电解铜箔生产中对电解液的纯净度要求极高,任何微小的颗粒杂质都可能造成铜箔出现针孔、麻点、粗糙度增加甚至断裂等问题,严重影响产品质量。因此,过滤系统是整个生产流程中的关键环节。
以下是电解铜箔生产中用到的主要过滤设备及其应用环节:
一、 核心过滤系统(生箔机电解液循环过滤)
这是保证铜箔质量最核心的过滤环节,通常采用多级串联的过滤方式,以确保过滤精度和效率。
1. 袋式过滤器
· 位置与作用:通常作为前置粗过滤,安装在泵后或精密过滤器之前。
· 功能:主要去除电解液中较大尺寸的颗粒物(例如10-25微米以上),保护后续的精密度更高的过滤器,延长其使用寿命。
· 特点:过滤袋成本较低,更换方便,容污能力较强。
2. 筒式精密过滤器
· 位置与作用:是生箔机电解液过滤的主力军,承接袋式过滤器之后的液体,进行精细过滤。
· 功能:能够有效过滤1微米至10微米的颗粒杂质。这是保证铜箔表面质量、防止针孔缺陷的关键环节。
· 滤芯类型:
· 熔喷滤芯:由聚丙烯(PP)材料通过熔喷工艺制成,深层过滤,容尘量大,成本效益高。
· 线绕滤芯:由棉线或PP线缠绕在骨架上,也属于深层过滤,主要用于去除胶体状和颗粒状杂质。
· 折叠滤芯:采用聚砜(PES)、聚丙烯(PP)等材质的滤膜经过折叠制成,过滤精度高,纳污能力稍低于熔喷滤芯,但精度更稳定。
3. 活性炭过滤器
· 位置与作用:并非用于过滤颗粒,而是作为纯化装置,与精密过滤器并联或串联在系统中。
· 功能:主要吸附电解液中的有机添加剂分解产物、油脂、色素及其他有机杂质。这些有机物会干扰添加剂的正常作用,导致铜箔结晶异常、发脆或表面光亮度不均。
· 特点:定期更换或再生活性炭是维持其效果的关键。
二、 辅助及特殊过滤系统
1. 阳极液循环过滤系统
· 在采用离子膜将阳极区和阴极区分开的高级生箔机中,阳极液(富含硫酸,含有被氧化的铜离子和杂质)需要独立的循环过滤系统。
· 这个系统主要过滤阳极泥(如氧化铅来自不溶性阳极)以及阳极反应产生的其他不溶物,防止其堵塞离子膜或污染系统。
2. 表面处理线过滤系统
· 铜箔生坯经过表面处理(如钝化、耐热处理、镀锌等)时,各个处理槽的药液也需要过滤。
· 这些过滤系统根据药液性质(酸性、碱性)选择合适的过滤材质(如PVDF、不锈钢),以去除铜箔表面脱落下来的颗粒、空气中落入的灰尘等,保证表面处理层的均匀性和结合力。
3. 碳处理系统
· 这是一个更高级的、连续式的在线纯化系统。它通过一个装有专用活性炭的反应器,连续地对一部分主循环电解液进行深度纯化,去除有机杂质。这比单个的活性炭过滤器效率更高,效果更稳定。
三、 过滤系统的关键考量因素
· 过滤精度:根据产品等级(如锂电铜箔要求极高,标准铜箔可稍低)选择,通常在1-10微米范围内。
· 流量与压差:设计过滤系统时需匹配生箔机的循环流量,并监控过滤器前后的压差,压差过高表明滤芯堵塞,需要更换。
· 材料兼容性:所有过滤器材(滤袋、滤芯、滤壳)必须能耐受高温、高酸性的硫酸铜电解液,通常选用PP、PVDF、316L不锈钢等耐腐蚀材料。
· 自动化程度:现代大型铜箔工厂的过滤系统通常配备自动反冲洗或自动切换装置,以减少人工操作,保证生产的连续稳定性。
总结
电解铜箔生产中的过滤设备是一个系统工程,其典型配置为:
袋式过滤器(粗过滤) → 筒式精密过滤器(核心精过滤) + 活性炭过滤器/碳处理系统(有机杂质去除)
这套系统共同作用,确保了电解液的超纯和超净,是生产出高性能、高品质电解铜箔不可或缺的保障。
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