Введение к работе
Актуальность работы. Современный уровень развития электротехники, радиоэлектроники, вычислительной техники невозможен без высококачественной медной фольги и меди высокой чистоты, получаемой электрорафинированием.
Применение в последние годы безосновной технологии в промышленном электрорафинировании меди позволило существенно снизить производственные затраты, улучшить качество катодных осадков. Однако возникли проблемы устойчивости катодов-матриц в процессе эксплуатации, остается невыясненным влияние продуктов их коррозионного разрушения на структуру и свойства электроосажденной компактной меди.
Регулирование структуры катодных медных осадков осуществляют введением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Большинство ме-дерафинировочных предприятий традиционно используют желатин (Ж) и тиомочевину (ТМ).
Несмотря на широкое применение, эти добавки имеют ряд существенных недостатков. В частности, ТМ способствует сорбции сурьмы, серебра катодной медью; продукты разложения ТМ внедряются з катодный осадок, увеличивают содержание серы, что повышает его хрупкость. Желатин является очень сложным по строению природным органическим веществом, его состав и свойства существенно зависят от технологии изготовления, что затрудняет воспроизводимость качества катодной меди.
В связи с этим актуален поиск новых, не загрязняющих катодный осадок синтетических ПАВ с учетом не только их технологической эффективности, но и экономических аспектов, в т.ч. стоимости, доступности.
Решение перечисленных задач невозможно без знания особенностей кинетики катодного осаждения меди в присутствии как неконтролируемых примесей (продуктов разрушения титановых матриц), так и специально вводимых ПАВ. Кроме того, при рафинировании пристального внимания требует изучение анодных процессов, особенно в присутствии новых рекомендуемых добавок.
Цель работы. Исследование влияния продуктов разрушения поверхности титановых катодов на структуру и свойства тонких катодных осадков меди; целенаправленный поиск новых эффективных ПАВ для процесса рафинирования, изучение механизма катодного осаждения и анодного растворения меди в их присутствии.
Научная новизна. Обнаружено влияние ионов титана в сернокислом электролите на кинетику осаждения, формирование структуры и физико-механические свойства осадков меди. Предложен механизм их действия на процесс разряда ионов меди.
При выборе органических добавок для исследования реализован системный подход с учетом заряда поверхности электрода, строения ПАВ, возможности адсорбции ПАВ на поверхности медного электрода.
Установлен механизм действия сульфированной высокополимерной композиции с фрагментом четвертичного амина (ВПК) и поливинилового кетона (поликетона) на электродные процессы, включающий адсорбцию и химическое взаимодействие с ионами Cu(II).
Изучено влияние дисульфида дипропандисульфокислоты (ДДДС) на анодный процесс; объяснено его деполяризующие действие на ионизацию меди и повышение содержания мелкодисперсной меди при шла-мообразовании.
Показано, что выравнивание осадка при введении ДДДС обусловлено увеличением концентрации ионов промежуточной валентности Cu(I) за счет деполяризующего действия добавки на кинетику перехода Cu(II)bCu(I).
Практическая ценность работы. Проведенный комплекс исследований вносит вклад в развитие теоретической базы методов подбора ПАВ для электрорафинирования меди, основанных на учете химического взаимодействия добавок с ионами меди.
Результаты укрупненно-лабораторных, опытно - промышленных испытаний на "ЗАО Кыштымский медеэлектролитньгй завод" показали, что предложенные для промышленного освоения новые КОМПОЗИЦИИ ПАВ позволяют исключить использование желатина в рафинировании меди, повысить качество и чистоту катодного осадка, сократить безвозвратные потери драгметаллов и содержание меди в шламе.
На защиту выносятся:
новые экспериментальные результаты по влиянию ионов титана на структуру и свойства тонких катодных осадков меди;
результаты изучения влияния ДДДС, ВПК, поливинилового кетона на процессы разряда - ионизации меди;
экспериментальные данные и теоретические представления о механизме выравнивающего действия ингибирующих и деполяризующих серосодержащих ПАВ;
данные о влиянии некоторых органических добавок на электроосаждение меди и электрорастворение медных анодов, механизм образования мелкодисперсного шлама в процессе рафинирования.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всероссийской научно-практ.конф. "Очистка и кондиционирование природных и сточных вод", г. Челябинск, 1993г.; на Российской научно-практ. конф.'Тальванотехника и обработка поверхности-96", г.Москва, октябрь 1996 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ и одна работа находится в печати.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 146 страницах и состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы из 191 наименований. Работа содержит 36 рис., 15 табл., приложения.
