Электролитическое рафинирование
Электролитическое рафинирование меди проводят в ваннах, наполненных раствором сернокислой меди, подкисленным серной кислотой. Размеры ванн зависят от размеров и числа установленных в них электродов. В наших ваннах устанавливают до 45 катодов и 44 анода. Длина такой ванны 3—5 ж, внутренняя ширина 1,0—1,1 м, глубина 1,0—1,3 м. Корпуса ванн делают из бетона или дерева, стенки ванны внутри покрывают винипластом, свинцом или другим кислотоупорным материалом. Корпуса ванн устанавливают на изоляторах. Аноды соединяют с положительным полюсом источника постоянного тока. Параллельно каждому аноду по бокам его устанавливаются катодные основы, соединенные с отрицательным полюсом. Катодные основы — это тонкие (0,2—0,3 мм) листы электролитной меди, имеющие петли, с помощью которых их и подвешивают в ванне. Катодные основы обычно немного шире и длиннее анодов.
При электролизе медь анода переходит в раствор по реакции. На катоде двухзарядные ионы меди из раствора восстанавливаются по реакции и плотными кристаллами оседают на катодных основах. Примеси, имеющие более отрицательный потенциал, Zn, Fe, Bi, Ni, Sn, Sb, As и др. переходят в раствор, но не могут выделиться на катоде при наличии в нем большого количества ионов меди. Некоторые металлы, в частности сурьма и мышьяк, образуют труднорастворимые соединения, которые либо переходят в шлак, либо остаются в электролите в виде взвеси, называемой «блуждающим шламом». Золото и серебро не переходят в раствор и оседают на дно ванны вместе с неуспевшими раствориться на аноде отдельными кусочками меди, образуя шлам. В шлам переходят также соединения серы, селена и теллура. Напряжение между анодом и катодом в ванне ~0,3 в, а электролит содержит 30—40 г Си и около 200 г/л H2S04; температуру электролита выдерживакя в пределах 50—55° С. Электролит ванн непрерывно циркулирует, переливаясь из одной ванны в другую, и периодически частично заменяется и очищается от накопившихся в нем примесей. Растворение анода длится 25—30 дней, в зависимости от его веса и режима электролиза. Анодные остатки, составляющие около 15% первоначального их веса, извлекают и заменяют новыми анодами. Катоды выгружают через 5—12 дней во избежание короткого замыкания катодного осадка с анодом. Шлам, выпадающий на дне ванны, периодически выгружают при чистке ванн и направляют на переработку для извлечения его полезных составляющих. Не является редкостью, когда в шламе содержатся: 35% серебра, 14—16% меди, 5—6% сурьмы, 6% селена, 3% теллура и до 1% золота, а также другие ценные составляющие.
Катоды, извлеченные из ванн, тщательно промывают водой, а затем или направляют для производства сплавов в электрических или отражательных печах, или просто переплавляют в этих же печах и из расплавленной рафинированной меди отливают заготовки для прокатки непрерывной разливкой или в изложницы.