ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролиз в металлургии меди из "Прикладная электрохимия" 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 промышленности 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 ио 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 10 экв/л при 25 °С и 5-10- экв/л при 55 °С. [c.420] По электрохимическим свойстЕ1ам 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] Концентрация Си+ у катода может стать ниже равновесной, реакция Си2+ + Си5= 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 Си+. Тогда равновесная реакция 2Си+=ё=Си- -Си + 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 Си +, поэтому количество электроэнергии, затрачиваемой на единицу массы меди, меньше. [c.421] 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 N 2+ и Zn + объясняются тем, что в присутствии их солей уменьшается растворимость сульфата меди и он может выпадатыз 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 щлам. [c.423] Благородные металлы — золото и серебро — почти полностью переходят в шлам золото нерастворимо при потенциале медного анода, а незначительное растворение серебра при случайной пассивации анода сводится к нулю при наличии ионов С1 в электролите и образовании нерастворимого Ag l. [c.423] Вернуться к основной статье