Электролитная медь что это

Электролитическая медь

электролитическая медь — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN electrolytic copper … Справочник технического переводчика

электролитическая медь — elektrolitinis varis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrolytic copper vok. Elektrolytkupfer, n rus. электролитическая медь, f pranc. cuivre électrolytique, m … Fizikos terminų žodynas

электролитическая медь — Syn: электролитная медь … Металлургический словарь терминов

вязкая электролитическая медь — мягкая электролитическая медь — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы мягкая электролитическая медь… … Справочник технического переводчика

МЕДЬ — (символ Сu), переходный элемент красно розового цвета. Красноватая медь встречается в виде самородков, а также в составе нескольких руд, в том числе, куприта (оксид меди) и халькопирита (сульфид меди). Руды извлекают из окружающей их породы и… … Научно-технический энциклопедический словарь

Электролитическая растворимость — Нернст назвал электролитической растворимостью, в отличие от обыкновенной растворимости, случай, когда одновременно с растворением вещества происходят электрические явления. Типичный случай такой растворимости наблюдается для металлов. При… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

МЕДЬ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКАЯ — ELECTROLYTIC COPPERСм. МЕДЬ … Энциклопедия банковского дела и финансов

Бескислородная медь — Бескислородная медь  электролитическая медь, свободная от медных оксидов. В меди, полученной из руды электролизом, присутствует значительное количество оксида меди, который, при последующем отжиге в атмосфере водорода, взаимодействует с ним… … Википедия

Безкислородная медь — Oxygen free copper Безкислородная медь. Электролитическая медь, свободная от медных оксидов, произведенная без использования остаточных металлических или металлоидных раскис лителей. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П.… … Словарь металлургических терминов

электролитная медь — Syn: электролитическая медь … Металлургический словарь терминов

Электролитическое получение рафинирование меди

Что такое электролитическое получение рафинирование меди

Богатые кусковые сульфидные или окисленные руды, как правило, плавят в шахтных печах. В случае сульфидных руд плавку ведут на получение штейна — смеси сульфидов меди и железа; при плавке окисленных руд получают непосредственно черновую медь.

Бедные сульфидные руды подвергают флотационному обогащению. Полученный при этом богатый концентрат в сыром виде или после предварительного обжига плавят на штейн в отражательных или электрических печах; в некоторых случаях концентраты перерабатывают в шахтных печах после предварительного спекания или брикетирования. Во всех видах плавки штейн концентрируем в себе подавляющую часть всей меди исходной руды или концентрата; породообразующие компоненты исходной загрузки образуют при плавке отвальный шлак.

Медный штейн поступает на переработку в конверторы. Конвертор представляет собой металлургическую печь, в которой рас плавленный штейн продувается воздухом. При этом железо и сера штейна окисляются и удаляются в виде шлака и газов. К концу процесса в конверторе остается только металлическая медь, которую называют черновой конверторной медью; она содержит 98,0— 99,5% меди.

Конверторную медь перед электролитическим рафинированием подвергают огневому рафинированию для удаления большей части примесей, так как высокие показатели последующего электролитического рафинирования достигаются только при переработке более чистого металла, чем конверторная медь.

При огневом рафинировании через расплавленный металл продувают воздух, примеси при этом окисляются, и нерастворимые в жидкой меди их окислы всплывают на поверхность расплава, образуя кашеобразный рафинировочный шлак, который сгребают с поверхности. Из металла наиболее полно удаляются примеси железа, свинца, цинка, серы. Примеси никеля, сурьмы, теллура удаляются значительно труднее. Золото и серебро практически целиком остаются в рафинированном металле.

Содержание меди в металле после огневого рафинирования повышается до 99,1—99,7%.

Анодный и катодный процессы рафинирования меди

При анодном растворении возможно образование одно- и двухвалентных катионов меди:

Сu— 2e → Сu 2+

Возможна также реакция:

Cu + — e →Cu 2+

Стандартные потенциалы этих реакций соответственно равны +0,34 в, +0,51 в и +0,17 в.

Рис. 1. Поляризационные кривые процесса электролитического рафинирования меди.

На медном электроде, находящемся в растворе, содержащем ионы меди, протекают одновременно все три реакции, причем в состоянии равновесия (в отсутствие тока) скорости анодных реакций и равны скоростям соответствующих обратных катодных реакций. Потенциал электрода в этом случае является общим равновесным потенциалом для каждого из этих процессов; его величина определяется равновесными активностями (концентрациями) ионов одно- и двухвалентной меди.

Равновесные концентрации ионов Сu 2+ и Сu + в растворе обеспечиваются протеканием реакции диспропорционирования

условная (выраженная через концентрации) константа равновесия которой дается отношением:

K = [Cu 2+ ]/[Cu + ] 2

Величина условной константы равновесия при 25° С около 1 • 10 6 , отсюда концентрация ионов одновалентной меди в растворе, содержащем 1 г-ион/л Сu 2+ (1 н. раствор CuSO4), составляет

[Сu + ] = √[Cu 2+ ]/(1 • 10 6 ) =10 -3 г-ион/л

т. е. [Cu + ] примерно в тысячу раз меньше концентрации ионов Cu 2+ .

Вследствие этого равновесный потенциал реакции (2) в 1 н. растворе CuSO₄ сдвинут в отрицательную сторону от стандартного потенциала ( + 0,51 в), а равновесный потенциал реакции (3) сдвинут в положительную сторону от стандартного значения. ( + 0,17 в). Общий равновесный потенциал всех трех реакций в этом растворе оказывается примерно равным стандартному потенциалу реакции.

Практически, с учетом коэффициентов активности ионов равновесный потенциал медного электрода в 1 н. растворе CuSO₄ при 25° С составляет несколько меньшую величину — он равен 0,32 в.

Изменение температуры существенно влияет на равновесие реакции и, следовательно, на равновесный потенциал медного электрода. С повышением температуры константа равновесия уменьшается, возрастает равновесная концентрация Сu + , и равновесный потенциал сдвигается в положительную сторону; при 55° С он равен +0,34 в, равновесная концентрация Сu + при этом составляет около 4 • 10 -3 г-ион/л.

На рис. 1 даны поляризационные кривые катодных и анодных реакции, соответствующих уравнениям (1), (2) и (3). Кривые 1, 2, 5, 1‘, 2‘, 3‘ отвечают концентрациям (активностям) ионов, равным единице. Поскольку в действительности в растворе равновесного состава концентрация Сu + много меньше единицы, катодная поляризационная кривая 2 реакции Cu + + e → Cu будет сдвинута вниз (кривая 2«), а анодная поляризационная кривая 3′ реакции Cu + — е —Сu 2+ будет сдвинута вверх (кривая 3«). Ток обмена реакций при равновесном потенциале + 0,34 в будет выражаться отрезками АВ и АС. Отрезки АВ и АС соответственно равны отрезкам АВ’ и AC’.

При анодной поляризации медного электрода до потенциала, например φ_а, баланс катодных и анодных реакций будет нарушен. Анодные реакции будут протекать с большей скоростью, чем при равновесии, а катодные — с меньшей. В результате анодной реакции Сu — е →Сu + (кривая 2‘) будут образовываться ионы Сu + , а в результате другой анодной реакции Сu + —е→Сu 2+ (кривая 3″)—исчезать. Совершенно аналогичное положение имеет место с катодными реакциями, определяемыми кривыми 3 и 2″.

Сумма скоростей реакции образования ионов Сu + (кривые 2′ и 3) при анодной поляризации будет больше, чем сумма скоростей реакций, приводящих к исчезновению Сu + (кривые 2« и 3″). В результате у анода концентрация ионов Сu + становится выше равновесной. Это приведет к протеканию реакции (4) слева направо с образованием у анода медного порошка. С увеличением плотности тока избыточная концентрация у анода Сu + будет увеличиваться и, следовательно, будет расти доля порошковой меди в шламе.

При катодной поляризации наблюдаются обратные явления. Катодные реакции будут протекать с большей скоростью, чем при равновесном потенциале, а анодные — с меньшей. Поэтому на катоде будет идти процесс разряда Сu + до металла. Сумма скоростей анодных и катодных реакций образования Сu + оказывается меньше, чем сумма скоростей реакций, приводящих к исчезновению Сu + . Поэтому у катода концентрация Сu + оказывается меньше, чем отвечает равновесию по реакции. Снижению концентраций Сu + у катода способствует еще то обстоятельство, что ионы Сu + , образовавшиеся на аноде и попавшие в толщу раствора, окисляются растворенным в нем кислородом воздуха по реакции:

Пониженная против равновесной концентрация Сu + у катода приводит к протеканию реакции справа налево до достижения равновесной концентрации Сu + , т. е. к некоторому растворению уже образовавшейся на катоде меди, или к протеканию реакции справа налево до достижения той же равновесной концентрации Сu + , т. е. к неполному восстановлению.

Поскольку главным электродным процессом при рафинировании является образование или восстановление ионов Сu 2+ , то выход по току рассчитывают по двухвалентной меди. При этом растворение части меди на аноде в виде ионов Сu + приводит к анодному выходу по току больше 100%. Повышению растворения меди на аноде и кажущемуся росту выхода по току способствует также реакция растворения металлической меди в кислоте в присутствии растворенного кислорода:

Сu + 2Н + + 0,5 O₂ → Сu 2+ + Н₂O

Реакции повышающие анодный выход по току, снижают катодный выход по току, так как приводят к растворению катодного осадка или неполному восстановлению Сu 2+ . Поэтому в процессе электролиза происходит обогащение электролита ионами меди и обеднение ионами водорода.

Электродное окисление или восстановление меди характеризуется высоким током обмена и поэтому электрохимическая поляризация при рафинировании меди невелика. Более заметную роль при электролизе играет концентрационная поляризация, однако, и она при применяющихся плотностях тока и циркуляции раствора не имеет большого значения, и как анод, так и катод работают при потенциалах, ненамного отличающихся от равновесных. В производственных условиях потенциал катода не бывает ниже +0,2 в, а потенциал анода — выше 0,5 в (по водородной шкале). В этих условиях побочные электродные процессы, связанные с выделением водорода на катоде и кислорода на аноде, невозможны.

Все примеси, присутствующие в анодном металле, по их поведению могут быть подразделены на три группы:

1) металлы, более электроотрицательные, чем медь, и растворимые в сульфатном растворе;

2) металлы, более электроположительные чем медь, и металлы, нерастворимые в сульфатном растворе;

3) металлы, близко стоящие к меди в ряду напряжений, частично растворимые в сульфатном растворе.

К первой группе примесей относятся железо, цинк, никель, кобальт. Эти металлы растворяются на аноде и вследствие раствори мости их сульфаты остаются в электролите (никель частично выпадает в шлам в виде твердого раствора медь — никель). Потенциалы выделения этих примесей намного отрицательнее потенциала выделения меди, поэтому их осаждения на катоде не происходит.

Вследствие этого электролит постепенно обогащается ионами железа, цинка, никеля и кобальта.

Большое накопление металлов первой группы в электролите может существенно расстроить ход электролиза. Значительные количества сульфатов железа, никеля, кобальта и цинка в растворе снижают растворимость сульфата меди, вследствие чего электролит может оказаться пересыщенным по основному металлу, и сульфат меди станет выпадать в осадок. Вначале это произойдет у анода, где концентрация растворяющихся металлов выше, чем в толще раствора. Кристаллизация солей в при анодном пространстве ведет к частичной солевой пассивации анода, что. создает неравномерность в его растворении и обусловливает возрастание поляризации.

Участие катионов электроотрицательных металлов в переносе тока снижает и без того более низкую по сравнению со средней концентрацию меди в при катодном пространстве, что приводит к росту концентрационной поляризации у катода.

Накопление металлов первой группы в растворе заставляет сни жать кислотность электролита во избежание выпадения солей этих металлов в осадок; снижение кислотности ведет к увеличению сопротивления раствора.

Ко второй группе примесей относятся благородные металлы (золото, серебро), а также селен, теллур, сера, кислород, свинец и олово. Все эти примеси выпадают в шлам, однако причины перехода их в шлам различны.

Золото не растворяется на аноде и осыпается в шлам. Серебро в незначительной степени растворяется в электролите, а в основном переходит в шлам. Для осаждения растворившегося серебра в электролите должны находиться в небольшом количестве ионы хлора (до 0,05 г/л).

Селен, теллур, сера и кислород находятся в анодах в виде соединений с медью Сu₂Sе, Cu ₂Te, Cu₂S и Cu₂O. Селенид, теллурид и сульфид меди нерастворимы в разбавленном сульфатном растворе и непосредственно с анода выпадают в шлам. Закись меди Cu ₂O частично растворяется в присутствии кислорода воздуха в серной кислоте:

Этот процесс приводит к обеднению раствора серной кислотой и обогащению его медью.

Частично закись меди растворяется с образованием медного купороса и меди:

Эта реакция, помимо обеднения электролита серной кислотой и обогащения его медью, вызывает увеличение перехода меди в шлам за счет выпадения из раствора порошка металлической меди.

Свинец и олово полностью анодно растворяются, но в электролите образуют труднорастворимые соединения — сульфат свинца и мета-оловянную кислоту H₂SnO₃ — и выпадают в осадок.

Таким образом, в основном все примеси второй группы переходят в шлам. Тем не менее, некоторое количество этих примесей осаждается на катоде. Объясняется это тем, Что часть зерен шлама образуется в высокодисперсной форме, очень медленно осаждается на дно ванны и при подходе к катоду механически увлекается в осадок кристаллизующейся медью. Перемешивание электролита способствует такому соосаждению, так как замедляет процесс отстаивания шлама.

К третьей группе примесей относятся мышьяк, сурьма и висмут. Стандартные потенциалы мышьяка, сурьмы и висмута равны соответственно + 0,25, +0,21 и +0,22 в, т. е. более отрицательны, чем потенциал меди. Поэтому на аноде происходит полное растворение этих примесей с образованием соответствующих сульфатов. Однако в электролите эти сульфаты неустойчивы и в значительной степени подвергаются гидролизу. Сурьма и висмут при гидролизе дают гидроокиси:

Мышьяк, гидролизуясь, образует в электролите мышьяковистую кислоту:

Продукты гидролиза третьей группы примесей образуют в электролите плавающие студенистые осадки (так называемый «блуждающий» или «плавучий» шлам), адсорбирующиеся на катоде. Помимо этого, попадание примесей третьей группы в катодный осадок происходит также за счет прямого разряда их на катоде при неполном гидролизе сульфатов. Последнее, однако, играет меньшую роль, чем адсорбция «плавучего» шлама, поэтому следует принимать меры к предотвращению гидролиза, в частности, иметь высокую кислотность электролита.

Всего в катодную медь переходит до 10% примесей третьей группы от количества их в анодах.

Распределение примесей при электролитическом рафинирова нии меди приведено в табл. 2.

Электролит для рафинирования меди

В качестве основного компонента раствора используется медный купорос CuSО₄ • 5H₂О — наиболее распространенная и дешевая соль двухвалентной меди.

Чистый раствор CuSО4 обладает очень низкой электропроводностью [удельная электропроводность раствора, содержащего 30 г/л меди (около 120 г/л CuSО₄ • 5Н₂О) , составляет при 18° С около 0,03 ом -1 • см -1 ], поэтому медный сульфатный электролит должен содержать компонент, повышающий его проводимость. Как известно, наибольшей электропроводностью обладают растворы кислот, причем использование в качестве проводящей добавки кислоты вполне допустимо. Высокоположительный потенциал выделения меди и отсутствие заметной поляризации, исключающие со-выделение на катоде водорода, делают возможным применение в качестве электролита сильно кислых растворов сульфата меди. Используется в электролизе наиболее дешевая и имеющая одноименный анион с медным купоросом серная кислота.

Возможные содержания обоих этих главных компонентов в растворе определяются рядом факторов. Увеличение содержания меди снижает катодную поляризацию и способствует получению более чистых катодных осадков. Однако при этом возрастает сопротивление электролита и увеличивается удельный расход энергии. При повышении концентрации меди усиливается также опасность местной солевой пассивации анода. Повышение концентрации серной кислоты значительно снижает удельное сопротивление электролита, но весьма заметно уменьшает растворимость в нем сульфата меди, поэтому, максимально снижая затраты энергии (уменьшая сопротивление электролита); мы увеличиваем опасность выделения на катоде примесей.

Помимо содержания основных компонентов электролита — сульфата меди и серной кислоты, — на удельное сопротивление раствора оказывают заметное влияние также содержащиеся в нем примеси, особенно те, которые накапливаются в электролите до значительных концентраций (электроотрицательные металлы). Эквивалентная электропроводность растворов сульфатов таких наиболее быстро накапливающихся в электролите металлов-примесей, как никель и железо, примерно равна эквивалентной электропроводности раствора сульфата меди той же концентрации. Поэтому для определения удельного сопротивления электролита, содержащего указанные примеси, к действительному содержанию меди в растворе прибавляют такие количества ее, которые эквивалентны содержанию никеля и железа, и по этому общему условному содержанию меди (так называемому медному эквиваленту) по таблицам определяют удельное сопротивление электролита.

С целью получения более качественных катодных осадков на всех медеэлектролитных заводах применяется введение в электролит различного рода поверхностно-активных коллоидных добавок (столярный клей, желатина, сульфитный щелок, тиомочевина и др.).

Важное значение имеет температура электролита. Повышение температуры снижает сопротивление раствора, но, с другой сторо ны, на поддержание высокой температуры в ванне не хватает тепла, выделяемого током, и нужны большие затраты пара. Практикой установлено, что выгоднее обеспечивать высокую температуру электролита. Однако сильное повышение температуры увеличивает испарение воды, ухудшает условия работы в цехе и усиливает химическое растворение меди, поэтому температуру держат не выше 60° С.

Обеднение раствора медью в при катодном пространстве и обогащение в при анодном вызывают местное изменение плотности электролита, способствующее его расслаиванию. Расслаивание, в свою очередь, ведет к неравномерности протекания электродных процессов по высоте электродов. Для устранения этих явлений электролит следует перемешивать. Так как одновременно необходимо поддерживать оптимальную температуру электролита, что осуществляют не индивидуальным подогревом в каждой ванне, а централизованным, то электролитическое рафинирование меди повсеместно ведется с проточной циркуляцией электролита, обеспечивающей полную смену электролита в ванне за 2—5 ч. Подачу электролита в ванну осуществляют со скоростью 7—25 л/мин.

Подача циркулирующего электролита в ванну может быть нижняя или верхняя. В первом случае подогретый электролит по специальному карману подается в нижнюю часть ванны (ко дну), откуда поднимается вверх и сливается. Во втором, — подогретый раствор поступает на поверхность ванны, а отбирается через отверстие, расположенное на высоте — 1 50 мм от днища. С целью уменьшения испарения воды поверхность электролита иногда покрывают слоем масла; при этом затрудняется также попадание кислорода в электролит и окисление им меди. Применение масляной защиты имеет, однако, тот существенный недостаток, что ухудшает качество катодного осадка в месте соприкосновения масла с катодом. Другой способ уменьшения испарения—покрытие ванн листами пластиката. Не влияя на качество осадка, этот метод также приводит к заметному снижению испарения.

Как было сказано выше, в ходе электролитического рафинирования циркулирующий электролит постепенно обогащается медью и примесями первой группы (железо, никель, цинк и др.) и обедняется серной кислотой.

Для поддержания постоянного режима электролиза электролит приходится регенерировать, т. е. перерабатывать с целью сохранения его первоначального состава. Регенерация электролита осуществляется двумя путями: 1) электролизом части электролита в регенерационных ваннах с нерастворимыми анодами и 2) отбором части электролита на переработку в отделение регенерации. При электролизе в регенерационной ванне на аноде вместо растворения металла происходит выделение кислорода, а на катоде — обычный процесс осаждения меди из раствора. Таким образом, в целом процесс в регенерационной ванне выражается следующей реакцией:

Такой электролиз приводит к обеднению электролита медью и обогащению серной кислотой.

Проведение регенерации в ваннах с нерастворимыми анодами, помимо поддержания на заданном уровне концентрации меди и серной кислоты, может приводить к частичной очистке раствора от некоторых примесей, в первую очередь, от мышьяка и сурьмы.

Объясняется это тем, что при сильном обеднении раствора медью и связанным с этим резком подъеме катодной поляризаций потенциал катода настолько смещается в электроотрицательную сторону, что на нем происходит осаждение более электроотрицательных, чем медь, примесей (главным образом мышьяка и сурьмы). Поэтому катодный осадок, полученный в регенерационной ванне, содержит повышенное количество примесей, а раствор очищается.

Проведение электролиза в ваннах с нерастворимыми анодами не может обеспечить удаления из электролита всех перешедших из анода примесей. Для их удаления часть электролита отбирают в отделение регенерации на переработку. Обычно эту часть электролита сначала несколько раз пропускают через башню, заполненную обрезками или гранулами металлической меди. Одновременно через башню продувают смесь воздуха с паром. В башне протекает реакция

в результате чего кислый раствор почти полностью нейтрализуется. Затем раствор упаривают, и из него выкристаллизовывается медный купорос.

Маточный раствор, содержащий различные примеси в повышенной концентрации, поступает на электролиз с нерастворимыми анодами для выделения оставшейся меди. Получаемые при этом медные катоды всегда сильно загрязнены примесями и идут в передел на огневое рафинирование.

После электролиза маточный раствор содержит в основном лишь сульфат никеля, который и выделяется из него выпаркой и кристаллизацией. Маточный раствор, из которого выделен сульфат никеля, представляет собой концентрированную серную кислоту (

600 г/л), загрязненную примесями (железо, цинк, сурьма, остатки мышьяка, никеля и др.). Этот раствор выпаривают. Поскольку сульфаты металлов нерастворимы в концентрированной серной кислоте, по мере выпаривания (которое ведут до содержания кислоты

1200 г /л) примеси выделяются в осадок. Полученную серную кислоту можно использовать для добавления в электролит.

По другой схеме в отделении регенерации сначала проводят электролиз последовательно в нескольких ваннах с нерастворимыми анодами до практически полного удаления меди (катодная медь в последних ваннах получается сильно загрязненной примесями). Раствор после последней ванны содержит в качестве главной примеси никель. Раствор упаривают, и кристаллизуют сульфат никеля. Маточный раствор после кристаллизации представляет собой серную кислоту, загрязненную примесями, которую очищают так же, как и по первой схеме. Этот способ регенерации применяется в тех случаях, когда нет спроса на медный купорос.

Переработка шлама

При растворении анодов образуется около 0,5—1,5% шлама.

Существует несколько способов переработки шламов. Обычно первой операцией является очистка шлама от меди, которую осуществляют либо сульфатизирующим обжигом (нагреванием шлама до 500—600° С в смеси, с серной кислотой) и последующим выщелачиванием в воде, либо растворением меди в серной кислоте в присутствии кислорода воздуха. В результате такой обработки содержание меди в шламе должно снизиться до 0,5—4,5%. Затем шлам поступает в отражательную печь, где сначала обжигается, а потом плавится в присутствии кварцевого песка, соды и окислителя — селитры. Все металлы, за исключением серебра и золота, ошлаковываются, а в печи остается расплав, содержащий до 80—95% Ag и до 15— 20% Au, который отливается в слитки (металл Дорэ) и отправляется на аффинажные заводы.

Бедные шламы перерабатывают со свинцом. Сначала шлам сплавляют со свинцом, причем металлические компоненты шлама, включая золото и серебро, растворяются в свинце, а остальные образуют шлак. Затем свинцовый сплав продувают воздухом и окисляют свинец до РbО (глет), в который переходят также окисляющиеся при продувке примеси неблагородных металлов. Глет образует на ванне шлак (для шлакообразования в плавку дают флюсы — кремнезем, буру и т. д.), который периодически удаляют с поверхности расплава до тех пор, пока в печи не останется металл Дорэ.

Электролитическое рафинирование меди из хлоридных растворов

Изучение процесса электролиза меди из солянокислых растворов для целей рафинирования черновой меди было проведено П. П. Федотьевым и Н. П. Федотьевым. Оно показало, что из растворов, содержащих 40—50 г/л CuCl и 240 г/л NaCl, удается, при плотностях тока около 100 а/м 2 , получать качественные катодные осадки меди. Аноды при этом растворяются равномерно.

В хлоридном электролите медь дает комплексный ион СuСl 2- ₃, в котором медь одновалентна. Выход по току, считая на одновалентную медь, достигает 90%. Напряжение на ванне около 0,25 в. Таким образом, удельный расход электроэнергии в этом случае примерно в 2 раза ниже, чем при электролизе сульфатных растворов.

При электролизе хлоридных растворов серебро, содержащееся в аноде, переходит в раствор. Поэтому этот способ не нашел распространения при электролитическом рафинировании первичных анодов (содержащих благородные металлы), но может найти применение при электролизе анодов, полученных из «вторичного сырья», не содержащего благородных металлов.

Непрерывный процесс электрорафинирования меди заключается в наращивании катодного осадка на бесконечной катодной ленте-основе, продвигающейся через ванну, или на вращающемся барабане-катоде, с которого непрерывно снимается катодная медь в виде ленты или порошка. Одним из наиболее распространенных вариантов непрерывного электролизера является щелевая ванна, представляющая собой вытянутый в длину сосуд, вдоль боковых стен которого завешиваются аноды, а между ними движется лента основа, вводимая в ванну через одну торцевую стенку и выводимая через другую. В местах ввода и вывода катода имеются специальные уплотнения. За время прохождения ленты через электролизер на ней наращивается катодный осадок.

Благодаря движению катода и принудительной, с большой скоростью, подаче электролита вдоль электродов удается устранить концентрационные ограничения, и электролиз ведется при больших плотностях тока 1000 а/м 2 и более.

Электролизеры такой и подобных конструкций испытываются сейчас в полупромышленном масштабе.

Статья на тему Электролитическое получение рафинирование меди

Электролитическое рафинирование меди: состав, формулы и реакции

Рафинирование меди – это процесс очистки металла посредством электролиза. Очистка электролизом представляет собой самый простой способ достижения чистоты 99,999 % в меди. Электролиз улучшает качество меди как электрического проводника. Электрооборудование часто содержит электролитическую медь.

Что это такое?

Рафинирование меди или электролиз использует анод, который содержит нечистую медь. Она возникает из-за концентрации руды. Катод состоит из чистого металла (титана или нержавеющей стали). Раствор электролита состоит из сульфата. Поэтому можно утверждать, что рафинирование меди и электролиз – это одно и то же. Электрический ток заставляет ионы меди из анодов поступать в раствор и осаждаться на катод. При этом примеси либо отходят, либо образуют осадок, либо остаются в растворе. Катод становится больше, чем чистая медь, а анод сжимается.

В электролитических ячейках используется внешний источник постоянного тока для реагирования на реакции, которые иначе не были бы спонтанными. Электролитические реакции используются для очистки пластинчатых металлов на многих типах субстратов.

Использование электролитического процесса для очистки металла (рафинирование меди, электролиз металла):

1. Поскольку примеси могут значительно снизить проводимость медных проволок, необходимо очистить загрязненную медь. Одним из способов очистки является электролиз.
2. Когда в качестве анода при электролизе водного препарата сульфата меди используется полоса из нечистой металлической меди, окисляется медь. Окисление ее протекает проще, чем окисление воды. Поэтому металлическая медь растворяется в растворе в виде ионов меди, оставляя за собой многие примеси (менее активные металлы).
3. Ионы меди, образованные на аноде, мигрируют к катоду, где они легче восстанавливаются, чем вода и металлические «пластины» на катоде.

Необходимо пропускать достаточный ток между электродами, иначе в противном случае возникнет не спонтанная реакция. Тщательно регулируя электрический потенциал, металлические примеси, которые достаточно активны для окисления меди на аноде, вещества не уменьшаются на катоде, а металл избирательно осаждается.

Важно! Не все металлы восстанавливаются или окисляются легче, чем вода. Если это так, сначала произойдет электрохимическая реакция, требующая наименьшего потенциала. Например, если бы мы использовали электроды, как анод, так и катод, металлический потенциал был бы окислен на аноде, но тогда вода будет уменьшаться на катоде, а ионы алюминия останутся в растворе.

Чтобы создать электролиз, нужно использовать следующий способ рафинирования меди:

1. Налейте раствор медного сульфата в стакан.
2. Поместите два графитовых стержня в раствор сульфата меди.
3. Присоедините один электрод к отрицательной клемме питания постоянного тока, а другой – к положительной клемме.
4. Полностью заполните две маленькие пробирки раствором сульфата меди и поместите пробку на каждый электрод.
5. Включите источник питания и проверьте, что происходит на каждом электроде.
6. Испытайте любой газ, произведенный с пылающей шиной.
7. Запишите свои наблюдения и результаты ваших тестов.

Результаты должны быть такими:

• Появляются бурые или розовые твердые формы в растворе.
• Есть пузыри.
• Пузыри должны быть бесцветными.
• Вещество газообразной формы.

Все результаты записываются, после чего газ гасится шиной. Также существует иной способ очистить металл от примесей и сторонней грязи – это огневое рафинирование меди. Как это происходит, расскажем позже, а сейчас представим другие варианты рафинирования металла.

Способы рафинирования меди – как еще могут происходить химические зачистки нужных металлов?

Поскольку электролиз – это воздействие сульфатов и тока, что же такое электролитический способ получения чистой продукции? Совершенно разные вещи, хотя похожи в звучании названий. Однако электрическое рафинирование меди заключается в использовании кислот. Можно сказать, что это окисление металла, но не совсем.

Чистая продукция важна для изготовления электрического провода, поскольку электропроводность меди снижается за счет примесей. Эти примеси включают такие ценные металлы, как:

• серебро,
• золото;
• платина.

Когда они удаляются электролизом и восстанавливаются тем же путем, электроэнергии затрачивается столько, сколько бы хватило на расход электрического питания для снабжения десятков домов. Очищенный компонент позволяет сэкономить энергию, обеспечивая за меньшее время расхода энергии еще больше жилых домов.

При электролитическом рафинировании нечистый состав изготавливается из анода в электролитной ванне из сульфата меди – CuSO₄ и серной кислоты H₂SO₄. Катод представляет собой лист очень чистой меди. По мере пропускания тока через раствор положительные ионы меди, Cu₂ + притягиваются к катоду, где они берут на себя электроны и осаждаются, как нейтральные атомы, тем самым создавая на катоде все больше и больше чистого металла. Между тем, атомы в аноде отдают электроны и растворяются в растворе электролита в виде ионов. Но примеси в аноде не идут в раствор, потому что атомы серебра, золота и платины не так легко окисляются (превращаются в положительные ионы), как медь. Таким образом, серебро, золото и платина просто падают с анода на дно резервуара, где их можно очистить.

Но есть и электролитическое рафинирование меди, когда используются резервуары:

1. Электролитические очистные резервуары – это отдельный цех в промышленном производстве. Анодные пластины подвешены «ручками» в резервуаре для очистки электролитической меди. Чистые медные катодные листы, подвешенные на сплошных стержнях, вставляются в один и тот же резервуар, один лист между каждым анодом. Когда электрический ток пропускается от анодов через электролит к катодам, медь из анодов перемещается в раствор и высаживается на лист стартера. Примеси из анодов оседают на дно резервуара.
2. Литьевая машина с медными анодами (плитами). Он будет плавно превращаться в анодные пластины в пресс-формы. После предварительной обработки происходит удаление олова, свинца, железа, алюминия. Далее начинает заряжаться медный материал в печь, за которым следует процесс плавки.
3. Когда примеси удаляются, следует удаление шлака и фаза восстановления с помощью природного газа. Снижение направлено на удаление свободного кислорода. После восстановления процесс заканчивается литьем, когда конечный продукт отливают в виде медных анодов. Такая же машина может использоваться для литья этих анодов во время переработки компонентов или для переработки анодов для металлолома на электролизном медеплавильном заводе.
4. Чистые катодные листы. Модифицирующие аноды, извлеченные из рафинирующей печи, превращаются в электролитическую медь с чистотой 99,99 % в процессе электролиза. Во время электролиза ионы меди оставляют нечистый медный анод и, поскольку они являются положительными, мигрируют в катод.

Время от времени чистый металл соскабливается с катода. Примеси из медного анода, такие как золото, серебро, платина и олово, собираются на дне раствора электролита, осаждаются как анодная слизь. Этот процесс и называется электролитическим получением и рафинированием меди.

Получение ископаемого – какие виды существуют и все ли они необходимы на практике?

Несколько отличается иной способ очистки металла. Есть еще рафинирование меди огневое и электролитическое, когда один процесс сразу следует за другим. Важным «разделяющим» этапом становится концентрация или концентрирование. После того, как концентрация завершена, следующий этап в создании готовой продукции – огневое рафинирование меди.

Обычно это происходит недалеко шахты, на обогатительной фабрике или плавильном заводе. Благодаря медной очистке нежелательный материал постепенно удаляется, а медь концентрируется с чистотой до 99,99 % марки А. Детали процесса переработки зависят от типа минералов, с которыми связан металл. Медная руда, богатая сульфидами, обрабатывается пирометаллургическим способом.

Переработка и пирометаллургия:

1. В пирометаллургии медный концентрат сушат перед нагреванием в печи. Химические реакции, возникающие в процессе нагрева, заставляют концентрат разделяться на два слоя материала: матовый слой и слой шлака. Матовый слой на дне содержит медь, а слой шлака сверху содержит примеси.
2. Шлак отбрасывается и матовый слой восстанавливается и перемещается в цилиндрический сосуд, называемый преобразователем. В конвертер добавляются различные химикаты, которые реагируют с медью. Это приводит к образованию превращенной меди, называемой «блистерной». Осажденная она извлекается и затем подвергается другому процессу, называемому огнеочисткой.
3. В огнеочистке воздух и природный газ продуваются, чтобы удалить оставшуюся серу и кислород, в результате чего очищенный состав перерабатывается в катод. Металл отливается в аноды и помещается в электролизер. После зарядки чистая медь собирается на катоде и удаляется в виде 99 % чистого продукта.

Переработка и гидрометаллургия:

1. В гидрометаллургии медный концентрат подвергается переработке через один из нескольких процессов. Наименее распространенным методом является цементация, где металл осаждается на металлолом в реакции окисления-восстановления.
2. Более широко используемый метод очистки – это экстракция растворителем и электролиз. Эта новая технология получила широкое распространение в 1980-х годах, и примерно 20 % мировой меди в настоящее время производится так.
3. Экстракция растворителем начинается с органического растворителя, который отделяет металл от примесей и нежелательных материалов. Затем добавляют серную кислоту для отделения меди от органического растворителя, получая электролитический раствор.
4. Затем этот раствор подвергают электролизному процессу, который просто ставит медь в растворе на катод. Этот катод может быть продан как есть, но также может быть превращен в стержни или исходные листы для других электролизеров.

Горнодобывающие компании могут продавать медь в концентрате или катодной форме. Как упоминалось выше, концентрат чаще всего рафинируется в другом месте, не на шахтном участке. Производители концентратов продают концентрат-порошок, содержащий от 24 до 40 % меди, в медеплавильные и нефтеперерабатывающие заводы. Условия продажи уникальны для каждого завода, но в целом плавильный завод выплачивает шахтеру примерно 96 % стоимости содержания меди в концентрате, за вычетом платы за обработку и расходов на очистку.

Как правило, плавильные заводы взимают пошлины за проезд, но они также могут продавать рафинированный металл от имени горняков. Таким образом, весь риск (и вознаграждение) от колебаний цен на медь приходится на плечи перекупщиков.

Огневое рафинирование – насколько это опасно?

Самое «ходовое» огневое рафинирование не может быть не опасным, однако в настоящее время метод обработки используется на большинстве промышленных предприятий. Отдельно стоит описать технологию рафинирования черновой меди.

Блистерная медь уже практически чиста (более 99 % меди). Но для сегодняшнего рынка это не очень «чисто». Металл дополнительно очищают, используя электролиз. В промышленном производстве используют метод, который называется огневое рафинирование черновой меди. Чернильная медь отливается в большие плиты, которые будут использоваться в качестве анодов в электролизере. Электролитическое дополнительное рафинирование производит высококачественный металл высокой чистоты, требуемый промышленностью.

В промышленности это осуществляется в массовом масштабе. Даже лучший химический метод не может удалить все примеси из меди, но при помощи электролитического рафинирования можно получить чистую медь на 99,99 %.

1. Анодные блистеры погружаются в электролит, содержащий сульфат меди и серную кислоту.
2. Между ними расположены чистые катоды, и через раствор проходит ток более 200 А.

В этих условиях атомы меди растворяются из нечистого анода с образованием ионов меди. Они мигрируют к катодам, где осаждаются обратно, как чистые атомы меди.

• На аноде: Cu(s) → Cu₂ + (aq) + 2e — .
• На катоде: Cu₂ + (aq) + 2e — → Cu(s).

Когда переключатель закрывается, ионы меди на аноде начнут двигаться через раствор к катоду. Атомы меди уже отказались от двух электронов, чтобы стать ионами, и их электроны могут свободно перемещаться в проводах. Закрытие переключателя толкает электроны по часовой стрелке и заставляет оседать в растворе некоторые ионы меди.

Пластина отталкивает ионы от анода к катоду. В то же время она толкает свободные электроны вокруг проводов (эти электроны уже распределены по проводам). Электроны в катоде рекомбинируют с ионами меди из раствора, образуя новый слой атомов меди. Постепенно анод разрушается, а катод растет. Нерастворимые примеси в аноде падают на дно в осадок. Этот ценный биопродукт удаляется.

Золото, серебро, платина и олово нерастворимы в этом электролите, и поэтому не осаждаются на катоде. Они образуют ценный «ил», который накапливается под анодами.

Растворимые примеси железа и никеля растворяются в электролите, который необходимо постоянно очищать, чтобы предотвратить чрезмерное осаждение на катоды, что уменьшит чистоту меди. Недавно катоды из нержавеющей стали заменили медными катодами. Происходят идентичные химические реакции. Периодически катоды удаляются, и очищается чистая медь. Электролитическое получение и рафинирование меди в данных условиях довольно часто встречается на заводах по переработке цветных металлов.

Электрохимический вариант очищения металла

Огневая очистка может быть названа химической, потому как в этом процессе происходит химическая реакция с другими веществами и примесями. Выше был приведен пример окислительной реакции. Все виды и способы добычи чистой меди похожи, как и электрохимическое рафинирование меди, где применяются идентичные тактики, но в разной последовательности.

Химическим вспомогательным элементом становится сам побочный продукт:

• Едкий натр.
• Хлор.
• Водород.

Это самый дешевый способ получить дорогое сырье, не тратясь на альтернативную систему добычи компонентов. Помимо этого, добываются ценные металлы, которые благородны по составу и ценны в промышленном изобретении электроприборов.

Печь меди – металлическая кулинария промышленности

Печь огневого рафинирования меди сконструирована по-особенному и способна обрабатывать медный лом в жидкий металл с контролируемым содержанием примесей. Она предназначена для пирометаллургической переработки лома по экономичной и экологически чистой технологии. Основная технология, предлагаемая для производства расплавленной меди, подходит для производства медной палочки, полосы, заготовки или других медных изделий с использованием лома в качестве сырья (Cu> 92 %).

Потенциал систем сжигания и очистки был рассчитан для цикла очистки (от зарядки до восстановления) в течение 16-24 часов, в зависимости от типа лома. Печи рафинирования меди обладают особой конструкцией и функциями:

1. Корпус печи выполнен из стальных сегментов и жестких конструкций типа сечения.
2. Печь облицована огнеупорным материалом изнутри.
3. Она оснащена гидравлической станцией, работающей в режиме опрокидывания печи с двумя скоростями: скоростью ползучести при наклоне для литья и высокой скоростью во время перемещения, которая не требует особой точности.
4. Операции выполняются при помощи двух гидравлических цилиндров, установленных на дне печи. Специальное устройство возвращает печь в горизонтальное положение во время аварийных отключений питания.
5. Загрузочный люк материала расположен в боковине печи. Он закрывается дверью, приводимой в движение от гидравлического цилиндра.
6. Печь оснащена охлаждаемыми копьями для операций окисления и восстановления меди.

Также есть одна универсальная горелка, потребляющая как жидкое, так и газообразное топливо.

Окислительное рафинирование в промышленности

Операция окисления меди проводится после завершения плавки исходного сырья. Процесс осуществляют путем впрыскивания сжатого воздуха в расплав через фурмы. Полученный шлак удаляют вручную с поверхности расплава при помощи специальных граблей и сбрасывают в контейнер. Шлак содержит медь, примеси, свинец, олово и т. д. Процесс восстановления должен проводиться для удаления кислорода из расплава и восстановления оксидов меди. Операция выполняется путем впрыскивания природного газа в расплав.

Из печи, отходящие газы, подаются в систему газоочистки, проходят через пылесборник, который захватывает грубую пыль. Коллектор снабжен вентиляционной трубой в случае аварийного выброса газа в атмосферу. Печь для огнеочистки работает в непрерывном режиме. Цикл работы технологического процесса включает:

• загрузку сырья;
• окисление, шлакообразование, восстановление;
• загрузку рафинированного металла.

Весь последующий процесс называется окислительное рафинирование меди. Он не может быть отделен от общего процесса очистки, так как является частью всего метода получения чистого металла. После того как требуемые параметры будут устранены, расплав меди используется для следующего технологического процесса.

Иодидное рафинирование цветных металлов

Ионы меди (II) окисляют иодидные ионы до молекулярного йода, и в этом процессе сами сводятся к иодиду меди (I). Исходная смешанная коричневая смесь разделяется на не совсем белый осадок иодида меди (I) в растворе йода. Используют эту реакцию для определения концентрации ионов меди (II) в растворе. Если добавить в колбу установленный объем раствора, содержащего ионы меди (II), а затем добавить избыток раствора йодида калия, вы получите описанную выше реакцию.

2Cu₂ + + 4I — → 2CuI (s) + I₂ (водный раствор)

Вы можете найти количество йода, высвобождаемого титрованием раствором тиосульфата натрия.

2S₂O₂ -3 (раствор) + I₂ (раствор) → S₄O₂ -6 (водный раствор) + 2I — (водный раствор)

Когда раствор тиосульфата натрия запускается из бюретки, цвет йода исчезает. Когда это почти все исчезнет, добавьте крахмал. Вся реакция иодидного рафинирования меди будет обратимой с йодом для получения глубокого синего крахмал-йодного комплекса, который намного легче увидеть.

Добавляйте последние несколько капель раствора тиосульфата натрия до тех пор, пока синий цвет не исчезнет. Если вы проследите пропорции через два уравнения, вы обнаружите, что для каждых 2 молей ионов меди (II), с которыми вы должны были начать, вам нужно 2 моля раствора тиосульфата натрия. Если вы знаете концентрацию раствора тиосульфата натрия, легко подсчитать концентрацию ионов меди (II). Результатом этой попытки является получение простого соединения меди (I) в растворе.

Фосфористая обработка

Рафинирование меди фосфористой – это фосфорная дезоксидированная жесткая медь, которая представляет собой прочную смолу общего назначения. Она раскисляется фосфором меди, в которой остаточный фосфор поддерживается на низком уровне (0,005-0,013 %) для достижения хорошей электропроводности. Обладает хорошей теплопроводностью и отличными свойствами сварки и пайки. Оксид после рафинирования меди таким способом, оставшийся в твердой смоле меди, удаляется фосфором, который является наиболее часто используемым дезоксидантом.

В таблице показана разные показатели от отожженного (мягкого) до жесткого состояния меди.

Прочность на растяжение	220-385 Н/мм 2
Прочность на разрыв	60-325 Н/мм 2
Удлинение	55-4 %
Твердость (HV)	45-155
Электропроводность	90-98 %
Теплопроводность	350-365 Вт/см

Ведущие рамы соединяют проводку с электрическими клеммами на поверхности полупроводника и крупномасштабными схемами на электрических устройствах и печатных платах. Материал выбирается так, чтобы соответствовать требованиям процесса и быть надежным при установке и эксплуатации.

Состав меди после электролиза

В состав меди после огневого рафинирования входит 99,2 % металла. В анодах его остается гораздо меньше. Когда примеси полностью удаляются, в составе остается 130 г/л катодных основ. Водный раствор купороса становится слабым, а кислотная составляющая медных катодов достигает 140-180 г/л. Черновая медь содержит 99,5 % металла, железа насчитывается 0,10 %, цинка до 0,05 %, а золота и серебра всего лишь 1-200 г/т.

Электролитическое рафинирование меди

Анодная медь является сложным многокомпонентным сплавом. Обычно она содержит, %: 99,5-99,8 меди, до 0,015 серы, столько же железа, до 0,5 никеля, до 0,05 свинца, до 0,01 висмута, до 0,2 мышьяка, до 0,06 селена+теллура, до 0,03(300г/т) золота и до 0,5(5000 г/т) серебра. Электролитическое рафинирование меди преследует две цели:

1) Получение меди высокой чистоты (99,90-99,99% меди)

2) Извлечение попутно с рафинированием благородных металлов и других ценных компонентов (селен, теллур, никель, висмут и др.)

Чем выше в исходной меди содержание благородных металлов, тем ниже будет себестоимость электролитной меди.

Электролитическое рафинирование меди основано на различии ее электрохимических свойств и содержащихся в ней примесей. Медь – это электроположительный металл, ее нормальный потенциал +0,34В.

Для осуществления электролитического рафинирования меди аноды, отлитые после огневого рафинирования, помещают в электролизные ванны, заполненные сернокислым электролитом

Между анодами в ваннах располагаются тонкие медные листы – катодные основы. При включении ванн в сеть постоянного тока происходит электрохимическое растворение меди на аноде, перенос катионов через электролит и осаждение ее на катоде.

Примеси меди при этом в основном распределяются между шламом(твердым осадком на дне ванн) и электролитом. В результате электролитического рафинирования получают:

— Шлам, содержащий благородные металлы, селен, теллур

— Загрязненный электролит, часть которого используют для получения медного и никелевого купороса.

Кроме того, вследствие неполного электрохимического растворения анодов, получают анодные остатки (анодный скрап).

Анодный процесс : Cu — 2e = Cu 2+

Катодный процесс: Cu 2+ + 2e = Cu

Электроположительный потенциал меди позволяет выделить медь на катоде из кислых растворов без опасения выделения водорода. Введение в электролит наряду с медным купоросом свободной серной кислоты существенно повышает электропроводность раствора.

Промышленные электролиты обычно содержат 30-50 г/л Cu 2+ и 120-170 г/л свободной серной кислоты. Для улучшения качества катодной поверхности, в электролиты вводят разнообразные поверхностноактивные (коллоидные) добавки – клей (чаще столярный), желатин, сульфидный щелок, тиомочевину и так далее. Добавки непрерывно вводят в циркулирующий электролит, обычно применяя одновременно две добавки. На одну тонну катодной меди расходуют 15-40 г клея, 15-20 г желатина, 20-60 г сульфидных щелоков или 60-100 г тиомочевины.

Температура электролита составляет 55-65С. Основными требованиями, предъявляемыми к электролиту, является его высокая электропроводность и чистота, однако реальные электролиты, помимо сульфата меди, серной кислоты, воды и необходимых добавок обязательно содержат растворенные примеси, содержавшиеся до этого в анодной меди.

Примеси, более электроотрицательные чем медь (никель, железо, цинк и др.) практически полностью переходят в электролит. Исключение составляет только никель, около 5% которого осаждается в шлам. Более электроположительные по сравнению с медью примеси (благородные металлы) переходят в шлам. Золото на 99,5% от его содержания в анодах, а серебро – на 98.

Основными характеристиками, определяющими параметры и показатели электролиза меди являются:

— Выход металла по току

— Напряжение на ванне

— Удельный расход электроэнергии.

Плотность тока выражается в амперах на единицу поверхности электрода (D=I/S). Единицы измерения – А/м 2 катода.

По закону Фарадея, на каждый А*ч электричества осаждается 1 электрохимический эквивалент металла. Для меди он равен 1,1857 г/А*ч. Следовательно, с увеличением плотности тока производительность процесса электролиза растет. Чаще всего заводы работают при плотности тока 240-300 А/м 2 , но можно довести плотность тока до 500 А/м 2 .

Степень использования тока на основной электрохимический процесс называется выходом металла по току. Выход по току может быть выражен в долях единиц или в процентах. На величину потерь тока влияют: утечки тока, возникающие в результате заземления в цепи, утечки тока через циркуляционные трубопроводы электролита, короткие замыкания между электродами, побочные химические и электрические процессы, нагревание электролита и контактов.

С этой целью введено понятие коэффициента использования тока или, как принято в заводской практике, “выход по току”, который рассчитывается как отношение фактически полученного количества меди к теоретически возможному при данных условиях электролиза (сила тока, продолжительность электролиза)

Напряжение на ванне составляет от 0,35 до 0,46 В.

Удельный расход электроэнергии – 280-370кВт*час/тонну меди

В настоящее время для электролиза меди в основном используются цельнолитые железобетонные ванны ящичного типа. Внутри электролизные ванны облицовывают винипластом. Ванны установлены на столбах с изоляторами из стекла, фарфора или текстолита на высоте 4-5м от 0 отметки. Под ваннами расположены насосы, трубопроводы и сборники электролита. Для спуска шлама и раствора в днищах имеется отверстие с пробкой. Если стоков не делают, ванны разгружают с помощью насосов.

Электролизные ванны объединяют в блоки по 5-20 штук, а блоки – в серии. В электрическую схему питания постоянным током ванны в блоках и блоки в сериях включены последовательно, а электроды в отдельных ваннах – параллельно. Эта система включения ванн и электродов получила название мультипль. Аноды отливают с ушками, которыми они опираются на токоподводящие шины и борта ванн.

Средняя толщина анода 35-45 мм, масса – до 350кг. Для обеспечения равномерного растворения анодов по высоте электролита, их отливают клиновидной формы с утолщением кверху. Катодные основы изготавливают из медных листов, размер катодной основы превышает размер анода по длине на 25-50 мм, по ширине на 50-60 мм. Катодные основы подвешивают в ваннах на медных трубчатых штангах. Расстояние от боковых кромок катодов до стенок ванн около 300 мм, до днища ванны 400-600 мм, число анодов, завешиваемых в одну ванну, на разных заводах колеблется от 29 до 48 штук. Число катодов в ванне всегда на 1 больше числа анодов, что обеспечивает равномерное растворение всех анодов, включая крайние. Расстояние между осями одноименных электродов – около 110мм, соответственно, между анодом и катодом – примерно 35-40 мм.

Электролит обычно подают в нижнюю зону ванны, а отводят сверху. В зависимости от применяемой плотности тока и массы анодов, каждую партию катодов наращивают в течение 6-10 суток. За это время катоды достигают толщины 8-10 мм. Срок срабатывания анодов соответствует 2-3 заменам катодов и достигает 30 суток. Загрузку в ванны анодов осуществляют мостовым краном. Извлеченные из ванн катоды направляют на промывку от электролита, загрязняющего их серой. Промывку ведут последовательно оборотными растворами и чистой горячей водой. Отмытые катоды переплавляют с получением слитков для волочения проволоки (вайербарсы) или медной катанки. Отработанные аноды(анодные остатки) переплавляют в анодных печах.

Выгрузку анодного шлама и полный слив электролита осуществляют периодически после полного срабатывания нескольких партий анодов(в зависимости от выхода шлама). Для выпуска шлама две соседние ванны выключают(шунтируют) наложением специальных медных шунт. После этого, из ванны извлекают электроды, сливают электролит и на дне остается слой сгущенного шлама. Его сливают и смывают в специальные емкости. После разгрузки ванны ее зачищают от обвалившихся кусочков меди, уплотнившегося шлама, и промывают. Шлам пропускают через рокот для отделения крупной фракции меди, после чего фильтруют и направляют на специальную переработку.

Технико-экономические показатели процесса:

1) Содержание меди в анодах, % 99-99,8

2) Масса анодов, кг 175-350

3) Время растворения анодов, сутки 18-27

4) Выход анодных остатков, % 17-20

5) Время наращивания катодов, сутки 6-9

6) Масса катода, кг 70-140

7) Выход шлама, % 0,8 – 8,5

8) Состав электролита, г/л Cu 2+ 50, H₂SO₄ 125-230, коллоидные добавки 30-300