1.2. Параметры и показатели электролиза меди

Основными характеристиками, определяющими параметры и показатели электролитического рафинирования меди, являются плотность тока, выход металла по току, напряжение на ванне, удельный расход электроэнергии.

С увеличением плотности тока интенсивность (производительность) процесса электролиза возрастает. Величина плотности тока, при которой проводят процесс электролитического рафинирования, определяет все его основные технико-экономические показатели: напряжение на ванне, выход по току, расход электроэнергии, а также капитальные и эксплуатационные затраты. С увеличением плотности тока при прочих равных условиях увеличивается производительность цеха, уменьшаются число потребных ванн, затраты на капитальное строительство и рабочую силу, но возрастают затраты на электроэнергию. Однако, с увеличением плотности тока увеличиваются потери благородных металлов за счет большего взмучивания шлама и захвата его растущим катодным осадком. В настоящее время применение особых режимов электролиза (реверсивного тока, измененной системы циркуляции электролита и др.) позволяет довести плотность тока до 500 А/м² и более.

На практике выход основного металла на катоде всегда ниже теоретического. Отношение массы фактически выделившегося металла к его теоретическому количеству, которое должно было бы выделиться по закону Фарадея, называют выходом по току. Этот показатель выражается в процентах или в долях единиц. С повышением выхода по току увеличивается производительность процесса электролиза и снижается удельный расход электроэнергии.

Расход электроэнергии при электролизе зависит также от падения напряжения на ванне, которое при электролитическом рафинировании меди возникает в результате преодоления сопротивления электролита (70 – 80%) и до 15–20 % – на преодоление сопротивления проводников, тока и контактов, 5–6 % – на катодную и анодную поляризацию.

При электролизе состав электролита неоднороден в объеме. В прика-тодном пространстве раствор обеднен медью, а в прианодном, наоборот, ею обогащен. При отсутствии массообмена в межэлектродном пространстве электролит расслаивается по плотности – обогащенный медью и «тяжелый» электролит опускается на дно ванны. Расслаивание ведет к неравномерному протеканию электродных процессов по высоте электродов. Для устранения этих явлений электролит необходимо перемешивать и тем интенсивнее, чем выше применяемая плотность тока.

Поскольку одновременно с перемешиванием нужно поддерживать оптимальную температуру электролита, что осуществляют не индивидуальным подогревом его в каждой ванне, а централизованным, то электролитическое рафинирование меди повсеместно ведут с проточной циркуляцией электролита, обеспечивающей полную его замену в ванне за 2,0–2,5 ч. При этом одновременно часть электролита отбирают на регенерацию.

Обычно электролит подогревают до температуры 50–55 °С. Сильный нагрев приводит к испарению электролита с поверхности, ухудшению условий труда и дополнительному химическому растворению меди.