ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз в металлургии меди из "Прикладная электрохимия Издание 3" Общие сведения. Электролитическое получение меди было одним из первых освоенных гидроэлектрометаллургических процессов. По объему производства, числу действующих предприятий и степени изученности электролитическое получение меди в настоящее время занимает ведущее место в гидроэлектрометаллургии. Поскольку медь широко используется в самых различных отраслях, потребность в ней растет очень быстро, опережая темпы роста промыщленности в целом. В настоящее время производство меди в капиталистических странах достигает 5 млн. т/год. Среди цветных металлов медь уступает по уровню потребления только алюминию. [c.418] Медь сравнительно мало распространена в природе. Примерно 80% имеющейся в земной коре меди представлено в виде сульфидов, 15% — в виде оксидных руд, 5% — в виде самородной меди. [c.419] 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 меднокобальтовым рудам. Меди в рудах сопутствуют и другие ценные металлы, поэтому эти руды являются важными источниками серебра, золота, металлов платиновой группы и других ценных продуктов. [c.419] В настоящее время промышленными считаются руды, содержащие от 0,3 до 3% меди. [c.419] Способы производства меди. Примерно 80% меди извлекают из руд пирометаллургическим способом по стандартной схеме плавка — конвертирование. Значительная часть этой меди подвергается далее электрохимическому рафинированию примерно 20% меди — преимущественно из бедных, окисленных и самородных руд — получают гидрометаллургическими способами (в СССР распространены мало). Таким образом, в производстве меди большую роль играет электролиз. [c.419] Пирометаллургические способы переработки медных руд так же как и никелевых руд основаны на большем сродстве меди к сере (образование штейна), а компонентов пустой породы и железа — к кислороду (образование шлака). Конверторная медь содержит такие ценные примеси, как золото, серебро, селен, теллур, висмут и др., и нежелательные примеси железо, цинк и др. и является товарным металлом (марки МК —98-99,6% N1). [c.419] Для дальнейшего разделения компонентов черновую медь подвергают огневому и электролитическому рафинированию (см. рис. 4.1). При этом затраты на разделение частично окупаются стоимостью драгоценных металлов, извлекаемых из анодных шламов. Так, на 1 т меди получают до 100 г золота и более 2 кг серебра. [c.419] Гидроэлектрометаллургический метод получения меди основан на избирательном растворении минералов меди в сульфатных, хлоридных или аммиачных растворах. После соответствующей обработки растворов медь извлекают электролизом с нерастворимыми анодами. Применяется и метод цементации меди железом. [c.420] Электрохимические свойства меди и электродные реакции. [c.420] При таких значениях константы равновесия концентрация Си+ в растворе очень мала и равна экв/л при 25 °С и 5-10 з экв/л при 55 °С. [c.420] По электрохимическим свойствам медь относится к металлам с сравнительно малым перенапряжением и не слишком низким током обмена (см. табл. 4.2). Таким образом, в простых растворах медь сравнительно трудно поляризуется, поэтому в отсутствие специальных добавок на катоде образуются крупнокристаллические, неравномерные по толщине осадки. [c.420] Из сравнения потенциалов меди и водорода следует, что даже npii электролизе кислых растворов катодный и анодный выходы меди по току должны приближаться к 100%. Такому идеальному протеканию катодного и анодного процессов с участием Си + в определенной мере препятствуе неизбежное присутствие в системе ионов одновалентной меди. [c.420] У катода, потенциал которого имеет несколько более отрицательное значение, чем равновесный потенциал основной реакции Си2++2е— -Си, сдвиги потенциалов реакций Пк и П1к с участием ионов Си+ обусловят превышение суммы скоростей реакций потребления Си+ над скоростями ее образования 1а +1к га +гк . Концентрация Си+ у катода может стать ниже равновесной, реакция Си2+-ьСи 2Си+ пойдет слева направо за счет некоторого растворения катодной меди. [c.421] Скорость этого процесса гораздо ниже, чем скорости электрохимических реакций, однако, она возрастает по мере повышения температуры, концентрации серной кислоты и насыщения электролита кислородом. Увеличение коррозии анодов в присутствии кислорода особенно опасно по ватерлинии, где доступ кислорода лучше. Анод может оборваться под действием собственной силы тяжести, поэтому верхнюю часть анода покрывают изолирующей пленкой. [c.421] Реальные выходы по току, рассчитываемые по Си +, следующие Втк=94—96%, Вта=103—105%. [c.421] Существуют, однако, условия, когда соединения одновалентной меди преобладают в растворе и в разряде участвуют преимущественно ионы Си+. Это возможно в кислых хлоридных растворах, содержащих хлорид натрия. В этих растворах медь образует комплексное соединение типа ЫагСиСЬ, наличие которого сильно снижает активность СиН-. Тогда равновесная реакция 2Си+ Си-1-Си2+ протекает с образованием Си+. При этом на катоде разряжаются ионы одновалентной меди. Электрохимический эквивалент таких ионов [2,3725 г/(А-ч)] в два раза больше, чем Сц2+, поэтому количество электроэнергии, затрачиваемой на единицу массы меди, меньше. [c.421] Свинец и олово практически не растворяются и целиком поступают в шлам в виде РЬ504 и НгЗпОз. [c.422] В зависимости от состава руды или других исходных материалов основными примесями в электролите могут быть никель, цинк или железо. Предельно-допустимые концентрации никеля и цинка в растворе 20 г/л, железа — 5 г/л. Такие ограничения концентрации N1 + и 2п + объясняются тем, что в присутствии их солей уменьшается растворимость сульфата меди и он может выпадать в виде кристаллов и прежде всего у анодов, где концентрация Си + выше. В результате аноды покрываются пленкой соли, и растворение их затрудняется. [c.422] Образующийся ион Fe + окисляет металлическую медь, способствуя увеличению Вта и снижению Втк. Никель, цинк и железо следует выводить из электролита. [c.423] теллур и кислород входят в анодный металл в виде сульфидов, селенидов, теллуридов и оксидов. Они практически нерастворимы при потенциале анода (кроме оксида меди I) и переходят в шлам. [c.423] Вернуться к основной статье