Меню

При рафинировании меди током 50 а

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:

Информация:

Описание (план):

Медь стали применять еще до нашей эры; производили тогда ее кустарным способом. С развитием техники развивалось и производство меди.
Во второй половине XIX столетия с развитием электротехники и повышением требованием требований к чистоте меди возник новый процесс в металлургии меди – электролитическое рафинирование, научной основой которого служит физическая химия.
С возникновением электроники и ряда других новых видов производств требования к чистоте меди сильно возросли. Появилась необходимость производить медь особо высокой чистоты, содержание основного металла в которой 99,99% и выше.
Электролитическим рафинированием получают медь достаточной чистоты и наиболее полно извлекают содержащиеся в выплавляемой меди драгоценные металлы и редкие элементы (селен и теллур).
Электролитическое рафинирование меди – процесс сложный, требующий больших материальных и энергетических затрат. Поэтому для данного производства необходимо тщательное соблюдение технологического режима и точный контроль.
Так как производство электролитической рафинированной меди возрастает, то требуется постоянное совершенствование технологии рафинирования, механизация и автоматизация производственных процессов.

1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕС КОГО РАФИНИРОВАНИЯ
Анодная медь содержит 99,4-99,6% Cu; остальное приходится на долю оставшихся после огневого рафинирования примесей, включая золото, серебро, селен и теллур. В среднем в 1 т анодной меди содержится 30-100 г золота и до 1000 г серебра. Такую медь обязательно подвергают рафинированию методом электролиза.
В процессе электролитического рафинирования решаются две основные задачи: глубокая очистка меди от примесей и попутное извлечение сопутствующих меди ценных компонентов. Согласно ГОСТ 859-66 высшая марка электролитной меди М0 должна содержать не более 0,04% примесей, в том числе не более 0,02% кислорода, а остальные 0,02% приходятся на долю девяти регламентируемых примесей.
Сущность электролитического рафинирования меди заключается в том, что литые аноды и тонкие матрицы из электролитной меди – катоды попеременно завешивают в электролитную ванну, заполненную электролитом, и через эту систему пропускают постоянный ток (рис.1)
Электролит – водный раствор сульфата меди (160-200 г/л) и серной кислоты (135-200 г/л) с примесями и коллоидными добавками, расход которых составляет 50-60 г/т Cu. Чаще всего в качестве коллоидных добавок используют столярный клей и тиомочевину. Они вводятся для улучшения качества (структуры) катодных осадков.
Механизм электролитического рафинирования меди включает следующие элементарные стадии:
1) электрохимическое растворение меди на

аноде с отрывом электронов и
образованием катиона: Cu-2е>Cu 2+ ;
2) перенос катиона через слой электроли-
та к поверхности катода;
3) электрохимическое восстановление ка-
тиона меди на катоде: Cu 2+ + 2е> Cu;
4) внедрение образовавшегося атома меди
в кристаллическую решетку катода (рост катодного
осадка).
Для осаждения одного граммэквивалента
металла (для меди 63,56:2=31,78 г) расходуется
96500 Кл электричества или 96500:9600=26,8 А• ч.
При пропускании через раствор тока силой
1 А в течение 1 ч выделится 31,78:26,8=1,186 г меди.
Эта величина называется электрохимическим экви-
валентом меди, следовательно, для того чтобы оса-
дить на катоде больше меди, нужно пропустить
через электролитную ванну больше электричества.
Для количественной оценки интенсивности процес-
са электролиза на практике пользуются величиной
плотности тока (D), которая выражается отношением
силы тока (I) к единице поверхности (F):D=I/F А/м 2 .
При электролитическом рафинировании
меди чаще всего работают при плотности тока 240-
300 А/м 2 . Следует отметить, что использование
особых режимов электролиза (реверсивный ток,
системы циркуляции электролита и др.) уже сейчас
позволяет довести плотность тока до 400-500 А/м 2 и
более.

На практике выход основного металла на катоде всегда ниже теоретического. Отношение массы фактически выделившегося металла к его теоретическому количеству, которое должно было бы выделиться по закону Фарадея, называют выходом по току. Этот показатель выражают обычно в процентах 1 . Физический смысл этого показателя можно определить как степень использования протекающего через электролизер тока на совершение основной электрохимической реакции. Так, при выходе по току, равном 95%, 5% затраченной электроэнергии расходуется на побочные электрохимические процессы. С повышением выхода по току увеличивается производительность процесса электролиза и снижается удельный расход электроэнергии.
Расход электроэнергии при электролизе зависит также от падения напряжения на ванне, которое при электролитическом рафинировании меди возникает главным образом в
результате преодоления сопротивления электролита (60-65% от общего) и токоподводящих шин, контактов (

20%). Напряжение на ванне можно рассчитать по формуле: U=IR1 + IR2 + IR3, где I – сила тока, подводимого к ванне, А; R1, R2, R3 – электрическое сопротивление соответственно электролита, шин, контактов.
Из формулы видно, что напряжение на ванне будет возрастать с увеличением силы тока, то есть плотности тока. При плотностях тока 250-300 А/м 2 , выходе по току около 95% и напряжении на ваннах 0,25-0,3 В практический удельный расход электроэнергии на современных медеэлектролитных заводах составляет 230-350 кВт•ч на 1 т меди.
Как уже отмечалось выше, электролитическое рафинирование меди направлено на глубокую очистку ее от примесей. Имеющиеся в анодной меди примеси в процессе электролиза ведут себя по-разному. Их поведение определяется положением в ряду напряжений.
Медь, имеющая нормальный потенциал, равный +0,34 В, по отношению к водороду электроположительна. Правее ее в ряду напряжений находятся лишь благородные металлы. Разряд ионов водорода на катоде, приводящий к снижению выхода по току при электролизе меди, возможен при недостаточной концентрации ионов меди.
Все присутствующие в анодной меди примеси по их электрохимическому поведению можно разбить на четыре группы.
К первой группе относятся наиболее электроотрицательные по сравнению с медью примеси, которые практически полностью растворяются на аноде и могут попасть в катодную медь в виде межкристаллических включений (захватов) раствора особенно при чрезмерном повышении их концентрации в электролите (вблизи катода). К ним относятся железо, никель, кобальт, цинк, олово, свинец. Для предотвращения загрязнения катодов этими примесями часть электролита нужно выводить на очистку (регенерацию). Исключение из числа примесей этой группы составляют олово и свинец, которые выпадают в шлам вследствие образования нерастворимых в сернокислом электролите соединений.
Вторую группу примесей образуют мышьяк, сурьма и висмут. Их электродные потенциалы близки к потенциалу выделения меди, и поэтому их переход в катодные осадки наиболее вероятен. Для предотвращения попадания этих наиболее опасных примесей в катодные осадки необходимо не допускать повышения их концентрации выше предельно допустимых. На практике этого достигают выводом мышьяка, сурьмы и висмута из раствора при регенерации электролита.

_________________________
1 На практике в выход по току включают также потери тока, затрачиваемого на преодоление различных сопротивлений в электрической цепи.

К третьей группе относятся благородные металлы, которые в условиях электролиза меди как более электроположительные анодно не растворяются. По мере растворения анода они теряют с ним механическую связь и на 98-99% осыпаются в шлам.
Примеси четвертой группы, представленные растворенными в анодной меди химическими соединениями типа Cu2S, Cu2Se, CuTe, вследствие электрохимической нейтральности и малой растворимости в электролите также практически полностью переходят в шлам подобно благородным металлам.
Для электролитического рафинирования применяют железобетонные ванны ящичного типа, имеющие в плане удлиненное прямоугольное сечение. Для повышения коррозионной стойкости ванн против воздействия сернокислого электролита внутреннюю часть ванн облицовывают винипластом, стеклопластиком, полипропиленом, кислотоупорным бетоном и другими кислотостойкими материалами.
В настоящее время чаще всего электролитные ванны группируют в блоки по 10-20 ванн, а затем – в серии, состоящие, как правило, из двух блоков (рис 2. ). Все электроды в отдельных ваннах – катоды и аноды – включены параллельно, а ток через блоки и серии проходит последовательно. Поперечный разрез блока ванн для электролитического рафинирования приведен на рис3.

Читайте также:  Калибровка амперметров переменного тока

Геометрические размеры ванн зависят от размеров и числа электродов. Современные ванны имеют длину 3,5-5,5 м, ширину 1-1,1 м и глубину 1,2-1,3 м.
Аноды и катоды подвешивают поочередно. При этом число катодов в ванне всегда на один больше, чем анодов, и они имеют увеличенные на 20-30 мм ширину и высоту по сравнению с анодными пластинами.

При установке в ванну анодов их укладывают одним из ушек на токоподводящую шину или же соединяют с катодной штангой катодов соседней ванны (иногда через промежуточную шинку). Подвод тока от источника питания осуществляют только к крайним шинам блока или к серии ванн (рис.2). преобразователями переменного тока в постоянный в последние годы почти повсеместно служат малогабаритные, наиболее экономичные кремниевые выпрямители.
Первичными катодами служат тонкие (0,4-0,6 мм) листы из электролитной меди – катодные основы. Их заготавливают электролитическим путем на матрицах из холоднокатаных меди или титана. К содранным с матрицы листам после обрезки кромок приклепывают ушки, обеспечивающие в дальнейшем контакт катода с токоподводящей штангой.
Время наращивания полновесного катода в товарным ваннах на различных заводах колеблется от 6 до 15 суток. Ко времени выгрузки масса катода достигает 60-140 кг. После тщательной промывки готовые катоды направляют потребителю или переплавляют в слитки.
Растворение анода обычно длится 20-30 суток и зависит от его толщины и режима электролиза. Анодные остатки, составляющие 12-18% первоначальной массы, переплавляют в анодных печах в новые аноды. За время работы анодов производят 2-3 съема катодов.
В процессе электролиза электролит загрязняется примесями и обогащается медью. Накопление меди происходит главным образом за счет того, что анодный выход по току меди больше катодного выхода вследствие образования на аноде некоторого незначительного количества ионов Cu + . Обогащению электролита медью способствует также химическое растворение катодной и анодной меди и содержащейся в анодах закиси.
Для предупреждения накопления примесей и удаления избытка меди электролит подв6ергают обновлению (регенерация). Для регенерации часть электролита выводят из ванн. Количество выводимого электролита рассчитывают по предельно допустимой концентрации ведущей примеси, накопление которой идет наиболее быстро. Обычно такой примесью является никель, реже мышьяк.
Вывод электролита на регенерацию практически осуществляется во время организации его обязательной непрерывной циркуляции в электролитных ваннах. Помимо частичного обновления электролита, циркуляция должна обеспечивать выравнивание его состава в межэлектродном пространстве. Это обеспечивает получение качественных катодных осадков и снижение расхода электроэнергии. Циркуляция должна обеспечивать смену всего электролита за 3-4 ч.
Циркуляцию электролита можно проводить путем подачи электролита с одного торца ванны и вывода с противоположного торца (перпендикулярно электродам) или прямоточно через все ванны блока параллельно электродам. В последнем случае становится возможным значительно повысить плотность тока без нарушения качества катодной меди.
Во время циркуляции электролит по пути из напорного бака к ваннам подогревают паром до 50-55 о С, что способствует снижению его электрического сопротивления.
Регенерацию электролита с целью его обезмеживания можно проводить несколькими способами. В настоящее время распространено выделение меди электролизом с нерастворимыми (свинцовыми) анодами.
При электролитическом способе медь осаждается из раствора на катоде, а на свинцовых анодах выделяется кислород: Cu 2+ + 2e = Cu; 2OH — — 2e = H2O + 1 /2 O2.

В результате этих двух реакций раствор обедняется медью и обогащается свободной серной кислотой. После частичного обеднения медью такой электролит можно возвратить в основной электролиз. Осаждение меди электролизом с нерастворимыми

анодами характеризуется повышенным расходом электроэнергии на 1 т меди (до 3000-3500 кВт•ч) вследствие высокого напряжения на ванне, которое составляет около 2-2,5 В и слагается из потенциалов образования меди и кислорода на ионов. Этот способ прост, но дорог 1 .
На многих заводах регенерацию электролита совмещают с получением медного купороса. По этому способу отобранный раствор нейтрализуют в присутствии воздуха анодным скрапом или специально приготовленными гранулами меди. В результате протекания реакции Cu + H2SO4 + 1 /2 O2 = CuSO4 + H2O раствор обогащается медью и обедняется серной кислотой.
Затем полученный раствор упаривают и направляют в кристаллизаторы, где при охлаждении из него выделяются кристаллы медного купороса (CuSO4•5H2O). Для интенсификации процесс получения медного купороса проводят в вакуумных кристаллизаторах.
Кристаллизацию медного купороса проводят в три стадии. Раствор после третьей стадии процесса, содержащий около 50-60 г/л Cu, подвергают электролитическому обезмеживанию в ваннах с нерастворимыми анодами. В результате электролиза получают рыхлый катодный осадок меди, загрязненный мышьяком и сурьмой, который отправляют на медеплавильные заводы, и раствор, содержащий около 1 г/л меди.
При электролитическом осаждении из растворов, содержащих менее 10-12% Cu, может выделяться очень ядовитый газ – мышьяковистый водород (AsH3).
Катодную медь отправляют в переплав, а раствор – на получение никелевого купороса выпариванием с последующей кристаллизацией. Остаточный раствор после выделения никеля, содержащий серную кислоту, возвращают в электролизный цех для приготовления свежего электролита.
Вторая схема регенерации электролита очень громоздка и оправдывает себя только при попутном получении медного и никелевого купороса.
Получающиеся при электролитическом рафинировании шламы перерабатывают для извлечения благородных металлов, селена и теллура. Стоимость компонентов шлама окупает в большинстве случаев все затраты на рафинирование меди.
Катодная медь – основной продукт электролиза – не всегда пригодна для непосредственного использования, особенно в электротехнической промышленности. Поэтому ее расплавляют и разливают в слитки. Раньше переплавку проводили повсеместно в отражательных печах по методу, близкому к огневому рафинированию черновой меди, с получением слитков стандартной формы – вайербарсов.
В последние годы в связи с повышением требований к качеству меди, особенно по содержанию в ней кислорода, начали применять автоматизированные плавильно-литейные или плавильно-литейно-прокатные комплексы непрерывного действия, позволяющие получать вайербарсы непрерывного литья или медную катанку диаметром 8-12 мм. При этом получают бескислородную медь высокой чистоты[1].
Важными направлениями дальнейшего развития электрохимических процессов в металлургии меди являются производство медного порошка и фольги.
Получение медных порошков основано на проведении электролиза при высокой плотности тока (до 2000 А/м 2 ) и низком содержании меди в электролите (10-13 г/л). В этих условиях разряд ионов меди на катоде происходит с большими скоростями по сравнению со скоростью их поступления в прикатодное пространство и формирование компактного катодного осадка невозможно – получается порошкообразный осадок.

______________________
1 Электролитическое осаждение меди в ваннах со свинцовыми анодами находит применение в гидрометаллургии меди для ее выделения из растворов от выщелачивания.

Электролитическую медную фольгу получают путем электрохимического осаждения меди на барабанном вращающемся катоде. Электролит для получения фольги содержит 45-60 г/л Cu и 40-60 г/л H2SO4. Электролиз ведут при 35-50 о С с интенсивным перемешиванием электролита сжатым воздухом при плотности тока 1800-3000 А/м 2 .

Читайте также:  Какова стандартная частота промышленного тока применяемого в россии многих других странах

Источник



Пример 1

Ток, проходя через раствор кислоты выделяет за 3 мин 50 см 3 водорода, измеренных при 17°С под давлением 99300 Па. Рассчитать силу тока.

I — ? Cu 1) Силу тока рассчитывают по объёдинённому закону Фарадея m = Э×I t/F; I = m×F/Э t Э(Н) = 1 2) Сначала необходимо найти массу вещества из уравнения состояния идеального газа PV = mRT/М; m= PVM/RT .
t = 3 мин V = 50 см 3 t = 17°C P = 99300 Па R = 8,314 Дж/(моль×К) F = 9,65×10 4 Кл/экв М(Н2) = 2 г/моль 180 с 50×10 -6 м3 290 К

При рафинировании меди ток 50А выделяет за 4 часа 224 г меди. Рассчитать выход по току.

h — ? Cu 1) По закону Фарадея рассчитаем m = Э×It/F = 32×50×14400/9,65×10 4 = 237 г. Э (Сu) = M /п = 64/2 = 32 2) h = mпр×100%/mтеор; h = 224×100%/237 = 94,45%
t = 4 ч mпр = 224 г I = 50А F = 9,65× 10 4 Кл/моль 14400 с

Вычислить ЭДС гальванического элемента при 25°С.

Концентрация раствора AgNO3 m1 = 0,005 моль/1000 г Н2О, раствора NiSO4 m2 = 0,1 моль/1000 г Н2О. Коэффициент активности для AgNO3 = 0,925, для NiSO4 = 0 ,15.

Е — ? 1) ЭДС рассчитываем по формуле Е = j2 — j1 2) Рассчитываем по формулам Нернста потенциалы j j2Ag/Ag+= j° + R×T×lna×(Ag + )/n×F a (Ag+) =γ×m j 0 Ag°/Ag+= 0,799 В (табличное значение – приложение № 4)
m(AgNO3) = 0,005 моль/кг m(NiSO4) = 0,1 моль/кг γ(AgNO3) = 0,925 γ(NiSO4) = 0,15

a (Ni 2+ ) = γ ×m

Ni/Ni2+ = — 0,23 В (табличное значение)

Е = j2 — j1 = 0,661 – (–0,284) = 0,945 В.

Вопросы для самоконтроля

1) Прикладное значение электрохимии.

2) Гальванический элемент Якоби – Даниэля, возникновение электрического тока.

3) Концентрационные элементы. Диффузионный потенциал.

4) Электроды сравнения: нормальный водородный электрод, каломельный, хлорсеребряный.

Раздел 2. Основы коллоидной химии.

Тема 2.1. Дисперсные системы.

Коллоидная химия – наука о свойствах гетерогенных высокодисперсных систем (т.е. систем находящихся в мелкораздробленном состоянии) и о процессах протекающих в этих системах.

Коллоидные системы состоят: из – дисперсной фазы – совокупность твёрдых частиц или пор находящихся в высокодисперсном состоянии и распределённых в какой-либо соответствующей среде – дисперсионной среде.

Теория, которая изучает строение коллоидной частицы, называется мицеллярной теорией.

Коллоидный раствор состоит из:

2) интермицеллярной жидкости

Мицелла – электрически нейтральная структурная коллоидная единица окружённая двойным электрическим слоем.

Мицелла состоит из:

1) агрегата (или зародыша), который образуется из нейтральных молекул или атомов.

2) Адсорбционный слой, который состоит из ионов и противоинов стабилизатора.

Стабилизатор – это то вещество, которое берётся в избытке, для того чтобы образовался коллоидный раствор и не выпал осадок вещества.

Ионы, которые адсорбируются на агрегате и придают ему определённый заряд называют потенциалобразующие (ионы, которые имеются и в агрегате, и в стабилизаторе)

Агрегат + потенциалобразующие ионы – это ядро.

3) Диффузный слой. Он состоит из оставшихся ионов стабилизатора.

в обычных условиях образуется осадок йодида серебра, но если взять избыток какого-либо вещества, то образуется коллоидный раствор.

1) В качестве стабилизатора (избытка) берём Ag N O3

[ m Ag I] n Ag + (n — x) N O3 – x+ × x N O3

Источник

Электролитическое рафинирование меди

date image2017-11-30
views image2035

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Анодная медь содержит еще значительные количества примесей, до, %:

0,2 Ni; 0,1 S; 0,2 Sb; 0,2 As; 0,1 Pb; 0,15 Se + Te; 0,1 Au + Ag. Медь после

огневого рафинирования разливают на аноды размером 914 × 914 мм

и массой 250…320 кг. Аноды имеют толщину 40…50 мм и форму, удоб-

ную для подвешивания в электролизной ванне. Катодные матрицы – листы

из титана или нержавеющей стали толщиной 4 мм. Те и другие электроды

размещают в электролизной ванне, заполненной раствором медного купо-

роса и серной кислоты

Конструкция электролизера: 1 – анод; 2 – катодная матрица;

3 – шлам; 4 – электродная шина, 5 – корпус ванны; а – ввод электролита;

б – вывод электролита

Ванны для электролиза отливают из железобетона или собирают

из стандартных железобетонных плит. Дно набирают из деревянных досок.

Вкладыш ванны изготавливают из винипласта или более долговечного

листового свинца. Размеры ванны зависят от величины и числа электродов,

длина ее бывает 3…6 м, ширина внутри на 120…130 мм больше ширины

катодов, глубина 1,0…1,3 м. Общее число электродов до 109; анодов

на один меньше, чем катодов.

б – вывод электролита

Для экономии материалов, удобства размещения в цехе и обслуживания

ванны соединяют в блоки по 40…50 шт, а иногда и в более крупные. Блоки

ставят на железобетонных колоннах высотой до 6 м, это позволяет осматри-

вать и ремонтировать их снизу. Для предупреждения утечек тока ванны ус-

танавливают на фарфоровые или диабазовые изоляторы. Для удобства об-

служивания ванны объединены в серии способом мультипль: ванны соеди-

нены последовательно, электроды в ванне – параллельно. Все аноды соеди-

нены с положительным, а катоды – с отрицательным полюсом источника

постоянного электрического тока. Расстояние между одноименными элек-

тродами 8…10 см. Расстояние между анодом и катодом должно быть мини- мальным, однако исключающим их замыкание. Кроме того, необходима

циркуляция раствора для выравнивания его состава.

Электролит непрерывно поступает в каждую ванну из напорных баков,

по пути его подогревают паром. Место ввода электролита в ванну нахо-

дится у одного ее торца внизу, а сливной патрубок – у противоположного

вверху. Интенсивность циркуляции обеспечивает обновление раствора

в ванне течение 3…4 ч. Для уменьшения потерь тепла поверхность элек-

тролита иногда покрывают поплавками из пластмассы, пластмассовыми

пленками или органическими пенами.

При протекании тока через электролизер анод растворяется, медь пере-

ходит в раствор. а из него – разряжается на катоде и образует осадок чис-

того металла. Растворение анода обычно длится 25…30 сут, в анодные ос-

татки (скрап) переходит до 15 % от массы анода, их возвращают в шихту

огневого рафинирования меди.

Медь выделяется на матрицах в виде прочного плотного осадка; однако

равномерность его роста со временем нарушается, на поверхности появля-

ются неровности, выступы, шишкообразные наросты. Выступающие части

растут быстрее: в местах их возникновения сопротивление между анодом

и катодом уменьшается. Неровный и неплотный осадок захватывает элек-

тролит и плавучий шлам; неравномерность отложения меди иногда вызыва-

ет короткие замыкания электродов. Небольшие добавки в раствор поверх-

ностно-активных веществ (ПАВ) – столярного клея, желатины и др. – спо-

собствуют получению ровных, плотных и чистых катодов. Расход ПАВ со-

ставляет от десятых долей грамма до десятков граммов на тонну меди.

Катодный осадок наращивают в течение суток, после чего извлекают

из ванны, промывают и сдирают с матрицы при помощи стрип-машины,

а матрицы возвращают на рафинирование. При более длительном периоде

наращивания увеличивается загрязнение осадка и уменьшается выход ме-

ди по току вследствие коротких замыканий межэлектродного пространства

дендритами. Катоды промывают, стопируют и направляют потребителю.

Обычная чистота катодов, полученных описанным безосновным способом,

99,995 % (марка М00к). Загрязнение кислородом происходит при плавке

и розливе, он понижает пластичность и электропроводность меди, поэтому

обычно потребители предпочитают получать катоды.

Читайте также:  Можно ли удариться током от батарейки

Основной электрохимический процесс при электролизе меди, проте-

ающий на аноде – растворение меди:

Основная реакция на катоде – восстановление ионов меди

Перешедшие в электролит примеси при потенциале катода не могут

разряжаться на нем вместе с ионами меди и поэтому остаются в растворе,

накапливаясь в нем. При этом ионы сурьмы (III) и мышьяка (III) окисляют-

ся кислородом воздуха и либо выпадают на дно ванны, либо образуют пла-

вучий шлам. Этот шлам и часть электролита захватываются растущим

осадком и загрязняют его.

В себестоимости меди значительную часть составляют расходы

на электроэнергию W. На практике часть расходуемой энергии тратится

на разряд примесей, на потери в побочных цепях, на утечки тока и пр.,

т.е. практический расход всегда больше теоретического. Соотношение ме-

жду ними определяется коэффициентом полезного использования тока,

или выходом по току .

На практике выход основного металла на катоде всегда ниже теоретического. Отношение массы фактически выделившегося

металла к его теоретическому количеству, которое должно

было бы выделиться по закону Фарадея, называют выходом по

току. Этот показатель выражают обычно в процентах.

Расход энергии W , кВт·ч/т, рассчитывают по формуле:

где U – напряжение на ванне, В (0,25-0,3В);

Э Cu – электрохимический эквивалент меди, 1,186г/А·ч

Выход меди по току и падение напряжения на ванне являются основ-

ными показателями эффективного проведения электролиза, во многом за-

висящего от сопротивления электролита. Удельное сопротивление медного

электролита увеличивается с увеличением концентрации меди и уменьша-

ется при добавлении серной кислоты и нагревании, почему электролиз ве-

дут в подкисленном растворе, нагретом до 60…65 °С, обычно содержащем

40…50 г/л меди и 150…200 г/л серной кислоты. Выход по току при рафи-

нировании 94…97 %, расход энергии на 1 т меди 200…400 кВт·ч. оптимальная плотность тока 250-300а/м 2

Для уменьшения расхода электроэнергии при электролизе следует

иметь наибольший выход меди по току и малое напряжение на ванне. Вы-

сокая плотность тока повышает производительность ванн; однако одно-

временно увеличивается падение напряжения в электролите и возрастает

поляризация, а, следовательно, и расход энергии. Поляризацию приходит- поляризация, а, следовательно, и расход энергии компенсировать усиленной циркуляцией электролита, вызывающей взмучивание шлама, загрязнение им катодов и потери с ними драгоценных металлов вследствие захвата частиц шлама растущим осадком.

Катодная медь — основной продукт электролиза — не всегда пригодна для непосредственного использования, особенно в электротехнической промышленности. Поэтому ее расплавляют и разливают в слитки. Раньше переплавку проводили повсеместно в отражательных печах по методу, близкому к огневому рафинированию черновой меди, с получением слитков стандартной формы — вайербарсов.

Регенерация электролита. Она необходима для стабилизации состава

электролита рафинирования. Примеси, перешедшие в электролит, не могут

осаждаться вместе с медью, они накапливаются в нем. Катодный осадок загрязняется главным образом в результате захвата растущим осадком рас-

твора и плавучего шлама. Для предупреждения этого часть электролита

периодически удаляют и очищают (регенерируют), а затем снова возвра-

В электролит переходит почти на 1 % больше меди, чем осаждается

на катоде, в связи с химическим растворением имеющейся в аноде закиси

Cu 2O, а также окисления меди под действием кислорода воздуха:

На многих заводах регенерацию электролита совмещают с

получением медного купороса. По этому способу отобранный

раствор нейтрализуют в присутствии воздуха анодным скрапом

или специально приготовленными гранулами меди. В результате

протекания реакции раствор обогащается медью и обедняется серной кислотой.

Затем полученный раствор упаривают и направляют в кристал­

лизаторы, где при охлаждении из него выделяются кристаллы

медного купороса (CuS04 * 5H20). Для интенсификации процесс

получения медного купороса проводят в вакуумных кристал­

Кристаллизацию медного купороса проводят в три стадии.

Раствор после третьей стадии процесса, содержащий 50 . . . 60 г/л Си,

подвергают электролитическому обеэмеживанию в ваннах с нерастворимыми анодами. В результате электролиза получают

рыхлый катодный осадок меди, загрязненный мышьяком н сурь­

мой, который отправляют на медеплавильные заводы, и раствор,

При электролитическом осаждении из растворов, содержащих

менее 1 0 . .. 12% Си, может выделяться очень ядовитый газ —

Переработка шлама

Примеси, потенциалы которых отрицательнее, чем у меди (Fe, Zn, Ni и др.), растворяются в электролите, а примеси с бо лее положительными, чем у меди потенциалами (Au, Ag и др.) и химические соединения (Cu2Te, Cu2 S, Cu2 Se) выпадают в осадок на дно ванны –шлам. Шлам выгружают при периодической чистке ванн и направляют на переработку с целью извлечь его ценные составляющие селен и теллур .

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Рафинирование — медь

При рафинировании меди и никеля с помощью электролиза образуется шлам, содержащий платиновые металлы. Разделение смеси их представляет большие трудности из-за сходства свойств. Для этого используют химические и экстракционные методы. [16]

При рафинировании меди ток силой в 50 А выделяет за 10 ч 550 г меди. [17]

При рафинировании меди ток силой в 50 а выделяет за 10 ч 550 г меди. [18]

При рафинировании меди некоторые содержащиеся в ней примеси почти полностью переходят в раствор, другие — в шлам, а третьи — частично в шлам, частично в раствор. К ним относятся никель, цинк и железо. Эти металлы не осаждаются на катоде и постепенно накапливаются в растворе, что приводит к уменьшению растворимости сульфата меди и к ухудшению условий электролиза. Для поддержания в электролите минимальной концентрации примесей часть раствора периодически выводят из цикла электролиза и взамен добавляют к электролиту серную кислоту. [19]

При рафинировании меди частично сохранено каскадное расположение ванн. [20]

При рафинировании меди и никеля с помощью электролиза образуется шлам, содержащий платиновые металлы. Разделение смеси их представляет большие трудности из-за сходства свойств. Для этого используют химические и экстракционные методы. [21]

При рафинировании меди ток силой 50 А выделяет за 10 ч 550 г меди. [22]

Электровыделение и рафинирование меди из водных растворов изучено довольно детально. [23]

Электролиз ( рафинирование меди ): Си ( сырая) — Cir 2e анод. [24]

В процессе рафинирования меди в ванну с раствором медного купороса была погружена медная пластинка — анод — содержащая 10 % примеси. [25]

Огневой способ рафинирования меди применяют в тех случаях, когда черновая медь содержит ничтожное количество благородных металлов ( золота, серебра), извлечение которых при электролизе не оправдывает расходов. [26]

Сколько ванн рафинирования меди нагрузкой / 10 000 А должно быть установлено в цехе. [27]

В процессе рафинирования меди в ванну с водным раствором сульфата меди была погружена медная пластинка ( анод), содержащая 10 % примеси. Напряжение на электродах ванны равно 6 0 В. [28]

В процессе рафинирования меди в ванну с раствором медного купороса была погружена медная пластинка — анод — содержащая 10 % примеси. [29]

В ванне рафинирования меди типа серий с биполярной работой электродов установлено п 52 электрода. Расстояние между рабочими поверхностями ( анод — катод) соседних электродов габаритами 800×700 мм составляет 1 — 30 мм. Напряжение на всей ванне, работающей под нагрузкой / — — 140 А, составляет V в — 6 42 В. [30]

Источник