CN112424397A - 电解过程中交流与直流叠加的系统 - Google Patents

电解过程中交流与直流叠加的系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电解过程中交流与直流叠加的系统，用于在电解池端头电极注入交流电，以使交流电自第一个电极到最后一个电极以及一个电极到下一个电极以串联的形式进行流通循环，与此同时，直流电从阳极到阴极以并联的形式进行流通循环。

Description

电解过程中交流与直流叠加的系统
技术领域
本申请涉及铜工业技术领域，尤其涉及电解过程中交流与直流叠加的系统。
背景技术
在铜工业，无论在是电解冶金(EW)流程还是在电解精炼(ER)流程(图2)中，都使用电流整流器，以从在电解池内部流通循环的电解液中溶解的铜制造电解铜。整流器产生的电流来自直流电源，引起溶解的铜在负极表面电极上的沉淀，根据法拉第定律，与电流成一定的比例，作为结果获得附着在通常为永久不锈钢阴极板上高纯度的金属铜，也就是说，在没有铜的情况下开始并随后在一段沉淀时期之后收获两面都有附着的铜板。
流通循环电解液主要由水和硫酸以大约180[格令/升]的比例构成。电解液中溶解的铜通常比例为30到50[格令/升]。在EW流程中，溶解的铜通过一个管道系统进入电解池，这些管道将EW流程与先前的溶液萃取生产以及矿物或其他含有铜的物质的浸出阶段相连。在ER流程中，通过溶解来自之前精炼和熔炼阶段的杂铜的阳极这一过程获得铜。
电解池是具有深度并且底部为矩形的容器，以便将在电解过程中产生作用的电极插入其内部，这些电极的大部分都浸入流通循环的电解液中(图3)。在EW流程中，电极(阳极和阴极)交错插入，以使两个阳极之间总是有一个阴极；这样，在EW流程中，第一个和最后一个电极始终为阳极。相反，在ER流程中，由于目的在于溶解来自熔炼流程的阳极，电极(阳极和阴极)交错插入，以使两个阴极之间总是有一个阳极。这样，在ER流程中，第一个和最后一个电极始终为阴极。
在EW和ER中，铜沉淀流程在阴极上沉淀铜的能力方面具有限制，众所周知，电极上电流密度的任意增加会损害沉积铜的化学和物理品质。目前，在工业设施中采用约为200到450[安/平方米]的电流密度工作。如果提升电流水平，会提高产量，但代价是产出的铜的质量的严重下降。在常规的电解冶金(EW)和电解精炼(ER)流程中，冶金工艺的控制变量为：铜浓度、流速和电解液的温度。温度的提高会改善离子的局部迁移率，流速和浓度则提高在电极-电解液界面之间作用的离子的可用性。
采用电流密度高于300[安/平方米]生产铜，同时保持良好的物理化学沉积品质的EW工业设施以高于45[摄氏度]的温度，大约2.2[升/分钟/平方米]的高表面流速以及大于45[格令/升]的铜浓度实施操作。这带来了高运营成本，如果铜的国际评估高，这是合理的，然而在中低评估的情况下，高操作成本对于工厂运营的连续性来说是具有决定性的。
在采用ER制铜的工厂中，电流密度甚至更加受到阳极钝化现象的约束，因此通常只能在低于320[安/平方米]的电流密度下作业，并且在此情况下还应当以高于60[摄氏度]的温度进行操作以保持沉积质量。在ER工厂中，流速不是可用的变量，因为流速的提升导致阳极泥的搅动，污染所产生的阴极的较低比例。
尽管电解沉积现象以及在所谓的“双电化学层”的电极-电解液界面上发生的现象的详细研究不是我们的目的，仍有必要提及，在双电化学层的建模中，发现了如其名称所示的两个完全不同的电化学电层，具有不同的行为：内层或亥姆霍兹层以及外层或扩散层。在亥姆霍兹层内，发生溶液中的铜转变为金属铜的复杂现象。由于在如此小的距离“等待”被沉积的离子的大量积累，以及没有还原所需能量的质子的大量积累，能够以简单的方式将亥姆霍兹层作为电容器建模，该电容器由金属板(电极)和由电解液中高浓度的离子组成的非金属板构成，以并联的方式与具有电阻特性的阻抗连接，阻抗代表着将溶解的铜离子转化为阴极金属晶格上的原子所需的能耗(铜还原)(图4)。
同时，扩散层的特点在于从亥姆霍兹层附近到溶液内部典型浓度，变化的高浓度的铜离子和质子。除去亥姆霍兹层，从扩散层到溶液内部，发生的离子传输现象为：由于施加电场的迁移以及由于浓度变化的扩散。为了改善这些传输现象，目前有一系列技术，诸如：“空气注入法”，将空气注入电解液，在电极附近产生流体动力改善，对铜的质量产生积极的影响。这一技术类型的效果受到电解液黏度的限制，这是一种静电现象，阻止自电解液向电极实施的机械搅动靠近双电化学层的反应区。
然而，通过从电极进入电解液的电流变化，也就是说，将双层的电容器作为交流电的注入工具，通过电极化现象，通过在常规电解沉积流程的直流电上叠加交流电，存在用电搅动扩散区电解液的可能。由于是金属导体，该电容器的金属板(电极)支持表面载荷的巨大变化；相反，该电容器非金属板上的电荷变化将必然产生扩散层离子分布的变化，因为离子占据了溶液内的物理空间。也就是说，交流电的叠加在电极-电解液界面附近产生离子运动。以这样的方式，实现了一个真正的“液压泵”，在由于溶液黏性阻止，机械搅动方法无法达到的电极附近使离子移动(图5)。
需要强调的一点在于，如果以足够高的频率进行这一搅动，双层的电容器将承担巨大的载荷变化，而没有电压的巨大变化，因为其电容极其得高。如此，溶液中铜离子转变为铜原子，结合到金属晶格上的现象的发生与传统的流程相同，然而却在电极附近向溶液传输现象的质量上有很大的改善。
用于通过将交流电叠加到传统流程的电流进行界面搅动的合适频率，通过阻抗谱测试方法确定，结果是大于5[千赫兹]的频率(图6)。在更低的频率下，存在干扰直流电源(整流变压器)和电化学沉积过程的风险。
归根结底，有待解决的技术问题在于如何在工业电解池的EW和ER流程中在直流电上实施高频交流电的叠加过程。
目前，实际上所有已经提出的用于实施在直流电上叠加交流电的所有策略都局限于使用相同的连接点将交流电源并联至直流电源，因此，交流电源暴露于直流电源产生的直流电压下。同时，直流电源暴露于交流电源产生的高频分量下。此外，不同的提议要么是源变化、连接母线变化，要么是池结构变化以及/或者上述变化的混合，如图7所示。
在1935年科鲁特的发明(US2026466)中，我们可以说它是一个载荷调节器，以使来自主要电源的功率消耗大致恒定。流程或装置改变向载荷提供的电流的特性，但不调节功率。尽管在那时甚至不存在固态整流变压器，这一发明属于图7.c所示的类别。
在2004年刘易斯的发明(US2004/0211677)中，提出了一个如图7.b所示的新源。通过这个源流通循环整个流程：直流电和交流电。
在马修斯的发明(US2007/0272546A1)中，包括：改变和丢弃目前运行的直流电源，改变和丢弃直流电源和电解池之间的整个连接母线，以及改变和丢弃整个当前电解池的结构。所有这些都应当由用于工业生产的非标准化的新设备替代。
在INAPI0817-2007申请中介绍的我们的发明中，提出加入一个装置，以连续的方式相减、积累和返回电解池组的能量，如图7.d所示；如此，生成叠加在直流电上的交流电，而无需改变原来的设置。这一申请已在智利、澳大利亚、南非和美国获得批准。在美国划分为两项专利，一项要求为通过连续的相减、积累和返回的交流电产生的过程，另一项要求为实施流程步骤的装置，两项专利均获得批准。在这一情况下，交流电源也与直流电源或整流器并联。
在INAPI0969-2009申请中拉戈斯的发明中，提出了实施两种相似的装置变体的可能性，理念与0817-2007申请中的提议相似，尽管不包括存储电容器，因为在本发明中提出申请，这些电容器的功能可由电解池组或子组替代。我们认为，该策略在工业上不适用，因为鉴于工业电解设施的尺寸，连接导体将具有与诸如IGBT晶体管等装置的运行不兼容的电感，如代表这一申请的图7.e和7.f所示。
在INAPI3315-2013申请中我们的发明中，首次提出了通过与连接至直流电源不同的点更换交流电源的连接点。提出交流电源连接点为任意两个用电串联连接的连续的池之间的零电压点；尤其提出，最好的连接点位于用于ER或EW的池的任何典型电路的中间池之间。交流电源的添加应当加入两个无源器件：一个感应器和一个电容器，以使直流电和交流电得以流通循环(图7.g)。
通过技术现状的分析，观察到所有的提议都在于为串联连接的池组实施一个单独的大型交流电源，如同为直流电源一样。如此，所提出的解决方案还倾向于使用利用直流电源用于连接交流电源的相同连接点。在这一方面有所不同的唯一发明是我们之前的INAPI3315-2013申请，同样提出一个用于所有池组的大型交流电源，但不同之处在于连接点在任意两个连续的池之间，不是直流电源的连接点。
发明内容
本申请中的建议方案在于通过电极之间电解液，从第一个到最后一个电极，以及从每个电极到下一个电极，在每个电解池端头电极之间使高频交流电流通循环。同时，通过电极之间的电解液，直流电以并联的方式自阳极至阴极流通循环，用于铜和其他金属的电解冶金和电解精炼流程(图8)。
在本申请中，与所有之前的方案或发明有所不同，提出了实施多个小型交流电源，而非一个单独的大型交流电源。为电源选择的连接点，也就是说，每个池的外部或端头电极，实际上具有零压，因此交流电源可以为标准设计，尤其是用于感应加热的交流电源。
在为两个池安装一个交流电源的情况下，仅需在池间安装和连接一个电容器。如此，电容器将允许交流电的流通循环，保持与第一个连接池最后一个电极和第二个连接池第一个电极之间的电压差相等的电压(图1)。在更加一般的情况下，安装为多个池供电的交流电源，仅需在每对池之间安装一个电容器。由于电解池同样还连接至高直流电路，并且还具有高累积能量，因此在此情况下，不论是为交流电源，还是为电容器，配备保险丝或热磁保护类型的过电流和/或短路保护是合适且必要的(图9)。
关于为单独的池安装一个交流电源的设想，第一个想法是直接将其连接至与直流电流通循环的电极接线柱相连的池间的母线上。然而这将涉及交流电源的设计，其电流容量将等于池中所有电极的两面。例如，在不失一般性的情况下，在一个典型的EW工厂的池中，使用60个具有两个面的阴极，每个面的面积为一平方米，也就是说每个池有120[平方米]的面积。如果使用300[安/平方米]，则总电流将为36[千安]。这使得按池将电源连接至直流接线柱的想法变得不可行，既出于经济原因，同样还因为在生产厂房完全没有安装这么多大型电源的空间。
本发明中提出的方案在于安装载流量等于电极一个面载流量的交流电源，并将其连接至希望在直流电流上叠加交流电流的电路池外部或端头电极。如此，以上一段中的示例为参考，如此连接至60个阴极的池上的交流电源应具有300[安]的容量，而非36[千安]。无论是从经济的角度，还是从几何学的角度，这都使小型交流电源的安装变得可行，甚至是每个池一个交流电源。实际上，300[安]的交流电源是非常小型的电气设备。
从实际的角度来看，本发明中提出的方案与通常用于电解池清理、维护保养和维修所使用的短路框架的应用兼容。在应用本发明的情况下，足以在短路框架产生影响的池中阻止交流电。在之前其他的发明和方案中，都需要重新设计短路框架以便适应高频交流电的传导，否则在整个池组中断交流电的叠加。在阴极的“播种与收获”过程中，可以中断交流电源以使沉积的第一层铜更加多孔，更加适合从不锈钢阴极上取下铜板。中断交流电源的这一应用将成为工厂运营评估的对象，以对方法和中断时间进行优化。
通过本发明实现交流电流叠加技术的费用与应用本发明的池数成比例。通常，实施的费用与生产成比例，因此对于池数较少的工厂，方案实施费用将会更少。需要考虑到的是，一个池的交流电源载流量将为一个电极一面的载流量，是更经济、小巧且易于安装的设备。本发明实施的技术难度很低，市场上有经济且易于安装的电力电子设备。
从实际的角度来看，对于上一段所提及的内容，本发明申请的方案不使用系统原来的直流传导母线电路，所以无需考虑导体和触点上的损耗，因此不会因交流电在直流母线系统上的流通循环而产生额外的热量。唯一的电流连接将在池的两个外部电极之间，可以通过螺栓固定，因此连接更加安全，电阻低。
由于不使用用于交流电传导的直流母线系统，方案的实施成为可能，因此提供比采用直流母线系统更高的交流电流强度，可以获得池压降低的好处。在这一情况下，将交流电源作为并联谐振源实施似乎是特别合适的。如此，替代了300[安/平方米]交流电流的应用，应用更大的交流电流成为可能，在电极附近的扩散层用电搅动电解液，从而引起离子高密度分散(主要是质子)，减小电场并降低亥姆霍兹层电介质击穿的倾向，从而降低铜沉积增长偏向的倾向，改善质量并降低池压和流程的能耗。由于可以获得质量改善和流程能耗降低的优势，无需重新设计或更改电极、池、整流器或系统的任何其他部分的标准，因此业务的利润更大。
可以通过任何可用的技术实现交流电源。电源的工作频率应大于5[千赫兹]。这一交流电源产生的电流强度将与直流电流强度值相关联，因为当直流电流非常低或为零时注入交流电流是没有意义的。此外，EW和ER流程仅在有流通循环的直流电流时才有意义。
从工业实施的角度来看，本发明提出的技术可在对最初采用传统EW或ER流程作业的工厂的运营影响最小的情况下实施，因为组件的安装实际上可在不中断工厂正常作业的情况下进行。
从系统组件的角度来看，无需修改或替换任何系统原来的组件：直流电源(整流变压器)保持不变，并且一旦交流电源开始工作，其作业不会受到干扰。电解池的结构同样不会在新的交流电源的安装和作业中有任何变化。
附图说明
图1：提出的发明的图示：将一个带有保险丝保护的交流电源安装和连接至一对已经应用直流电电源，需要将交流电叠加至直流电的池体。安装和连接一个带有保险丝保护的电容器，支持池体之间的电压差，同时用作交流电的路径。
图2：当前正在进行铜和其他其他金属电解冶金或电解精炼流程的情形：电流为直流并且进入电解厂房。直流电源是一个整流变压器。
图3：典型设计的(1)一个阴极和(2)一个阳极以及(3)典型工业电解池的图解。
图4：亥姆霍兹层的电气模型，作为一个与电阻原件并联的电容器，为溶液离子转化为金属晶格中的原子所需的能耗建立模型。个体化的部分为：(a)金属电极内部；(b)作为一个电容器组和一个电阻原件建立模型的内层或亥姆霍兹层，代表溶解在溶液中的离子转化为金属晶格中的原子所需的能耗；(c)扩散层以及(d)溶液内部。为本申请实施例中XX的一个结构示意图；
图5：通过在经典模型直流电流上叠加交流电流产生的液压泵：电极金属板载荷的变化必然引起溶液中的离子向垂直于电极表面的方向移动。个体化的部分为：(a)金属电极内部，因为是一个金属导体，在其表面在宽度最小的空间累积载荷；(b)作为一个电容器组和一个电阻原件建立模型的内层或亥姆霍兹层，代表溶解在溶液中的离子转化为金属晶格中的原子所需的能耗；(c)扩散层，在其中叠加电流施加的电场方向上产生溶液中离子的搅动以及(d)溶液内部。
图6：奈奎斯特图和波德图，用于确定阴极界面阻抗行为的阻抗谱测试结果。观察到在[5千赫兹]之上，过程类似电极化，也就是说，为了交流电流的通过，阻抗是纯电容性的。
图7：在直流电上叠加交流电实施替代方案图示：(a)代表典型EW工厂原来的情况；(b)代表实现由全新的能够提供叠加电流的电源替代原来的直流电源；(c)代表加入了对原来的电源进行修改，叠加高频电流的新电源的加入，因此应当通过另一个交流电高频母线对原来的母线进行修改；(d)代表通过连续的方式相减、积累和返回的步骤实现电流产生的过程；(e)和(f)，代表与d中所示的相似的实现，但通过电解池子组代替了能量累积的电容器的使用；(g)代表改变交流电源连接点的发明。
图8：针对一个池体提出的发明的图示：将一个交流电源安装和连接至一个已经应用直流电电源，需要将交流电叠加至直流电的池体。
图9：针对多个池体提出的发明的图示：为需要将交流电流叠加至已经应用的直流电流的多个池体，安装和连接一个带有保险丝保护的交流电源。安装和连接带有保险丝保护的电容器，支持池体之间的电压差，同时用作交流电的路径。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请中，与所有之前的方案或发明有所不同，提出了实施多个小型交流电源，而非一个单独的大型交流电源。为电源选择的连接点，也就是说，每个池的外部或端头电极，实际上具有零压，因此交流电源可以为标准设计，尤其是用于感应加热的交流电源。
在为两个池安装一个交流电源的情况下，仅需在池间安装和连接一个电容器。如此，电容器将允许交流电的流通循环，保持与第一个连接池最后一个电极和第二个连接池第一个电极之间的电压差相等的电压(图1)。在更加一般的情况下，安装为多个池供电的交流电源，仅需在每对池之间安装一个电容器。由于电解池同样还连接至高直流电路，并且还具有高累积能量，因此在此情况下，不论是为交流电源，还是为电容器，配备保险丝或热磁保护类型的过电流和/或短路保护是合适且必要的(图9)。
关于为单独的池安装一个交流电源的设想，第一个想法是直接将其连接至与直流电流通循环的电极接线柱相连的池间的母线上。然而这将涉及交流电源的设计，其电流容量将等于池中所有电极的两面。例如，在不失一般性的情况下，在一个典型的EW工厂的池中，使用60个具有两个面的阴极，每个面的面积为一平方米，也就是说每个池有120[平方米]的面积。如果使用300[安/平方米]，则总电流将为36[千安]。这使得按池将电源连接至直流接线柱的想法变得不可行，既出于经济原因，同样还因为在生产厂房完全没有安装这么多大型电源的空间。
本发明中提出的方案在于安装载流量等于电极一个面载流量的交流电源，并将其连接至希望在直流电流上叠加交流电流的电路池外部或端头电极。如此，以上一段中的示例为参考，如此连接至60个阴极的池上的交流电源应具有300[安]的容量，而非36[千安]。无论是从经济的角度，还是从几何学的角度，这都使小型交流电源的安装变得可行，甚至是每个池一个交流电源。实际上，300[安]的交流电源是非常小型的电气设备。
从实际的角度来看，本发明中提出的方案与通常用于电解池清理、维护保养和维修所使用的短路框架的应用兼容。在应用本发明的情况下，足以在短路框架产生影响的池中阻止交流电。在之前其他的发明和方案中，都需要重新设计短路框架以便适应高频交流电的传导，否则在整个池组中断交流电的叠加。在阴极的“播种与收获”过程中，可以中断交流电源以使沉积的第一层铜更加多孔，更加适合从不锈钢阴极上取下铜板。中断交流电源的这一应用将成为工厂运营评估的对象，以对方法和中断时间进行优化。
通过本发明实现交流电流叠加技术的费用与应用本发明的池数成比例。通常，实施的费用与生产成比例，因此对于池数较少的工厂，方案实施费用将会更少。需要考虑到的是，一个池的交流电源载流量将为一个电极一面的载流量，是更经济、小巧且易于安装的设备。本发明实施的技术难度很低，市场上有经济且易于安装的电力电子设备。
从实际的角度来看，对于上一段所提及的内容，本发明申请的方案不使用系统原来的直流传导母线电路，所以无需考虑导体和触点上的损耗，因此不会因交流电在直流母线系统上的流通循环而产生额外的热量。唯一的电流连接将在池的两个外部电极之间，可以通过螺栓固定，因此连接更加安全，电阻低。
由于不使用用于交流电传导的直流母线系统，方案的实施成为可能，因此提供比采用直流母线系统更高的交流电流强度，可以获得池压降低的好处。在这一情况下，将交流电源作为并联谐振源实施似乎是特别合适的。如此，替代了300[安/平方米]交流电流的应用，应用更大的交流电流成为可能，在电极附近的扩散层用电搅动电解液，从而引起离子高密度分散(主要是质子)，减小电场并降低亥姆霍兹层电介质击穿的倾向，从而降低铜沉积增长偏向的倾向，改善质量并降低池压和流程的能耗。由于可以获得质量改善和流程能耗降低的优势，无需重新设计或更改电极、池、整流器或系统的任何其他部分的标准，因此业务的利润更大。
可以通过任何可用的技术实现交流电源。电源的工作频率应大于5[千赫兹]。这一交流电源产生的电流强度将与直流电流强度值相关联，因为当直流电流非常低或为零时注入交流电流是没有意义的。此外，EW和ER流程仅在有流通循环的直流电流时才有意义。
从工业实施的角度来看，本发明提出的技术可在对最初采用传统EW或ER流程作业的工厂的运营影响最小的情况下实施，因为组件的安装实际上可在不中断工厂正常作业的情况下进行。
从系统组件的角度来看，无需修改或替换任何系统原来的组件：直流电源(整流变压器)保持不变，并且一旦交流电源开始工作，其作业不会受到干扰。电解池的结构同样不会在新的交流电源的安装和作业中有任何变化。

Claims (12)

1.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金或电解精炼流程，在电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：并入一个交流电源，其接线柱与电解池第一个和最后一个电极相连，以便交流电通过电极之间的电解液从第一个到最后一个电极以及从每个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环。
2.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金流程，在电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：并入一个交流电源，其接线柱与电解池第一个和最后一个阳极相连，以便交流电通过电极之间的电解液从第一个到最后一个阳极以及从每个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环。
3.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解精炼流程，在电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：并入一个交流电源，其接线柱与电解池第一个和最后一个阴极相连，以便交流电通过电极之间的电解液从第一个到最后一个阴极以及从每个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环。
4.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金或电解精炼流程，在电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：并入一个交流电源并将其接线柱与电解池的两个电极相连，以便交流电通过电极之间的电解液，从与交流电源第一个接线柱相连的一个电极，至与交流电源第二个接线柱相连的另一个电极，以及从交流电源相连的电极之间安装的一个电极到下一个电极，以串联的形式流通循环；同时，直流电通过电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环。
5.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金或电解精炼流程，在两个串联连接连续的电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：(一)并入一个串联的带有保险丝保护的交流电源；(二)并入一个串联的带有保险丝保护的电容器；(三)将串联的带有保险丝保护的交流电源的接线柱连接至第一个电解池的第一个电极和第二个电解池的最后一个电极；(四)将串联的带有保险丝保护的电容器的接线柱连接至第一个电解池的最后一个电极和第二个电解池的第一个电极；以便在两个连续的电解池中每一个的内部，交流电通过每一个电解池电极之间的电解液，从第一个到最后一个电极，以及从一个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过每一个电解池电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环；并且，交流电通过电容器流通循环，电容器的电压等于第一个电解池最后一个电极与第二个电解池第一个电极之间的电压差。
6.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解精炼流程，在两个串联连接连续的电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：(一)并入一个串联的带有保险丝保护的交流电源；(二)并入一个串联的带有保险丝保护的电容器；(三)将串联的带有保险丝保护的交流电源的接线柱连接至第一个电解池的第一个阳极和第二个电解池的最后一个阳极；(四)将串联的带有保险丝保护的电容器的接线柱连接至第一个电解池的最后一个阳极和第二个电解池的第一个阳极；以便在两个连续的电解池中每一个的内部，交流电通过每一个电解池中电极之间的电解液，从第一个到最后一个阳极，以及从一个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过每一个电解池电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环；并且，交流电通过电容器流通循环，电容器的电压等于第一个电解池的平均电压。
7.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金流程，在两个串联连接连续的电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：(一)并入一个串联的带有保险丝保护的交流电源；(二)并入一个串联的带有保险丝保护的电容器；(三)将串联的带有保险丝保护的交流电源的接线柱连接至第一个电解池的第一个阴极和第二个电解池的最后一个阴极；(四)将串联的带有保险丝保护的电容器的接线柱连接至第一个电解池的最后一个阴极和第二个电解池的第一个阴极；以便在两个连续的电解池中每一个的内部，交流电通过每一个电解池中电极之间的电解液，从第一个到最后一个阴极，以及从一个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过每一个电解池电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环；并且，交流电通过电容器流通循环，电容器的电压等于第二个电解池的平均电压。
8.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金或电解精炼流程，在多个电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：(一)并入一个串联的带有保险丝保护的交流电源；(二)并入串联的带有保险丝保护的电容器；(三)将串联的带有保险丝保护的交流电源的接线柱连接至第一个电解池的第一个电极和第最后一个电解池的最后一个电极；(四)将串联的带有保险丝保护的电容器的接线柱连接至一个电解池的最后一个电极和随后的电解池的第一个电极；以便在每一个电解池的内部，交流电通过每一个电解池中电极之间的电解液，从第一个到最后一个电极，以及从一个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过每一个电解池电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环；并且，交流电通过串联的带有保险丝保护的电容器流通循环，电容器的电压等于相连的连续电解池电极之间的电压差。
9.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金流程，在多个电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：(一)并入一个串联的带有保险丝保护的交流电源；(二)并入串联的带有保险丝保护的电容器；(三)将串联的带有保险丝保护的交流电源的接线柱连接至第一个电解池的第一个阳极和第最后一个电解池的最后一个阳极；(四)将串联的带有保险丝保护的电容器的接线柱连接至一个电解池的最后一个阳极和随后的电解池的第一个阳极；以便在每一个电解池的内部，交流电通过每一个电解池中电极之间的电解液，从第一个到最后一个电极，以及从一个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过每一个电解池电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环；并且，交流电通过串联的带有保险丝保护的电容器流通循环，电容器的电压等于相连的连续电解池阳极之间的电压差。
10.一种电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解精炼流程，在多个电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：(一)并入一个串联的带有保险丝保护的交流电源；(二)并入串联的带有保险丝保护的电容器；(三)将串联的带有保险丝保护的交流电源的接线柱连接至第一个电解池的第一个阴极和第最后一个电解池的最后一个阴极；(四)将串联的带有保险丝保护的电容器的接线柱连接至一个电解池的最后一个阴极和随后的电解池的第一个阴极；以便在每一个电解池的内部，交流电通过每一个电解池中电极之间的电解液，从第一个到最后一个电极，以及从一个电极到下一个电极以串联的形式流通循环；同时，直流电通过每一个电解池电极之间的电解液从阳极到阴极以并联的形式流通循环；并且，交流电通过串联的带有保险丝保护的电容器流通循环，电容器的电压等于相连的连续电解池阴极之间的电压差。
11.一种如同权利要求5、6、7、8、9或10的电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金或电解精炼流程，在两个或更多个电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：交流电源的短路和过电流保护为热磁保护类型。
12.一种如同权利要求5、6、7、8、9或10的电解过程中交流与直流叠加的系统，用于铜和其他金属电解冶金或电解精炼流程，在两个或更多个电解池中流通循环的直流电上叠加交流电的系统，其特征在于：电容器的短路和过电流保护为热磁保护类型。
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