Внутренний электролиз в гидрометаллургии меди
Внутренним электролизом называют процесс электролиза, протекающий под действием тока, генерируемого короткозамкнутым гальваническим элементом, состоящим из металла-цементатора (например, Fe, Zn) и вытесняемого им из раствора металла, обладающего более положительным электрохимическим потенциалом (например, Cu), без подачи извне электрического тока.
-
Дополнительная информация
- Авторы:Келехсаев А.В., Алкацев В.М.
- Организация:Северо-Кавказский горно-металлургический институт (ГТУ)
Электроды опущены в раствор с ионами осаждаемого металла и электрически соединены накоротко проводником первого рода (рис. 1).
Процессы на электродах:
железный электрод:
Из электродных реакций следует, что медь может осаждаться как на поверхности катодных участков железного электрода цементацией, так и на поверхности медного макрокатода путём внутреннего электролиза. Ранее [1] было показано, что метод внутреннего электролиза при определённых условиях позволяет осадить на вращающемся дисковом катоде до 90% меди от суммарной массы меди, осаждаемой на катоде и железном аноде при использовании электрохимической пары Fe-Cu. При этом плотность тока достигала 150-200 А/м2, а содержание меди в полученных осадках — 99,98%.
В настоящей работе приведены результаты исследования процессов внутреннего электролиза для случая неподвижных электродов в электролизной ванне ящичного типа.
Условия опытов: объем электролита 0,25дм3, анод — железный или цинковый с площадью рабочей поверхности 10 см2. Катод — алюминиевый с площадью рабочей поверхности 25 см2, Расстояние между электродами составляло 3,2 см; электроды были соединены накоротко медным проводом. Катод (макрокатод) является расширением катодных участков на металле- цементаторе (Fe или Zn).
Таблица 1. Матрица планирования и результаты эксперимента по внутреннему электролизу
A1 — выход плотной меди (анод Fe)
A2 — выход плотной меди (анод Zn)
№ опыта | X1 | X2 | Cu, г/дм3 (C) | H2SO4, г/дм3 (K) | Выход плотных осадков меди, % | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
A1 | A2 | |||||||||||
1 | -1 | -1 | 0,1 | 0,1 | 80,00 | 90,91 | ||||||
2 | 1 | -1 | 5,1 | 0,1 | 52,21 | 65,82 | ||||||
3 | -1 | 1 | 0,1 | 5,1 | 66,67 | 85,71 | ||||||
4 | 1 | 1 | 5,1 | 5,1 | 70,45 | 45,00 | ||||||
5 | -1 | 0 | 0,1 | 2,6 | 74,00 | 80,00 | ||||||
6 | 1 | 0 | 5,1 | 2,6 | 65,00 | 52,33 | ||||||
7 | 0 | -1 | 2,6 | 0,1 | 64,19 | 65,40 | ||||||
8 | 0 | 1 | 2,6 | 5,1 | 66,67 | 47,11 |