Неравномерное растворение анодов и переход меди в шлам при электролитическом рафинировании меди

• Автор: Яковлев, Константин Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 146 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Процессы и явления при растворении медных анодов

1.1.1 Структура медных анодов

1.1.2 Коррозия медных анодов

1.1.3 Влияние структуры и состава медных анодов

на анодное растворение

1.1.4 Влияние режима электролиза и состава раствора

на характер анодного растворения

1.2 Методы изучения неравномерности анодного растворения металлов

Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ НЕРАВНОМЕРНОГО
РАСТВОРЕНИЯ МЕДНЫХ АНОДОВ
2.1 Подготовка поверхности анодов для исследования
2.2 Техника снятия профилограмм и их первичная обработка
2.3 Определение количественных характеристик профиля
2.4 Определение условий проведения измерений
2.4.1 Определение условий снятия и обработки профилограмм
2.4.2 Выбор режимов растворения
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ПРИЧИНЫ НЕРАВНОМЕРНОГО РАСТВОРЕНИЯ
МЕДНЫХ АНОДОВ
3.1 Методика проведения исследования
3.2 Характеристики профилей поверхности медных анодов, соответствующие различным условиям растворения
3.2.1 Влияние типа анода на показатели профиля.
3.2.2 Влияние условий электролиза на показатели профиля
анодов.
3.3 Металлографические исследования
3.3.1 Внешний вид неравномерно растворяющихся анодов.
3.3.2 Методика эксперимента
3.3.3 Результаты эксперимента
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ
НА СКЛОННОСТЬ К ПАССИВАЦИИ АНОДОВ ИЗ ОТХОДОВ МЕДИ
4.1. Методика исследования
4.2. Определение лимитирующей стадии процесса пассивации
4.2.1 Определение энергии активации анодного процесса
4.2.2 Определение природы анодной пассивности по количеству растворяющегося анодного металла.
Выводы по главе
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА АНОДОВ И УСЛОВИЙ
ЭЛЕКТЮЛИЗА НА СОДЕРЖАНИЕ МЕДИ В ШЛАМЕ
5.1. Методика эксперимента
5.2. Изучение влияния состава анодов на содержание меди
в шламе
5.3. Влияние состава раствора на содержание меди в шламе
5.4. Влияние режима электролиза на содержание меди в шламе
Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Коррозия медных анодов Коррозионное растворение медных сплавов это самопроизвольная гетерогенная химическая реакция взаимодействия компонентов сплава с каким-либо окислителем. В роли окислителя, обычно выступают ионы гидро-ксония или растворённый в водной среде кислород. Поскольку коррозионные процессы в медных сплавах нас интересуют в связи с электрохимическим поведением медных анодов, остановимся на процессах самопроизвольного растворения отдельных компонентов, которые входят в состав медных анодов. Изменение свободной энергии для реакций взаимодействия некоторых компонентов анода с возможными окислителями представлены в таблице 1. Самопроизвольное растворение компонентов сплава возможно для тех металлов, у которых изменение свободной энергии реакции их взаимодействия с деполяризатором меньше ноля. Таблица 1. Коррозионному разрушению твёрдые растворы и химические соединения должны подвергаться подобно растворению индивидуальных компонентов, однако очень часто происходит, так называемая, избирательная коррозия, когда преимущественно растворяется более электроотрицательный компонент. Как показано в работах И. N3, Ыд - мольные доли электроположительного и электроотрицательного компонентов, соответственно. Это приводит к существенному сближению парциальных потенциалов электроотрицательных примесей в аноде с потенциалом меди. Поэтому, даже при коррозии, значительного растравливания медных анодов не происходит. Это, в частности, означает, что медные аноды, находясь в ванне без тока, не будут подвергаться избирательной коррозии, хотя процесс самопроизвольного растворения меди происходит по механизму с кислородной деполяризацией (табл. Влияние структуры и состава медных анодов на процесс растворения Растворение даже чистых металлов происходит неравномерно. Это обусловлено энергетической неоднородностью твёрдой кристаллической поверхности. Поверхность поликристаллического металла имеет сложный микрорельеф. Он образован различными кристаллографическими гранями. Количество соседей, а, следовательно, насыщенность связей у атомов металла в ряду грань, ребро, вершина убывает. В этом же ряду уменьшается энергия активации процесса растворения [7]. Кроме того, энергия связи атомов на гранях разных кристаллографических индексов различна. Реальная поликристаллическая поверхность содержит дефекты, которые приводят к искажению кристаллической решётки. Эти места в кристалле обладают повышенной внутренней энергией, что делает дефекты менее устойчивыми, и приводит к их преимущественному вытравливанию. На различных участках твёрдой поверхности в силу указанных причин устанавливаются различные скорости растворения. Такого рода неоднородности не приводят к значительному растравливанию поверхности и потому, обычно, не являются предметом исследования при изучении процессов анодного растворения в условиях электролитического рафинирования или использования растворимых анодов в гальванотехнике. Неоднородность анодного растворения значительно усиливается при наличии в основном металле различных примесей [8, 9]. При электролитическом рафинировании меди используют аноды, содержащие не более 0,4 . Если, как указывалось выше, самопроизвольного растравливания поверхности не происходит, то при анодном растворении наблюдается возникновение более или менее шероховатой поверхности. При анодном растворении бинарных сплавов процесс может протекать равномерно или сопровождаться селективным растворением электроотрицательного металла. Па начальном этапе данного процесса в раствор переходит электроотрицательный компонент. В результате на поверхности образуется слой, обогащённый положительным компонентом, который сохраняется при последующем стационарном растворении сплава и определяет его коррозионные и электрохимические свойства. Закономерности растворения интерметаллических соединений и твёрдых фаз рассматривались многими исследователями [ - ]. В случае избирательного растворения благородный компонент накапливается на поверхности в виде собственной или промежуточной фазы (разрушение сплавов Ag - Аи в 0,1 Н КЖ>з [], Си - Аи и Си - Ъп []).