Изменение коллоидного режима электрорафинирования меди при работе на высоких плотностях тока

Введение 4
1 Электрорафинирование меди 5
1.1 Катодные и анодные процессы 5
1.2 Причины дендритообразования 12
1.3 Механизм дендритообразования 17
1.4 Взаимосвязь задендриченности и величины спирального удлинения 22
1.5 Поверхностно-активные вещества 25
1.6 Выравнивающие добавки (блескообразователи 1 и 2 рода) 29
1.7 Подбор рецептуры поверхностно-активной добавки 33
2 Методика эксперимента 34
2.1 Определение исходного состава электролита 34
2.1.1 Определение концентрации серной кислоты в жидких продуктах МЗ 37
2.1.2 Определение концентрации меди в жидких продуктах МЗ 38
2.1.3 Определение концентрации никеля в жидких продуктах МЗ 40
2.2 Содержание основных компонентов в товарном электролите 41
2.3 Проведение лабораторных исследований
2.3.1 Подбор оптимального расхода клея мездрового для плотности тока: 350 А/м2
2.3.1 Подбор оптимального расхода клея мездрового для плотности тока: 350 А/м2 42
42


44
3Обсуждение результатов эксперимента 45
Заключение 46
Список использованной литературы 47

Весь текст будет доступен после покупки

Медь, получаемая при электрорафинировании, содержит в себе некоторое количество примесей. Для определения качества меди применяют такой метод как спиральное удлинение (SEN). Сущность метода состоит в растяжении специально подготовленной спирали проволоки диаметром 2 мм с последующим измерением остаточного ее удлинения. На SEN оказывают значительное влияние содержание примесей в катоде и наличие дефектов в кристаллической решётке, которые появляются на местах в виде царапин, язвин, изломов и выражаются в нити и дендриты.
Для улучшения катодной поверхности в электролиты вводят добавки ПАВ. Они влияют на скорость и характер протекания электродных процессов. В зависимости от концентрации, ПАВ могут быть как ингибиторами, так и активаторами. ПАВ-ингибиторы адсорбируются на выступах микрорельефа, а ПАВ-активаторы – в углублениях. Наиболее известными ПАВ являются мездровый клей, тиомочевина и поваренная соль. Механизм воздействия клея заключается в адсорбции полярной молекулы на гранях кристаллов и препятствии осаждения меди на них. Тиомочевина в одних условия образует с медью комплексное соединение, замедляя тем самым протекание реакции электровосстановления, в других способствует экранированию поверхности электрода.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Электрорафинирование меди

Процесс электролитического рафинирования меди заключается в растворении под действием электрического тока медного анода и осаждения чистого металла на катоде. Электролитическое рафинирование меди основано на законе Фарадея и проводится с целью ее очистки от примесей разного рода.
Исходным сырьем для перевода меди из анодного металла в катодный являются аноды, отлитые после огневого рафинирования, содержащие в себе ряд примесей, от которых необходимо избавиться. Для этого аноды отправляют на электролитическое рафинирование (рисунок 1), где под действием электрического тока происходит растворение медного анода и осаждение чистого металла на катод [1].

1 – труба для подачи электролита в ванну; 2 - анод; 3 – катод; 4 – слив электролита из ванны; 5 – футеровка из винипласта
Рисунок 1 – Монолитная железобетонная ванна для электролитического рафинирования меди

Одним из основных факторов, влияющим на переход меди в раствор, а затем ее осаждения на катод, является состав анодов. В процесс электролитического рафинирования меди анод поступает со следующим составом: 99,22 Cu; 0,57 Ni; 0,15 O и 0,06 примесей.
Помимо состава анодов на процесс электролитического рафинирования меди влияют параметры электролиза: скорость циркуляции и состав электролита.
Циркуляция электролита (рисунок 2) способствует равномерному срабатыванию анода, выравниванию состава и температуры электролита в объеме ванны. Однако при этом не должно происходить взмучивание шлама, так как это не только загрязняет катоды, но и увеличивает потери благородных металлов [2].

Рисунок 2 - Циркуляция электролита

В процессе циркуляции электролита происходит накопление в нем меди и электроотрицательных примесей. Медь накапливается в результате образования на аноде некоторого количества ионов Cu+ и химического растворения анодов в присутствии серной кислоты:
Cu^++0,5O_2+H_2 SO_4>CuSO_4+H_2 O (1)
Оптимальный состав электролита при плотности тока: 300 (А/м2)
170?180 г/л – H2SO4;
23?25 г/л – Ni;
55?56 г/л – Cu.
Регулирование и поддержание оптимального состава электролита осуществляют путем вывода части раствора на регенерацию и своевременными добавками к нему соответствующих компонентов (воды, серной кислоты и т.д.). Оптимальную температуру электролита (55-65?) поддерживают централизованным подогревом электролита в теплообменных аппаратах, обогреваемых острым паром.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Левин А.И. Электрохимия цветных металлов / - М.: Металлургия, 1982. – 453 с.
2 Металлургия тяжелых цветных металлов: учебное пособие в 2 частях/ Н.В. Олейникова. - Красноярск: ИПК СФУ, 2009. - 362 с.
3 В.А. Козлов Рафинирование меди / С.С. Набойченко, Б.Н. Смирнов – М.: Металлургия, 1992. - 209 с.
4 В.И. Береговский Электролитическое рафинирование меди/ Б.Б. Кистяковский – М.: Металлургия, 1972. - 177-203 с.
5 А.В. Нечаев Электролиз в растворах электролитов/ М.Г. Иванов, Л.A. Байкова. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2008. - 31 с.
6 Ю.В. Баймаков Электролиз в гидрометаллургии/ А.И. Журин – М.: Металлургия, 1977. - 334 с.
7 А.П. Крешков Основы аналитической химии: Том 1 / - М.: «Наука», 1970. - 274 с.
8 С. Шкундина Влияние анодного материала на качество гальванических медных покрытий / - Екатеринбург, 2011. - 83 с.
9 Л.А. Большаков Причины дендритообразования на никелевом катодном осадке в процессе электрорафинирования/ В.Н. Шамов, А.И. Юрьев – Норильск: «Цветные металлы» №12, 2006. - 44 с.
10 Улучшение физико-механических характеристик катодной меди / А.И. Юрьев [и др.] – Норильск: «Гидрометаллургия» №6, 2013. - 76 с.

Весь текст будет доступен после покупки