Preview

Известия вузов. Цветная металлургия

Расширенный поиск

Статистический анализ распределения примесей при электрорафинировании меди

https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-4-16-23

Полный текст:

Аннотация

Электролитическое рафинирование меди позволяет получать металл высокой степени чистоты, поэтому анализ основных путей перехода примесей в продукты электролиза является актуальной проблемой, решение которой дает возможность управлять технологическим процессом при изменении состава сырья и, как следствие, содержания примесей в анодах. В настоящей работе на основе комплексного анализа и синхронизации большого массива данных по концентрации примесей в различных технологических средах (аноды, электролит, шлам и катодный металл), полученных на сериях товарных ванн, определены направления потока примесей и выявлены связи между их содержанием в этих средах. Показано, что переход примесей из одной технологической среды (источник) в другую (приемник) реализуется по четырем основным схемам: линейное увеличение, отсутствие видимой зависимости, наличие предельной концентрации в приемнике и наличие пороговой концентрации в источнике. Приведены результаты статистического анализа распределения 6 примесей (висмут, мышьяк, свинец, сера, никель и серебро), относящихся к разным группам, в четырех основных парах источник примеси – приемник: анод–раствор, анод–шлам, шлам–катод и раствор–катод. Для всех зависимостей концентрации примеси в источнике от содержания в приемнике определены коэффициенты линейных уравнений регрессии и проведена оценка их значимости. Полученные коэффициенты позволяют объяснить наблюдаемые в промышленном электролизере пути перехода примесей и прогнозировать качество катодной меди и состав шламов при изменении состава анодов. Проведенные расчеты показали, что накопление примесей в катодах происходит не столько за счет электрохимических реакций, сколько вследствие окклюзии частиц шлама и неполного удаления раствора с поверхности товарных катодов. Совершенствование и развитие технологии электролитического рафинирования меди должно быть направлено на поиск поверхностно-активных веществ, которые бы способствовали предотвращению адсорбции частиц взвешенного шлама на поверхности катодов, а также улучшению их отмывки от электролита.

Об авторах

Н. И. Останин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)
Россия

Кандидат технических наук, доцент кафедры технологии электрохимических производств (ТЭХП)

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 28



В. М. Рудой
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)
Россия

Доктор химических наук, профессор кафедры ТЭХП

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 28



И. П. Дёмин
Уральский научно-исследовательский технологический институт
Россия

Кандидат химических наук, директор по производству

620027, г. Екатеринбург, ул. Луначарского, 31



Т. Н. Останина
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)
Россия

Доктор химических наук, профессор кафедры ТЭХП

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 28



В. С. Никитин
Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ)
Россия

Кандидат химических наук, ст. преподаватель кафедры ТЭХП

620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, 28



Список литературы

1. ГОСТ 859-2014. Медь. Марки. Введ. 2015-07-01. М.: Стандартинформ, 2015.

2. Баймаков Ю.В., Журин А.И. Электролиз в гидрометаллургии. М.: Металлургия, 1977.

3. Вольхин А.И., Елисеев Е.И., Жуков В.П., Смирнов Б.Н. Анодная и катодная медь. Челябинск: Юж.-Ур. кн. изд-во, 2001.

4. Schlesinger M.E., King M.J., Sole K.C., Davenport W.G. Extractive metallurgy of copper (5-th Ed.). Elsevier, 2011. P. 251—280. DOI: 10.1016/B978-0-08-096789-9. 10014-9.

5. Дёмин И.П., Рудой В.М., Останин Н.И., Плеханов К.А. Анализ путей попадания примесей в катодную медь в практике электролитического рафинирования. Цветные металлы. 2002. No. 5. С. 23—28.

6. Rudoy V.M., Ostanin N.I., Zaikov Yu.P., Demin I.P., Ashikhin V.V. The new approach to a choice of surfactants for electrorefining copper. In: Proc. Eur. Metal. Conf. ЕМС (18—21 Sept. 2005). Dresden, Germany, 2005. Vol. 1. P. 153—164.

7. Noguchi F., Iida N., Nakamura T., Ueda Y. Behaviour of anode impurities in copper electrorefining. Metal. Rev. MMIJ. 1992. Vol. 8. No. 2. P. 83—98.

8. Möller C.A., Bayanmunkh M., Friedrich B. Influence of As, Sb, Bi and O on copper anode behaviour. Pt. 3: Elemental distribution. World of Metallurgy (ERZMETALL). 2009. Vol. 62. No. 2. P. 70—80.

9. Zeng W., Wang S., Free M.L. Experimental and simulation studies of electrolyte flow and slime particle transport in a pilot scale copper electrorefining cell. J. Electrochem. Soc. 2016. Vol. 163. No. 5. Р. E111—E122. DOI: 10.1149/2.0181605jes.

10. Möller C.A., Bayanmunkh M., Friedrich B. Influence of As, Sb, Bi and O on copper anode behaviour. Pt. 2: Anode dissolution behaviour and anode sludge generation. World of Metallurgy (ERZMETALL). 2009. Vol. 62. No. 1. P. 6—16.

11. Zeng W., Free M.L., Wang S. Studies of anode slime sintering/ coalescence and its effects on anode slime adhesion and cathode purity in copper electrorefining. J. Electrochem. Soc. 2016. Vol. 163. No. 2. Р. E14—E31. DOI: 10.1149/2.0681602jes.

12. Zeng W., Free M.L., Werner J., Wang S. Simulation and validation studies of impurity particle behavior in copper electrorefining. J. Electrochem. Soc. 2015. Vol. 162. No. 14. Р. E338—E352. DOI: 10.1149/2.0561514jes.

13. Zeng W., Werner J., Free M.L. Experimental studies on impurity particle behavior in electrolyte and the associated distribution on the cathode in the process of copper electrorefining. Hydrometallurgy. 2015. Vol. 156. P. 232—238. DOI: 10.1016/j.hydromet.2015.06.005.

14. Chen T.T., Dutrizac J.E. Mineralogical characterization of a copper anode and the anode slimes from the La Caridad Copper Refinery of Mexicana De Cobre. Metall. Mater. Trans. B. 2005. Vol. 36. No. 2. P. 229—240. DOI: 10.1007/s11663-005-0024-1.

15. Chen T.T., Dutrizac J.E. A Mineralogical overview of the behavior of nickel during copper electrorefining. Metall. Mater. Trans. B. 1990. Vol. 21. No. 2. P. 229—238. DOI: 10.1007/BF02664190.

16. Moats M.S., Wang S., Kim D. A review of the behavior and deportment of lead, bismuth, antimony and arsenic in copper electrorefining. In: T.T. Chen Honorary Symposium on Hydrometallurgy, Electrometallurgy and Materials Characterization (11—15 March 2012). Orlando, Florida, USA, 2012. P. 3—21. DOI: 10.1002/9781118364833.ch1.

17. Bounoughaz M., Manzini M., Ghali E. Behaviour of copper anodes containing oxygen, silver and selenium impurities during electro-refining. Canadian Metallurgical Quarterly. 1995. Vol. 34. No. 1. P. 21—26. DOI: 10.1016/0008-4433(94)00014-B.

18. Wang S. Impurity control and removal in copper tankhouse operations. JOM. 2004. Vol. 56. No. 7. P. 34—37. DOI: 10.1007/s11837-004-0089-3.

19. Gu Z.H., Chen J., Fahidy T.Z. A study of anodic slime behavior in the electrorefining of copper. Hydrometallurgy. 1995. Vol. 37. No. 2. P. 149—167. DOI: 10.1016/0304-386X(94)00044-4.

20. Wang X., Chen Q., Yin Z., Wang M., Xiao B., Zhang F. Homogeneous precipitation of As, Sb and Bi impurities in copper electrolyte during electrorefining. Hydrometallurgy. 2011. Vol. 105. No. 3-4. P. 355—358. DOI: 10.1016/j.hydromet.2010.10.004.

21. Chen T.T., Dutrizac J.E. Mineralogy of copper electrorefining. JOM. 1990. Vol. 42. No. 8. P. 39—44. DOI: 10.1007/BF03221053.

22. Jafari S., Kiviluoma M., Kalliomäki T., Klindtworth E., Arif Tirto Ajia, Aromaa J., Wilson B.P., Lundströma M. Effect of typical impurities for the formation of floating slimes in copper electrorefining. Int. J. Miner. Process. 2017. Vol. 168. No. 10. P. 109—115. DOI: 10.1016/j.minpro.2017.09.016.


Для цитирования:


Останин Н.И., Рудой В.М., Дёмин И.П., Останина Т.Н., Никитин В.С. Статистический анализ распределения примесей при электрорафинировании меди. Известия вузов. Цветная металлургия. 2021;(4):16-23. https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-4-16-23

For citation:


Ostanin N.I., Rudoy V.M., Demin I.P., Ostanina T.N., Nikitin V.S. Statistical analysis of the distribution of impurities during copper electrorefining. Izvestiya Vuzov. Tsvetnaya Metallurgiya (Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy). 2021;(4):16-23. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2021-4-16-23

Просмотров: 27


ISSN 0021-3438 (Print)
ISSN 2412-8783 (Online)