ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз в металлургии меди из "Прикладная электрохимия" Электролитическое получение меди было одним из первых гидроэлектрометаллургических процессов. По объему производства, количеству действующих предприятий и степени изученности электролитическое получение меди в настоящее время занимает ведущее место в гидроэлектрометаллургни. Потребность в меди растет более высокими темпами, опережая темпы роста промышленности в целом, так как медь широко используется интенсивно развивающимися (отраслями. [c.302] Широкое применение меди в промышленности обусловлено ее весьма низким электрическим сопротивлением и хорошей теплопроводностью. Около 50% добываемой меди потребляет эектротех-ническая промышленность в виде высокочистой меди и медного порошка (99,9% Си) 30—40% меди расходуется на производство медных сплавов — латуней, бронз, мельхиора, нейзильбера, кон-стантана, манганина и др. Медь и ее сплавы применяются для изготовления ответственных изделий, которые должны обладать высокой коррозионной стойкостью и хорошей теплопроводностью. Потребителями меди являются также гальванотехника, полупроводниковая техника (купроксные выпрямители), сельское хозяйство (для борьбы с вредителями растений и в виде микроудобрения). [c.303] Медь сравнительно мало распространена в природе. Примерно 80% меди находится в земной коре в виде сульфидов, 15% — в виде окисных руд, 5% —в виде самородной меди. [c.303] Медные руды (от 0,2 до 10% Си и более) обычно комплексные и по содержанию основных компонентов относятся к медно-никелевым, медно-цинковым, медно-молибденовым и медно-кобальтовым рудам. Меди в рудах сопутствуют и другие более и менее ценные металлы. Поэтому эти руды являются важным источником добывания серебра, золота, металлов платиновой группы и других ценных продуктов. [c.303] Способы производства меди. Примерно. 80% меди добывают из руд пирометаллургическим путем, причем 90% этой меди рафи- нируется электролизом 20% меди — преимущественно из бедных, окисленных и самородных руд — извлекают гидрометаллургиче-скими методами (в СССР распространены мало). [c.303] Таким образом, электролиз играет значительную роль в производстве меди. [c.303] Пирометаллургнческие методы основаны на большем сродстве меди к сере, а компонентов пустой породы и железа —к кислороду (см. табл. УПМ). Конверторная медь содержит ценные спутники (золото, серебро, селен, теллур, висмут и др.) и нежелательные примеси (железо, цинк и др.) и является товарным металлом (марки МК —98—99,6% Си). [c.303] Гидроэлектрометаллургический метод получения меди основан на избирательном растворении минералов,меди в сернокислых, солевых или аммиачных растворах. После соответствующей обр абот-ки растворов медь извлекают электролизом с нерастворимыми анодами. Применяется и метод цементации меди железом. [c.304] При таких значениях константы равновесия концентрация солей одновалентной меди в растворе очень мала и равна 10 г-ион/л при 25 °С и 5-10 г-ион/л при 55 °С. Для металлов второй подгруппы характерно легкое восстановление их из соединений до металлов, а также склонность к комплексообразованию, о чем свидетельствует тот факт, что почти все соли меди выделяются из растворов в виде кристаллогидратов. [c.304] По электрохимическим свойствам медь относится к металлам с сравнительно малым перенапряжением и не слишком низким током обмена (см. табл. IX-1). Таким образом, в простых растворах медь сравнительно трудно поляризуется, поэтому в отсутствие специальных добавок на катоде образуются крупнокристаллические неравномерные по толщине осадки. [c.304] Из сравнения катодных потенциалов меди и водорода следует, что даже при электролизе кислых растворов катодный и анодный выходы меди по току должны приближаться к 100%. [c.304] Такому идеальному протеканию катодного и анодного процессов с участием u2+ в определенной мере препятствует неизбежное присутствие в системе ионов одновалентной меди. [c.305] По значениям потенциалов можно было бы предполагать, что на катоде будет протекать преимущественно реакция восстановления Си+ 6 = 0,51 В). Однако приведенная выше константа равновесия реакций между Си+ и Си + говорит о весьма малой равновесной концентрации ионов Си+, что обусловливает сильный сдвиг потенциалов тех реакций, в которых этот ион участвует. Результаты этого сдвига потенциалов реакций И и III показаны на рис. IX-8. [c.305] По пересечению этих кривых найдены токи обмена А, г а, з. При активности всех ионов, равной единице, точки пересечения катодных и анодных кривых отвечают значениям стандартных потенциалов соответствующих реакций 0,34 В (I), 0,51 В (II) и 0,17 В (III). [c.305] На рисунке показано реальное состояние системы, при котором активность u весьма мала. Такой активности соответствует сдвиг кривых поляризации двух реакций, в которых участвует Си+ (Пк и Illa), к более высоким потенциалам катодная — к более отрицательным потенциалам (Пк), анодная — к более положительным (Uli). [c.305] Концентрация u у катода может стать ниже равновесной, реакция Си - - + Си 2 u+ пойдет слева направо до достижения равновесной концентрации Си+ за счет некоторого растворения катодной меди. [c.307] Поэтому реальные выходы по току, рассчитываемые по Си +, следующие Вт(к) = 94—96%, Вт(а) — 103—105%. [c.307] Распределение составляющих анода по продуктам электролиза. [c.308] В табл. 1Х-4 показано распределение компонентов анодной меди по трем продуктам электролиза в соответствии с возможным составом анодной меди, содержащей 99,0—99,7% Си, и закономерностями процесса электролитического рафинирования. [c.308] Вернуться к основной статье