ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электрохимическое рафинирование меди из "Практикум по прикладной электрохимии" получаемая из сульфидных руд пирометаллургическим способом, содержит около 1 % примесей — таких, как никель, сурьма, свинец, теллур, селен, висмут, мышьяк, сера, золото, серебро, а в ряде случаев и металлы платиновой группы. Наличие в меди даже небольших количеств примесей сильно понижает ее физические свойства (например, электрическую проводимость, пластичность и др.). Для получения меди высокой чистоты из пирометаллургической меди и попутного извлечения из нее благородных металлов в продукт, удобный для дальнейшей переработки, ее подвергают электрохимическому рафинированию. В настоящее время около 90 % всей добываемой меди обрабатывают таким образом. [c.120] При расчете использованы коэффициенты активности для серной кислоты, так как концентрация последней значительно больше концентрации сульфата меди, и учтены изотермические температурные коэффициенты стандартных потенциалов. [c.121] Таким образом, равновесные потенциалы всех трех реакций в этом растворе близки друг к другу и примерно равны стандартному потенциалу реакции Си + 2е Си. [c.121] Так как равновесный потенциал водородного электрода в промышленном растворе близок к нулю, а равновесный потенциал кислородного электрода примерно равен 1,2 В, то, следовательно, при катодной и анодной поляризации медного электрода в промышленном электролите будут идти только реакции выделения меди и ее ионизации. [c.121] В результате в прианодном слое образуется избыток ионов одновалентной меди по сравнению с равновесным состоянием и концентрацией их в объеме. Поэтому ионы одновалентной меди частично могут диффундировать от поверхности анода. В некотором удалении от анода концентрация ионов одновалентной меди может оказаться выше равновесной, что приведет к смещению равновесия реакции дкспропорционирования в сторону образования Си и u +, и вблизи анода будет образовываться медный порошок. Для предотвращения этого электролиз проводят с перемешиванием путем циркуляции электролита. [c.121] Возможность протекания рассмотренных выше реакций приводит к тому, что анодный выход по току оказывается выше 100 %, если считать, что протекает только реакция Си- Си +-(-+ 2е, а катодный — несколько меньше. И только при плотностях тока более 200 А/м и парциальном давлении кислорода, равном или менее 1-10 ат (0,1 Па), катодный выход по току достигает 100 %. В результате длительного электролиза без замены или регенерации электролита происходит обогащение его медным купоросом и обеднение серной кислотой. [c.122] Чистота катодного осадка меди и основные экономические и технологические показатели процесса зависят главным образом от правильного выбора состава электролита и условий проведения электролиза (плотность тока, скорость циркуляции электролита). [c.122] Основным компонентом раствора является Си304. В связи с тем, что удельная электрическая проводимость 1 М раствора сульфата меди при 18 °С равна 4,2 См/м, в электролит в качестве электропроводящей добавки вводят серную кислоту. Соотношение концентрации сульфата меди и серной кислоты в электролите во многом определяет основные показатели процесса напряжение на ванне, удельный расход электроэнергии, чистоту катодного осадка. Повышение концентрации серной кислоты значительно снижает удельное сопротивление раствора, что приводит к уменьшению затрат электроэнергии и, следовательно, оказывает положительный эффект. Однако в то же время заметно падает растворимость сульфата меди, увеличивается возможность выделения на катоде примесей, присутствующих в электролите и, следовательно, понижается чистота катодного осадка, а также оптимальная плотность тока. Возможна также солевая пассивация анодов. [c.122] Мышьяк, сурьма и висмут, равновесные потенциалы которых в промышленном электролите близки к равновесному потенциалу меди, анодно окисляются, переходя в раствор, и в то же время разряжаются на катоде. [c.123] Золото и серебро, а также металлы платиновой группы, потенциалы которых более положительны, чем потенциал меди, почти полностью выпадают в шлам. [c.123] Допускается содержание примесей в электролите (г/дм ) Ni + — до 40 As + — до 1,0 — до 0,7 Fe2+ — до 3,0. [c.123] Цель работы — изучить влияние состава электро,пита, катодной и анодной плотностей тока, а также способа перемешивания электролита на основные технологические параметры электролиза напряжение на электролизере, качество катодной меди, выход по току и удельный расход электроэнергии. [c.123] КИСЛОТЫ, равной применяемой в рабочем электролите (значение потенциала используемого электрода указывает преподаватель). По количеству прореагировавшего на электродах вещества, пропущенного электричества и значению измеренного напряжения на ванне определяют катодный и анодный выход по току (из расчета разряда и образования двухвалентных ионов меди) и удельный расход электроэнергии (см. приложение IV). Измеряют электрическую проводимость используемых электролитов, применяя мостовую схему (Р-510), и затем рассчитывают падение напряжения в электролите. Опыты проводят с электролитами, номера которых указывает преподаватель. Составы приведены в табл. 19.1. Продолжительность электролиза во всех опытах не менее 2 ч. [c.124] Опыт 1. Изучить влияние концентрации серной кислоты и катодной плотности тока на технологические параметры напряжение на электролизере, выход по току, удельный расход электроэнергии. [c.124] В схему последовательно включают шесть электролизеров и кулонометр. Опыты проводят при двух плотностях тока — 100 и 200 А/м при применении электролитов 1—4 или 150 и 250 A/м при использовании электролитов 5—8. В электролизеры согласно заданию заливают три различных по содержанию серной кислоты раствора и проводят электролиз при двух плотностях тока. Электролиз ведут при 55 1 °С без перемешивания или с протоком электролита. В процессе электролиза измеряют потенциалы катода Ек и анода Еа, падение напряжения в электролите и напряжение на ванне. Измеряют электрическую проводимость исходных растворов и растворов после электролиза, и определяют удельную электрическую проводимость. Затем рассчитывают падение напряжения в электролите, напряжение на ванне полученные значения сравнивают с измеренными и определяют процент расхождения. [c.124] Опыт 2. Изучить влияние плотности тока на катодный и анодный выходы по току при различных способах перемешивания электролита. [c.124] Собирают схему, в которую последовательно включают шесть электролизеров и кулонометр. В электролизеры заливают электролит 4, нагревают до 55 °С и затем поддерживают температуру с точностью 1 °С. В первых трех электролизерах электролит перемешивают магнитной мешалкой или путем циркуляции электролита, а в остальных — сжатым воздухом. Устанавливают катодную и анодную плотности тока — 100, 200, 300 А/м , используя электроды с различной площадью поверхности. Точное значение плотности тока определяют, исходя из значения тока на электролизере и рабочей поверхности электродов. [c.125] В этом опыте в качестве анодов используют тонкую медную фольгу, которую подготавливают так же, как и катоды. [c.125] В течение опыта измеряют потенциалы катода к и анода Ез, падение напряжения в электролите, рассчитывают напряжение на ванне и сравнивают с измеренным. Определяют катодный и анодный выходы по току, удельный расход электроэнергии. [c.125] Вернуться к основной статье