Внутренний электролиз в гидрометаллургии меди

15 февраля 2017 6419 0

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).

Рисунок 1 – Схема установки для внутреннего электролиза с неподвижным катодом

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