Efectele generate de compoziția electrolitului și temperatură asupra procesului de rafinare electrolitică a Cu

Notiuni generale

Procedeele hidrometalurgice industriale aplicate în metalurgia cuprului utilizează ca reactiv de solubilizare soluții de acid sulfuric. În aceste condiții, soluțiile rezultate după solubilizare conțin cuprul sub formă de sulfat. În funcție de procedeul de solubilizare aplicat, soluțiile rezultate pot fi soluții sărace (cu până la 5 g/l Cu) sau soluții bogate (30 60 g/l).

Schema generală de obținere a cuprului prin procedee hidrometalurgice

Teoria procesului de extracție electrolitică a cuprului

Procedeul are la bază un proces de electroliză cu anozi insolubili. Sistemul electrochimic este format din anozi (de regulă din Pb sau aliaje Pb-Sb, Pb-Sb-Ag, etc), electrolit (soluția de sulfat de cupru obținută direct din solubilizare sau în urma purificării și concentrării prin extracție cu solventi organici cu un conținut de peste 30 g/l Cu) și catozi din foi de cupru electrolitic conform următorului lanț electrochimic:

La 600C, pentru un electrolit cu densitatea ρ = 1250 g/l și pH = 0,5 ce conține CC = 45 g/l Cu, dacă presupunem o comportare ideală a ionilor de cupru în electrolit (aCu2+ ~ XCu2+ = CCu / ρ = 0,036) rezultă (R = 8,314 j/mol, K, F = 96520 echiv.gram/C): ε ~ - 0,9 V.

La acest potențial teoretic de descompunere se adaugă supratensiunea de formare a moleculelor de oxigen din atomi, care este de cca - 0,6 V și, ca urmare, tensiunea teoretică pentru depunerea electrolitică a cuprului și degajarea oxigenului la anod devine -1,395 V.

Tensiunea reală va fi dată de suma dintre tensiunea teoretică de descompunere, supratensiunea anodică pentru formarea moleculelor de oxigen, supratensiunea produsă de substanțele organice din electrolit și căderile de tensiune din electrolit, legăturile anodice, catodice și barele de curent.

Valorile minime aproximative ale acestora sunt:

tensiunea teoretică de descompunere: - 0,9 V;

supratensiunea anodică: - 0,6 V;

supratensiunea catodică produsă de substanțele organice: - 0,05 V;

căderile de tensiune în electrolit: - 0,5 V;

căderile de tensiune în legături și barele de curent: - 0,05 V

Tensiunea totală minimă pe celulă: - 2,1 V

În urma reacțiilor elecrochimice principale, efectul global al extracției electrolitice este depunerea cuprului la catod, degajarea oxigenului la anod, scăderea concentrației cuprului în electrolit și creșterea concentrației acidului sulfuric. Acest din urmă efect determină regenerarea acidului sulfuric care se recirculă în faza de solubilizare sau de extracție cu solvenți organici.