RU2541237C1 - Способ электролитического получения меди - Google Patents
Способ электролитического получения меди Download PDFInfo
- Publication number
- RU2541237C1 RU2541237C1 RU2013149962/02A RU2013149962A RU2541237C1 RU 2541237 C1 RU2541237 C1 RU 2541237C1 RU 2013149962/02 A RU2013149962/02 A RU 2013149962/02A RU 2013149962 A RU2013149962 A RU 2013149962A RU 2541237 C1 RU2541237 C1 RU 2541237C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- copper
- electrolytic
- containing raw
- electrolyte
- cathode
- Prior art date
Links
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- 239000010949 copper Substances 0.000 title claims abstract description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- UGWKCNDTYUOTQZ-UHFFFAOYSA-N copper;sulfuric acid Chemical compound [Cu].OS(O)(=O)=O UGWKCNDTYUOTQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности к способу получения меди. Способ электролитического получения меди включает электролитическое анодное растворение медьсодержащего сырья в сернокислом медьсодержащем электролите с осаждением меди на катоде. При этом электролит предварительно дегазируют. Образующийся в процессе электролиза водород эвакуируют. Медьсодержащее сырье, загруженное в кассету, в процессе электролитического растворения периодически подвергают кратковременному в течение 5 с ультразвуковому воздействию с плотностью мощности 2-4 Вт/см3. Техническим результатом является ускорение процесса, снижение удельного расхода электроэнергии и повышение качества конечного продукта за счет механоактивации и очистки медьсодержащего сырья. 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к металлургической отрасли, в частности получению высококачественной меди методом электролиза, и предназначено для ускорения процесса электролитического получения меди из медьсодержащего сырья растворением анода в электролите и переходом ионов меди на катод, с повышением качества конечного продукта.
Известен способ получения высококачественной меди, имеющей чистоту порядка 99,97±0,02%, основанный на электролитическом рафинировании анодных пластин [Кнорозов Б.В. Технология металлов. / Б.В. Кнорозов [и др.]. - М.: Металлургия, 1978. С.903] в электролите, содержащем серную кислоту и сернокислую медь (CuSO4).
Существенными недостатками указанного способа являются:
- большая продолжительность растворения анодов (20÷30 суток);
- значительный удельный расход электроэнергии (на 1 т катодной меди составляет 200÷400 кВт·ч).
Известен также способ получения высококачественной меди [RU 2455374, опубл. 10.07.2012], при реализации которого электролитическое рафинирование ускоряют путем установки между анодом и катодом решетки с отрицательным потенциалом, увеличивающим (как полагают авторы) скорость движения ионов металла, и ускоряющим процесс электролиза. Кроме того, для более быстрого растворения анода на его торцевые поверхности (сверху, снизу, слева, справа) подается ультразвук. Ультразвуковые колебания, возбуждаемые магнитострикционными преобразователями, (по мнению авторов) ослабляют связи между ионами, что способствует более быстрому растворению анода.
Существенные недостатки указанного метода, обусловленные (по нашему мнению) недостаточно ясными представлениями авторов о процессах, протекающих в акустических полях в жидких средах, а также о влиянии ультразвука на поверхность твердого тела в жидкости, заключаются в следующем:
- давно известно, что непрерывное действие ультразвука на жидкости сопровождаются смыванием с поверхности твердых тел, контактирующих с этими жидкостями (в данном случае, по крайней мере, с поверхности анодов), частиц основных тел и частиц загрязняющих их поверхность веществ, последующее диспергирование смытых частиц в жидкости [Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике. М., 1956, 1250 с., RU 2090662, опубл. 20.09.1997], а применительно к рассматриваемому случаю - ультразвуковое воздействие приводит к загрязнению электролита посторонними веществами;
- установленная между анодом и катодом металлическая решетка, к которой «подводится параллельно катоду напряжение», в соответствии с наблюдениями Х.К. Эрстеда еще в 1820 году, не может создать магнитное поле [Савельев И.В., Курс общей физики в 3-х томах, 2011], а следовательно, за счет магнитного поля не «увеличивает скорость движения ионов металла, тем самым ускоряя процесс электролиза».
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения высококачественной меди [RU 2455374, опубл. 10.07.2012] с ускорением электролитического рафинирования путем установки между анодом и катодом решетки с отрицательным потенциалом, ускоряющим процесс электролиза, и воздействием на торцевые поверхности анодных пластин ультразвука.
Технический результат достигается тем, что электролит предварительно дегазируют, образующийся в процессе электролиза водород эвакуируют, а медьсодержащее сырье, загруженное в кассету, в процессе электролитического растворения периодически подвергают кратковременному ультразвуковому воздействию.
Предлагаемый способ позволяет стабилизировать расход электроэнергии в процессе электролитического анодного растворения за счет ультразвукового воздействия, которое способствует очистке поверхности гранул медьсодержащего сырья, и улучшить качество конечного продукта.
Поставленная в заявленном изобретении задача решается способом, включающим последовательно следующие действия:
- сернокислый медьсодержащий электролит дегазируют, подвергая воздействию ультразвука кавитационных интенсивностей, и вводят в электролизер;
- образец медьсодержащего сырья, включающего около 90% меди, а также ~5% никеля, ~2,5% серебра, ~1,5% железа и 1% свинца, помещают в токопроводящую кассету, подключенную к анодной клемме источника напряжения, а пластинчатые катоды помещают по сторонам от кассеты;
- действуют ультразвуком с частотой 18÷44 кГц с плотностью энергии 3 Вт/см в течение 5÷15 с на кассету через электролит, в результате чего поверхность гранул очищается, и начинают процесс электролитического растворения, включая электрический ток и выдерживая разность потенциалов между анодом и катодом в пределах 0,5±0,2 В;
- проводят процесс электролитического растворения, постоянно эвакуируя образующийся газообразный водород, а также контролируя разность потенциалов между анодом и катодом, и при повышении этой разности до ~0,8÷0,9 В, (как правило, через 25-35 мин после начала цикла), свидетельствующей о снижении электропроводности системы за счет загрязнения поверхности гранул сырья в анодной кассете, на 6±2 с включают ультразвук, в результате поверхность гранул вновь очищается, после чего разность потенциалов вновь падает до 0,35±0,1 В и следующий цикл продолжается еще примерно 30 мин, и циклы повторяются 8 раз в течение 4 часов;
- катоды вынимаются из электролизера (при необходимости) и слой меди анализируется (либо следующий четырехчасовый цикл проводится с теми же электродами).
Настоящее изобретение направлено на повышение эффективности процесса электролитического получения меди из медьсодержащего сырья, в частности на стабилизацию процесса, его ускорение и повышение качества конечного продукта. Для осуществления заявленного способа, в качестве источника ультразвука кавитационных параметров для дегазации электролизного раствора в равной степени могут быть использованы как пьезоэлектрические или магнитострикционные преобразователи, так и (предпочтительно) гидроакустические преобразователи непрерывного широкого спектра частот, среди которых всегда существуют частоты, резонансные собственным частотам газовых кавитационных пузырьков различных размеров, а для периодической очистки и механоактивации поверхности гранул медьсодержащего сырья предпочтительно использовать магнитострикционный излучатель, расположенный на расстоянии, кратном половине длины волны от центра анодной кассеты так, чтобы кассета оказалась в пучности стоячей волны, возникающей при наложении волн от излучателя и отраженной от кассеты.
Техническая реализация предлагаемого изобретения поясняется следующими примерами, не носящими, однако, ограничивающего характера.
Пример 1 (по прототипу, в оптимальном варианте)
Гранулированное медьсодержащее сырье в количестве 100 г, содержащее 90% меди, ~5% никеля, ~2,5% серебра, ~1,5% железа и 1% свинца, помещают в электролизер, вливают в электролизер 3 литра подогретого до 54°С сернокислого медьсодержащего электролита, содержащего 15% серной кислоты и 3% сернокислой меди, вставляют в электролизер заранее взвешенные катоды, включают ток от источника, устанавливая напряжение в 0,5 В, и продолжают процесс в течение 4 часов. Электролизер отключают, оценивают качество слоя на катоде визуально и, взвешивая, оценивают количество меди, осажденное на катоде за время электролиза (4 часа), оценивают чистоту меди ААС методом. Визуальный контроль свидетельствует, что поверхность на катодах неровная, пупырчатая с редкими вкраплениями, прибыль массы катода составляет 380,9 г/м2·ч, чистота осажденной меди - 99,90%.
Пример 2 (по предлагаемому способу в оптимальном варианте)
Гранулированное медьсодержащее сырье в количестве 100 г, содержащее 90% меди, ~5% никеля, ~2,5% серебра, ~1,5% железа и 1% свинца, помещают в электролизер, вливают в электролизер 3 литра подогретого до 54°С, предварительного подвергнутого дегазации в ультразвуковом поле гидроакустического преобразователя сернокислого медьсодержащего электролита, содержащего 15% серной кислоты и 3% сернокислой меди, вставляют в электролизер заранее взвешенные катоды, включают ток от источника, выдерживая напряжение в 0,5 В, каждые 0,5 часа, когда разность потенциалов на электродах повышается до 0,7÷0,8 В, анодную кассету с медьсодержащим сырьем подвергают кратковременному (5 с) ультразвуковому воздействию с плотностью мощности 2÷4 Вт/см3 и продолжают этот периодический процесс в течение 4 часов. Электролизер отключают, оценивают качество слоя на катоде визуально и, взвешивая, оценивают количество меди, осажденное на катоде за полное время электролиза (4 часа), оценивают чистоту меди ААС методом. Визуальный контроль свидетельствует, что поверхность на катодах зеркально гладкая, без посторонних вкраплений, прибыль массы катода составляет 453,0 г/м2·ч, чистота осажденной меди - 99,99%.
Результаты, полученные при электролизе по прототипу и предлагаемому способу, представлены в таблице 1.
Из анализа результатов, приведенных в таблице, следует, что количество и качество осажденной по предлагаемому способу меди существенно выше качества меди, полученной по прототипу, при снижении удельного расхода электроэнергии.
Проведенные нами дополнительные исследования по варьированию различных физических параметров процесса (плотности энергии ультразвука, частоты, степени разрежения, импульсного режима, температуры), при поиске оптимальных режимов электролиза, показали, что изменение каждого из указанных параметров как в сторону увеличения, так и уменьшения (при постоянстве остальных параметров) снижало показатели эффективности электролитического анодного растворения на 15÷45%.
Исследования показали, что параметры заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, близки к оптимальным и способ может быть осуществлен с помощью описанных в заявке средств и методов.
Claims (1)
- Способ электролитического получения меди, включающий электролитическое анодное растворение медьсодержащего сырья в сернокислом медьсодержащем электролите с осаждением меди на катоде, отличающийся тем, что электролит предварительно дегазируют, образующийся в процессе электролиза водород эвакуируют, а медьсодержащее сырье, загруженное в кассету, в процессе электролитического растворения периодически подвергают кратковременному в течение 5 с ультразвуковому воздействию с плотностью мощности 2-4 Вт/см3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013149962/02A RU2541237C1 (ru) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Способ электролитического получения меди |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013149962/02A RU2541237C1 (ru) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Способ электролитического получения меди |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2541237C1 true RU2541237C1 (ru) | 2015-02-10 |
Family
ID=53287107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013149962/02A RU2541237C1 (ru) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | Способ электролитического получения меди |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2541237C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613553C2 (ru) * | 2015-09-09 | 2017-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ создания медных покрытий с развитой поверхностью |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1294694A (en) * | 1969-11-04 | 1972-11-01 | British Insulated Callenders | Improvements in or relating to the electrolytic refining of copper |
| DE19710510A1 (de) * | 1996-09-19 | 1998-03-26 | Nippon Mining Co | Verfahren zum Reinigen einer elektrolytischen Kupferlösung |
| RU2187579C2 (ru) * | 2000-10-02 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский и проектный институт медной промышленности "Унипромедь" | Электролизная блок-серия ванн для электролитического рафинирования меди и способ электролитического рафинирования меди |
| RU2455374C2 (ru) * | 2008-04-10 | 2012-07-10 | Владимир Трофимович Дмитриев | Способ получения высококачественной меди |
-
2013
- 2013-11-08 RU RU2013149962/02A patent/RU2541237C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1294694A (en) * | 1969-11-04 | 1972-11-01 | British Insulated Callenders | Improvements in or relating to the electrolytic refining of copper |
| DE19710510A1 (de) * | 1996-09-19 | 1998-03-26 | Nippon Mining Co | Verfahren zum Reinigen einer elektrolytischen Kupferlösung |
| RU2187579C2 (ru) * | 2000-10-02 | 2002-08-20 | Открытое акционерное общество "Уральский научно-исследовательский и проектный институт медной промышленности "Унипромедь" | Электролизная блок-серия ванн для электролитического рафинирования меди и способ электролитического рафинирования меди |
| RU2455374C2 (ru) * | 2008-04-10 | 2012-07-10 | Владимир Трофимович Дмитриев | Способ получения высококачественной меди |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613553C2 (ru) * | 2015-09-09 | 2017-03-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ создания медных покрытий с развитой поверхностью |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SU497759A3 (ru) | Электролизер дл обработки сточных вод | |
| JP2000508380A (ja) | 電気分解及びキャビテーション作用を用いて金属表面から膜を除去する方法 | |
| Mason et al. | An introduction to sonoelectrochemistry | |
| CN201626987U (zh) | 电镀设备 | |
| RU2541237C1 (ru) | Способ электролитического получения меди | |
| KR101655240B1 (ko) | 기울어진 전극과 초음파를 이용한 전기화학적 폐수처리 장치 | |
| CN108456917A (zh) | 一种多孔钽片的制备方法 | |
| Han et al. | Boosting effect of ultrasonication on the oxygen evolution reaction during zinc electrowinning | |
| RU2540242C1 (ru) | Способ выделения серебра из серебросодержащего сплава | |
| JP2008202135A (ja) | 中空部材の製造方法及び陽極酸化処理用治具 | |
| RU2572665C2 (ru) | Установка для выделения серебра из серебросодержащего сплава | |
| Atobe et al. | Ultrasonic effects on electroorganic processes Part 6. Formation of cupric carboxylates at a reactive copper anode in carboxylic acid solutions | |
| CN113666367A (zh) | 一种制备石墨插层物的电解槽和石墨插层物制备方法 | |
| JP6256399B2 (ja) | 電解研磨装置および電解研磨方法 | |
| CN102759475A (zh) | 一种粉末高温合金表面剥层的方法 | |
| PL96577B1 (pl) | Sposob elektrolizy metali kolorowych i urzadzenie do elektrolizy metali kolorowych | |
| JPH1018073A (ja) | 超音波振動を加えた電解方法 | |
| Yaqub et al. | Electrochemical removal of copper and lead from industrial wastewater: mass transport enhancement | |
| RU2428287C1 (ru) | Способ электроконтактноэрозионнохимической обработки | |
| CN113235138A (zh) | 一种超薄金属层的制备方法 | |
| RU2625470C1 (ru) | Способ очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов | |
| US4971675A (en) | Electrolyzer for purification of fluids | |
| RU104180U1 (ru) | Устройство для травления и одновременной регенерации травильных растворов | |
| Ohdaira et al. | A Study on the Acceleration of Electrolytic Refining of Copper Using Ultrasound | |
| Bespalko et al. | Effect of the indirect sonication on the plasma formation and energy parameters in the cathodic regime of the plasma-driven solution electrolysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181109 |