Statistical Analysis of the Distribution of Impurities during Copper Electrorefining

Abstract

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.

Correlation of structure development and electric characteristics within high pressure torsion processed copper

“…Copper of a high purity, the superior conductivity for which is typically observed, is preferably produced by electrolytic refining, as it enables to acquire the purity higher than 99.99 % (the presence of impurities, primarily silicon, iron, arsenic, and oxygen, within the structure tends to deteriorate the electric conductivity as it aggravates the movement of free electrons) [1]. Such a highly pure copper features the yield strength of only 10 MPa to 20 MPa.…”