化，严重时可造成金电解中断。同时，阳极板析出的Cl2极易导致生产车间环境的恶化。但如果在直流电源中输入一定幅值的交流电，使阴、阳极板的极性发生瞬间变化，不但可抑制AgCI的生成，而且非对称性的脉动电流也会使AgCI薄膜疏松而脱落。由此可见，在直流电源装置中叠加交流电是解决阳极钝化的有效手段之一。 
        二、电路设计及其波形 
        如果直流电源与交流电源直接串联，当交流电压逐渐升高至直流电压时，整流元件会因承受反向电压而截止，使整个电路开路，电流为零，这样并不能达到使电解槽两极的极性改变的目的。 
        如果直流电源与交流电源直接并联，虽然可以实现脉动电流的反向，但直流电直接通过交流电源造成电能损耗太大，易烧毁交流变压器的次级线圈。同时，当交流电压逐渐升高至直流电压时，整流元件也会因承受反向电压而截止，使直流电输出中断而延长电解周期。 
        由上面的分析可知，交、直流电源的串联电路与并联电路都不能较好解决交、直流叠加的问题。我们设计了一种串、并联混合电路，以更好地适应工艺要求，其电气原理图如图1所示。
由图1可知，交流回路为B1→M→P→N→B3。电解槽I

图1 串、并联混合电路原理图

        的直流回路为B1→P→M→B3→O→B3，电解槽Ⅱ的直流回路为B1→P→N→B3→O→B3。即直流回路是三相交流电经三相全控桥可控模块截波（调压）、再经三相五柱变压器（B1）整流后正极直接接入金电解槽，负极联接到B3次级线圈的中性点。在额定值范围内，通过调节可控模块脉冲的相位，即可方便地调节直流电压的大小。B1原边的12V抽头是为满足工艺造电解液需要而设的。交流回路是单相交流电经调压器调压、B3变压后中性点与直流电的负极相连，另两极联接到金电解槽，交流电压的大小是根据直流电压的大小而调节的，通常I交: I直=1.1-1.2，通过调节调压器即可实现比例跟踪。当U直=0或直流开路时，0点的电位与P点的电位相同。因此，整流元件不会因承受反向电压而截止。同时为了能更稳定、可靠地工作，本电源装置还设有稳流、稳压的闭环控制，过流、过热、缺相等保护及各环节仪表指示。两列电解槽的电压波形分析如下：电解槽Ⅰ的U脉（Ⅰ）波形与电解槽Ⅱ的U脉（Ⅱ）波形分别如图2a、b所示。电解槽Ⅰ在(t1至t2时间段中， M点电位比P点电位高，极性发生变化。即M点为正极， P点为负极。同理，电解槽Ⅱ在t3至t4时间段中也一样。这种串、并混合电源既克服了直流电直接通过交流电压而造成的电能损耗问题，也克服了整流元件因承受反向电压而截止所造成的电解周期延长的问题，完全能满足工艺生产的要求。

图2 电压波形

        三、结束语 
        经多年的生产实践证明，按本电路设计的新型整流装置在金电解的生产过程中能完全克服AgCI的危害，消除了阳极钝化和环境污染等问题。交流电的输入不但提高了电解液的温度，提高了电金纯度，使电金更致密，同时也保证了阳极板的导电截面积，间接降低了电流密度，减少了金粉的形成，使阳极泥中金
的含量减少，提高了金电解效率。