Тезисы
апрель 2017

Особливості процесів електроекстракції міді та цинку в умовах вимушеної конвекції


Ущаповський Дмитро Юрійович Ущаповський Д. Ю. , Лінючева О. В. , Мотронюк Т. І. , Коноваленко О. О.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

Одним із способів отримання високочистих металів є електрохімічна екстракція, зокрема, цим способом отримують мідь та цинк з розчинів вилуговування руд та концентратів. В обох випадках використовують розчини, що містять 40-50 г/дм3 іонів металів та 150-200 г/дм3 сульфатної кислоти. Для електрохімічної екстракції міді з таких розчинів застосовують густини струму 2,5-3 А/дм2, а при електроекстракції цинку у двічі більші – 5-6 А/дм2. Причини таких розбіжностей можуть бути наступними.

У випадку електрохімічної екстракції цинку з сильно кислих розчинів паралельно до основного процесу осадження металу відбувається інтенсивне виділення водню. Використання відповідних густин струму забезпечує максимальний вихід за струмом цинку. Крім того, через переважне виділення водню на краях катода, що зумовлене локальним підвищенням густини на відповідних місцях, відбувається поліпшення рівномірності розподілу металу по поверхні катода. Паралельне виділення водню за даних умов також інтенсифікує масоперенесення і, як наслідок, збільшує граничну та залежну від неї максимальну робочу густини струму.

В процесі електроекстракції міді водень на катоді не виділяється вимушена конвекція виникає за рахунок анодного виділення кисню. Створювані при цьому конвективні потоки нерівномірно підходять до поверхні катода. Інтенсивне перемішування зворотним потоком, викликаним газовиділенням на аноді, відбувається лише біля верхньої частини катода. Біля нижньої частини катода виникає застійна непереміщувана зона, у якій може відбуватись розшарування електроліту. Крім того, виникає вертикальна нерівномірність розподілу газонаповнення, яке у верхній частині електролізера є максимальним. Усі вищенаведені фактори в цілому погіршують рівномірність розподілу густини струму та металу по поверхні катода і являють собою основні причини обмеження максимальної робочої густини струму в процесі електрохімічної екстракції міді.

Одним з найменш матеріало- та енерговитратних способів інтенсифікації процесу електроекстракції міді є перемішування розчину бульбашками кисню, який виділяється на горизонтальній частині анода, розміщеній на дні комірки. Авторами даного дослідження отримано компактну мідь за густини струму 5,7 А/дм2 у промислово розмірному електролізері з анодом, нижня горизонтальна частина якого виконана у вигляді зубців прямокутної форми.