Введение к работе
Актуальность работы. Широкое применение меди обусловлено еэ высокой электропроводностью, устойчивостью против коррозии, пластичностью. Используется медь, в основном, в электротехнической и радиотехнической промышленности и в производстве спле-воэ на медной основе. Для этих производств требуется медь высокой чистоты. Основным способом получения такой меди является электрорафинирование. Преимущество этого способа состоит в том, что наряду с основным продуктом извлекаются другие ценные составляющие " чернового " металла ( золото,серебро, теллур, селен и др.) .
В настоящее время рафинирование меди ведут при плотности тока 285 - 300 А/г,г вместо 230 АДг, применяемой ранее. Имеются реальные возможности повышения её до 300 - 360 А/г.Г . Рафинирование меди"осуществляется в сернокислых электролитах.
При анодном растворении "черновой" меди в электролите накапливаются примеси: катионы металлов примесей, частицы шлама, продукты разложения добавок поверхяостко-активннх (ПАВ) и коллоидных (KB) веществ. Рост плотности тока облегчает включение примесей в катодную медь, особенно ионов металлов, имеющих потенциал разряда, близкий к потенциалу выделения меди ( сурьма, мышьяк, висмут ). Примеси попадают в катодную медь ь результате совместного разряда, цементации, окклюзии электролита. Вероятным путем загрязнения катодного металла при рафинировании может быть также сорбция примесей. Включение в осадок даже микрок количеств примесей вызывает нежелательные изменения свойств меди. Чистота катодного металла в значительной мере зависит от его структуры - мелкозернистые отложения металла на катоде имеют поваленную степень чистоти. Для улучшения структуры металла в электролиты вводят добавки ПАВ и KB . Примеси ионов металлов и другие компоненты электролита могут взаимодействовать с добавками, что в свою очередь может оказывать влияние на структуру и чистоту катодного металла. Анализ литературы показывает, что действие добавок ПАВ на поведение примесей при электролизе меди не изучено.
На технико-экономические показатели рафинирования меди (выход по току, расход энергии) отрицательно влияет коррозия
электродов. Наиболее активно она протекает в электролите содержащем ионы трёхвалентного железа. Действие других примесей ионов металлов, а также влияние поверхностно-активных и коллоидных веществ на коррозию меди при совместном присутствии с примесями в литературе не рассматриЕ^.отся.
В решении проблемы получения чистой катодной меди и увеличения выхода металла важно учесть влияние всех факторов, действующих на этот процесс. В сктзи с этим исследование влияния ПАВ на сорбцию, соосаждение примесей катионов с основным металлом и его обратное растворение, предпринятое в работе, является актуальным в научном и практическом отношении.
Цель работы. Работа посвящена получению новой информации о путях повышения чистоты катодной меди при электролизе.
Конкретными задачами исследования явились:
изучение влияния примесей и добавок ПАВ при совместном присутствии в электролите рафинирования на кинетику катодного процесса и структуру осадков меди;
исследование сорбции медью примесей ионов металлов, включение примесей в катодный осадок, влияние на эти процессы поверхностно-активных веществ.
Научная новизна. Изучено, не исследованное ранее, совместное влияние добавок органических веществ (желатина, тиомочевины (ТМ), алкомона ОС-2) и примесей ионов металлов: сурьмы, серебра, никеля, железа на катодную поляризацию, сорбцию примесей компактным катодным металлом и соосаждение их с медью, формирование элементов структуры электроосажденных металлов и коррозию меди.
На основании сопоставления данных о сорбции, совместном разряде ионов и включении примесей в катодный металл предложен механизм включения примесей в катодный осадок меди из электролитов различного состава.
Исследована коррозия меди в электролитах рафинирования, содержащих одновременно ПйЬ и примеси ионов металлов.
Результаты этих исследований выносятся на защиту.
Практическая ценность работы. Выяснено, что введение тиомочевины и желатина увеличивает включение сурьмы в катодную медь. Рекомендовано избегать накопления ПАВ в электролите.
Установлено, что добавки: тиомочевина, желатин алкомон ОС-2 увеличивают выход меди по току из электролитов, содержащих ионы трехвалентного железа. Введение алкомона ОС-2 в электролит рафинирования уменьшает содержание серебра в катодной меди. Активное
влияние оказывают комбинированные добавки(смеси ТМ, желатина и алкомона ОС-2), снижая включение серебра до 13%.
Для промышленного электролиза рафинирования меди рекомендовано использование добавки алкомона ОС-2 совместно с тиомоче-виной и желатином, применяющимися в промышленных ваннах. При промышленных испытаниях в условиях Балхашского горно-металлургического комбината это позволило снизить включение в катодную медь серебра, золота, серы соответственно на 7,6%, 18,2%, 6,9%.
Апробация работы. Основное содержание работы доложено на
ХШ, IX, XI Пермских конференциях по защите металлов от коррозии (Пермь, 1974,.1976, 1983гг.);
УІ Всесоюзной конференции по физико-химической механике конструкционных материалов (Львов, 1974г.);
Зональной конференции "Применение изотопов и ионизирующих излучений в народном хозяйстве Урала" (Свердловск, 1975г.);
Украинском республиканском семинаре "Теория и практика применения защитно-декоративных покрытий" (Киев, 1975г.);
ІУ, УП Областных научно-технических конференциях по химии и химической технологии (Пермь, 1974, 1979гг.);
Всесоюзном семинаре "Структура и механические свойства электролитических покрытий" (Тольятти, 1979г.);
УІ Всесоюзной конференции по электрохимии (Москва, 1982г.);
Всесоюзной научно-технической конференции "Технология нанесения противокоррозионных покрытий и обработки поверхности металлов (Челябинск, 1985г.);
ТУ Областной научно-технической конференции посвященной 400-летию г.Куйбышева (Куйбышев, 1985г.);
совещании "Совершенствование технологии и повышение качества продукции медной подотрасли (Свердловск, 1987г.);
производственном совещании Балхашского горно-металлургического комбината (г.Балхаш, 1981г.);
-ІУ Областной научно-технической конференции "Теория и практика защиты металлов от коррозии" (Куйбышев, 1988г.).
Публикации. По результатам исследования опубликовано 39 работ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа изложена на 162 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 18 таблиц, приложение.Состоит из введения, 5 глав и выводов. Список литературы включает 198 работ советских и зарубежных авторов.
