Electrohidrometalurgie

Electrohidrometalurgie

Factorii care influenteaza performantele procesului electrometalurgic

Electrohidrometalurgia cuprului

Electroextractia cuprului

Introducere

În lume se produc anual aproximativ 600.000 t Cu prin electroliza.

metal ductil si maleabil

conductivitate termica foarte ridicata

conductivitate electrica foarte ridicata

metal seminobil: = + 0,34 V

utilizari: conductor electric (>50%)

galvanotehnica

aliaje (Cu-Zn (alame), Cu-Sn (bronzuri), Cu-Ni, Cu-Al, Cu-Ni-Al)

Minereuri

nativ

oxizi: cuprit Cu₂O 88,0 %

sulfuri: calcosita Cu₂S 79,9 %

calcopirita Cu₂S Fe₂S₃ 34,6 %

Minereurile sunt in general sarace continand intre 0,5 si 5% Cu de aceea se procedeaza la concentrare la cca. 30% Cu.

Scheme generale de prelucrare a minereurilor de cupru

Diferite functie de natura minereului

Dizolvarea minereului cu acid sulfuric generat in electroliza;

Calcinarea urmata de dizolvarea minereului calcinat;

Extractia cuprului din solutiile acide cu solventi si

Precipitarea cuprului din solutii complexe.

Cu sau fara recuperarea metalelor nobile

Solutia supusa electrolizei contine 25-60 g Cu²⁺/l; 50-180 g H₂SO₄/l si 5-10 g/l ioni de Fe, procesul se desfasoara la 50-60 ^oC, 200-300 A/m² folosind anozi de plumb cu 6% Sb sau 0,05% Co si catozi de cupru pur. Tensiunea de electroliza este 2,0 V iar consumul specific de energie este de ~2,0 kWh/kg.

Cu²⁺ + 2e^- Cu

H₂O - 2e^- 1/2O₂ +2H⁺

Electroextractia cuprului este afectata de [1]:

faptul ca in celulele / reactoarele electrochimice traditionale transportul de masa este scazut datorita vitezei scazute a solutiei de electrolit.

o suprafata catodica specifica scazuta ce nu permite o productivitate mare si

un consum de energie mare datorat unei reactii anodice neoptimizate ce decurge pe un anod de plumb aliat care prezinta un suprapotential pentru rdO foarte mare. La un potential de echilibru de cca. 0.9 V se adauga un suprapotential de cca. 0.8 V.

Pentru intensificarea transportului de masa s-au propus utilizarea convetiei fortate, utilizarea promotorilor de turbulenta, agitarea cu ajutorul ultrasunetelor si barbotarea de aer. Masuri chiar mai radicale au urmarit trecerea la RE tubulare cu electrozi rotiti sau chiar electroextractia cu catod in strat fluidizat. Dezvoltarea acestor propuneri la scara industriala nu sunt inca cunoscute.

Înlocuirea rdO cu o reactie anodica mai avantajoasa energetic a fost indelung studiata. O alternativa ce pare foarte tentanta consta in folosirea reactiei anodice:

Fe²⁺ - e^- Fe³⁺

Caracterizata de un potential reversibil standard de +0.46V mai mic decat cel solicitat de rdO si avand si un suprapotential mai putin influentat de natura anodului. Ionii Fe³⁺ pot fi utilizati ca agenti oxidanti in procesul de lesiere.

Pe aceasta cale, testele de laborator si la scara de pilot au indicat o scadere a tensiunii la borne cu cca. 1 V in conditiile separarii celor doua compartimente cu ajutorul unei membrane schimbatoare de ioni anionitica.

Conditii optime de operare:

Electrolit H₂SO₄ 0.5 M, FeSO₄ 1 M

Densitate de curent 400 A/m²

Agitare puternica a solutiei

Temperatura 50 ^oC

Randament de curent 97.2 - 98.3 %

Tensiunea la borne 1.81 - 1.89 V

Consum specific de energie 1.53 - 1.59 kWh/kg Cu

Biblografie

L. Cifuentes, 2004, Chem. Eng. Science, 59, 1087-1101