Скрытые механизмы аккумулирования примесей катодным осадком при электролитическом рафинировании меди

• Автор: Демин, Игорь Павлович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 144 с. : ил.

1.2 Механизм попадания примесей в катодный металл

1.3 Формы нахождения примесей в анодном металле

1.4 Растворение анодов и процесс шламообразования

1.5 Состав и свойства анодных шламов Выводы

Глава 2. Методика и объекты исследования

2.1 Объекты исследования

2.2 Методика отбора проб и подготовки данных

2.2.1 Расчет среднего состава растворов

2.2.2 Определение среднего за период наращивания катодов состава анодов

2.2.3 Расчет среднего состава катодной выгрузки

2.3 Анализ анодных шламов

2.3.1 Определение относительной плотности шлама
2.3.2 Определение дисперсности анодных шламов товарных ванн
2.3.3 Фракционирование и изучение фазового состава анодных шламов
2.4 Проведение электролиза в лабораторных условиях
2.4.1 Методика проведения электролиза при получении анодного шлама
2.4.2 Методика проведения электролиза для изучения катодного осадка
2.5 Поляризационные измерения Выводы
Глава 3. Распределение примесей между продуктами в процессе электролитического рафинирования меди Связь между концентрациями примесей при технологических операциях в продуктах переработки Связь между концентрациями основных примесей в электролите и катодном металле
Выявление связи между составом анодов и концентрацией примесей в шламах
3.4 Переход примесей из анода в раствор Анализ связи между содержанием примеси в шламе и е содержанием в катодах
Обобщение данных о распределении примесей между
продуктами электролиза Выводы
Глава 4. Анализ путей попадания примесей в катод при рафинировании меди
4.1 Распределение примесей по полотну катода
Химический состав, дисперсность и плотность шламов промышленных ванн Исследование влияния концентрации взвешенного шлама на содержание примесей в катодном осадке Выводы
Глава 5. Влияние ПАВ на качество и чистоту катодного осадка Кинетические параметры восстановления ионов меди и
5.1 характеристики катодного осадка, полученные в присутствии различных добавок
Влияние ПАВ на агрегацию частиц шлама в электролите рафинирования меди Влияние ПАВ на химическую чистоту металла и качество катодной поверхности Выводы ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Даже если снижение концентрации какойлибо примеси и не приводит к реальному улучшению физикомеханических характеристик металла, производитель вышрывает в конкуренции и в цене своей продукции. Поэтому повышение чистоты катодной меди является важнейшей задачей любого электрорафинировочного предприятия. Традиционно, очистку от примесей при электролитическом рафинировании меди объясняют на основе термодинамических свойств компонентов, составляющих анодный металл. Все примеси делят натри 9 или четыре , группы. Это деление основывается на соотношении стандартных потенциалов меди и примеси. Первая группа примесей с анода переходит в раствор, но не осаждается на катоде, поскольку потенциал их осаждения отрицательнее потенциала восстановления ионов меди. Вторую группу образуют примеси, потенциал которых положительнее потенциала медного анода или при растворении эти примеси образуют плохо растворимые соединения. Они, в основном, переходят в шлам и оседают на дно ванны. Третья группа примесей имеет потенциалы несколько отрицательнее меди. Эти примеси могут электрохимически растворяться на аноде и осаждаться на катоде. К четвертой группе относят интерметаллиды и химические соединения, поведение которых на аноде определяется свойствами не индивидуальных элементов, а соединение. На основе приведенного деления, наибольшую опасность должны представлять примеси, третьей группы это Аб, БЬ, В. На самом деле, в виде простых ионов, которые могли бы разряжаться на катоде, эти элементы, практически не существуют. Ниже будут рассмотрены литературные данные о формах, в которых различные элементы находятся как в анодах, так и в электролите. В данном разделе остановимся лишь на обсуждении путей попадания примесей в катодный металл, которые приводятся в литературе. Рассматривая пути попадания примесей в катодную медь, следует обсудить три основные возможности непосредственный разряд ионов, адсорбцию и окклюзию, с последующим заращиванием частиц анодного шлама в катодный металл или включение электролита . Последний механизм отличается от адсорбции тем, что окклюзия относится к агломератам, а адсорбция к отдельным атомам или коллоидам. Для одной и той же примеси возможны, как различные источники, так и разные механизмы включения. При электрохимическом разряде, необходимо, чтобы в растворе была достаточная концентрация электрохимически активной формы. Наиболее вероятным такой путь включения представляется для серебра. Растворимость хлорида серебра в кислых растворах сульфата меди изучала В. Гумовска . Ею установлено, что растворимость хлорида серебра в растворе сульфата меди в 2 раза, а в растворе серной кислоты на несколько десятков процентов больше, чем в воде. Растворимость I в растворе, содержащем совместно Си4 и Н, больше, чем в растворе кислоты, но меньше, чем в растворе Си4. Учитывая высокий положительный стандартный потенциал серебра и низкую концентрацию ионов в электролите, можно предположить, что возможно его осаждение совместно с медью на катоде в режиме предельного тока. Как отмечают Гу З. Х. с соавторами , путь серебра из анода в шлам, раствор и катод является, вероятно, наиболее сложным. Предполагается, что ионы серебра могут переходить в электролит, но последующие реакции поглощают большую часть ионов . В работе обсуждается возможность электродных процессов с участием комплексов висмута III. На основе модельных расчтов дано квантовохимическое обоснование механизма восстановления комплексов Ы III из сильно кислых растворов методом вольтамперометрии. Другим путем, как указывалось, может быть включение примеси в катодный металл без электрохимического разряда. Выяснить по механизму адсорбции или окклюзии происходит включение примеси, как правило, не удастся. В работе исследовали механизм возникновения сферических образований на поверхности медных катодов. Авторы установили, что к поверхности катода прилипают взвешенные в электролите частицы шлама. Если частица непроводящая, на катоде образуется углубление. В случае адгезии проводящих частиц медь, серебро, образующиеся в результате диспропорционирования, или оксиды Аб, В, 8Ь и др.