Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Физико-механические свойства меди и влияние на них примесей
1.2 Механизм попадания примесей в катодный металл 11
1.3 Формы нахождения примесей в анодном металле 18
1.4 Растворение анодов и процесс шламообразования 23
1.5 Состав и свойства анодных шламов 29
Выводы 37
Глава 2. Методика и объекты исследования 38
2.1 Объекты исследования 38
2.2 Методика отбора проб и подготовки данных 39
2.2.1 Расчет среднего состава растворов 41
2.2.2 Определение среднего за период наращивания катодов состава анодов
2.2.3 Расчет среднего состава катодной выгрузки 43
2.3 Анализ анодных шламов 45
2.3.1 Определение относительной плотности шлама 45
2.3.2 Определение дисперсности анодных шламов товарных ванн
2.3.3 Фракционирование и изучение фазового состава анодных шламов
2.4 Проведение электролиза в лабораторных условиях 49
2.4.1 Методика проведения электролиза при получении анодного шлама
2.4.2 Методика проведения электролиза для изучения катодного осадка
2.5 Поляризационные измерения 52
Глава 3. Распределение примесей между продуктами в процессе электролитического рафинирования меди
Связь между концентрациями примесей при технологических операциях в продуктах переработки
Связь между концентрациями основных примесей в электролите и катодном металле
Выявление связи между составом анодов и концентрацией примесей в шламах
3.4 Переход примесей из анода в раствор 64
Анализ связи между содержанием примеси в шламе и её содержанием в катодах
Обобщение данных о распределении примесей между продуктами электролиза
Выводы 71
Глава 4. Анализ путей попадания примесей в катод при рафинировании меди
4.1 Распределение примесей по полотну катода 72
Выводы 97
Глава 5. Влияние ПАВ на качество и чистоту катодного осадка 98
Выводы по работе 112
Библиографический список 114
Приложение
- Механизм попадания примесей в катодный металл
- Методика отбора проб и подготовки данных
- Связь между концентрациями основных примесей в электролите и катодном металле
- Распределение примесей по полотну катода
Введение к работе
Теоретической основой при разработке технологии электролитического
рафинирования металлов и меди, в частности, является термодинамический
анализ состояния основного металла и металлов примесей в условиях
электролиза. Общеизвестно деление металлов-примесей на
электроотрицательные и электроположительные по отношению к основному металлу. Применительно к электролитическому рафинированию меди сочетание электроположительных и электроотрицательных элементов весьма благоприятно и, на первый взгляд, позволяет избавиться практически от всех примесей, имеющихся в анодном металле, исключив их попадание в катод. Действительно, основная часть элементов-примесей ведет себя в соответствии с этими общими и, в целом, верными представлениями. Однако в реальном технологическом процессе рафинирования поведение примесей не столь однозначно, как это следует из такого подхода. Безусловно, это не связано с нарушением законов термодинамики. Поведение примесей оказывается более сложным, чем это представляется при интерпретации процесса рафинирования как растворение и последующее осаждение гидратированньгх ионов отдельных элементов. Количество примесей, попадающих в катодный осадок таким путем не очень велико, но при современных требованиях к качеству катодной меди и достигнутому уровню технологии рафинирования, такие скрытые пути оказываются решающими в механизме включения различных примесей в катодную медь.
Собственно включению примесей в катодный осадок предшествуют некоторые недоступные для прямого наблюдения процессы. К ним следует отнести переход примесей из анода в электролит, формирование дисперсной твердой фазы в растворе и удерживание на поверхности катода примесей в виде твердых частиц, ионов или коллоидов. Сам факт существования таких скрытых, латентных механизмов известен благодаря обнаружению конечных или промежуточных продуктов, которые возникают в результате этих
процессов. Однако, факторы, стимулирующие действие того или иного механизма, облегчающие, или, напротив, затрудняющие попадание примесей в катод, весьма индивидуальны и до настоящего времени мало изучены. Еще менее понятны причины, приводящие к интенсивному включению примесей в условиях производства. Принципиально важным в этой ситуации является то, что примеси попадают, как правило, не за счет электрохимического разряда, а какими-либо опосредованными путями. Факты обнаружения скопления примесей в отдельных структурных элементах катода: дендритах, шишках, наростах или равномерное, но высокое их содержание на определенных участках, - зафиксированы в ряде работ, однако сведений о механизме попадания примесей весьма мало. Неясно, также, каковы источники примесей, какие стадии или операции технологического процесса способствуют и что, напротив, препятствует попаданию примесей в катодный металл. Исследование механизмов попадания примесей в катод затруднено, вследствие невозможности воспроизвести многие процессы в лабораторных условиях. На производстве в ходе технологического процесса реализуются механизмы попадания примесей, но очень сложно поддерживать и контролировать условия эксперимента.
Важным обстоятельством, позволяющим отслеживать направление потоков примесей, является точность анализов всех технологических сред в процессе электролитического рафинирования.
Для устойчивого получения меди высоких марок при меняющемся составе сырья, необходимы точные данные о путях попадания примесей в катодную медь. Требуются сведения о вкладе отдельных механизмов и их интенсивности, в зависимости от величины и сочетания управляющих технологических параметров. Таким образом, для изучения механизма попадания примесей требуется глубокий анализ технологических процессов. Необходима также разработка определенных средств и методов, которые позволили бы надлежащим образом воздействовать на механизмы включения примесей в катодный осадок.
Анализ действующего производства в настоящей работе построен на математико-статистической обработке больших массивов данных по химическому составу технологически связанных продуктов электролиза. На предприятии имеется отлаженная система накопления данных о составе анодных плавок, катодных выгрузок, концентрации компонентов электролита, продолжительности анодных и катодных кампаний, и других важных технологических показателях. Однако все эти огромные массивы данных идентифицируются только на основе календарных сроков их получения. При этом не учитывается, что, например, составы анодных плавок и шламов, датированные одним и тем же числом, технологически совершенно не связаны друг с другом, поскольку шламы формировались из анодов, которые были загружены тремя неделями ранее, а аноды, которые попали в загрузку, была выплавлены еще раньше. В связи с этим, все данные должны быть специально подготовлены для синхронного представления с учетом временного лага.
В лабораторном эксперименте основное внимание уделено выяснению
влияния тех или иных факторов на включение примесей в катодную медь.
Весьма расплывчатое, но часто употребляемое словосочетание «управление
качеством продукции» в данном случае приобретает смысл решения
двуединой проблемы - повышение точности анализов показателей качества,
и определение количественных характеристик степени влияния
технологических параметров на количество примесей, включенных в катодную медь. Таким образом, целью работы явилось установление процессов попадания примесей в катодную медь и возможных путей их подавления.
Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
- разработаны приемы отбора и подготовки данных по составу анодов, электролита и шламов для анализа влияния технологических факторов на
8 показатели качества катодной меди и создано необходимое программное обеспечение;
- исследованы процессы концентрирования примесей в продуктах
электролиза: анодном шламе, растворе электролита, катодном металле;
— установлен основной механизм включения примесей и предложен
способ его подавления.
Работа выполнялась в соответствии с координационными планами научно-исследовательских работ ГОУ ВПО Уральского государственного технического университета - УПИ на 1999-2001 г. «Исследование электроосаждения, анодного растворения и коррозии металлов и сплавов» и на 2003-2007 г. «Электродные процессы на металлических электродах в неравновесных условиях».
Механизм попадания примесей в катодный металл
Традиционно, очистку от примесей при электролитическом рафинировании меди объясняют на основе термодинамических свойств компонентов, составляющих анодный металл. Все примеси делят на три [9] или четыре [10, 11] группы. Это деление основывается на соотношении стандартных потенциалов меди и примеси. Первая группа примесей с анода переходит в раствор, но не осаждается на катоде, поскольку потенциал их осаждения отрицательнее потенциала восстановления ионов меди. Вторую группу образуют примеси, потенциал которых положительнее потенциала медного анода или при растворении эти примеси образуют плохо растворимые соединения. Они, в основном, переходят в шлам и оседают на дно ванны. Третья группа примесей имеет потенциалы несколько отрицательнее меди. Эти примеси могут электрохимически растворяться на аноде и осаждаться на катоде. К четвертой группе относят интерметаллиды и химические соединения, поведение которых на аноде определяется свойствами не индивидуальных элементов, а соединением в целом.
На основе приведенного деления, наибольшую опасность должны представлять примеси, третьей группы - это As, Sb, Ві. На самом деле, в виде простых ионов, которые могли бы разряжаться на катоде, эти элементы, практически не существуют. Ниже будут рассмотрены литературные данные о формах, в которых различные элементы находятся как в анодах, так и в электролите. В данном разделе остановимся лишь на обсуждении путей попадания примесей в катодный металл, которые приводятся в литературе.
Рассматривая пути попадания примесей в катодную медь, следует обсудить три основные возможности: непосредственный разряд ионов, адсорбцию и окклюзию, с последующим заращиванием частиц анодного шлама в катодный металл или включение электролита [10]. Последний механизм отличается от адсорбции тем, что окклюзия относится к агломератам, а адсорбция к отдельным атомам или коллоидам. Для одной и той же примеси возможны, как различные источники, так и разные механизмы включения. При электрохимическом разряде, необходимо, чтобы в растворе была достаточная концентрация электрохимически активной формы. Наиболее вероятным такой путь включения представляется для серебра. Растворимость хлорида серебра в кислых растворах сульфата меди изучала В. Гумовска [12]. Ею установлено, что растворимость хлорида серебра в растворе сульфата меди в 2 раза, а в растворе серной кислоты на несколько десятков процентов больше, чем в воде. Растворимость AgCl в растворе, содержащем совместно C11SO4 и H2SO4, больше, чем в растворе кислоты, но меньше, чем в растворе C11SO4. Учитывая высокий положительный стандартный потенциал серебра и низкую концентрацию ионов в электролите, можно предположить, что возможно его осаждение совместно с медью на катоде в режиме предельного тока. Как отмечают Гу З.Х. с соавторами [13], путь серебра из анода в шлам, раствор и катод является, вероятно, наиболее сложным. Предполагается, что ионы серебра могут переходить в электролит, но последующие реакции поглощают большую часть ионов Ag+. В работе [14] обсуждается возможность электродных процессов с участием комплексов висмута (III). На основе модельных расчётов дано квантово-химическое обоснование механизма восстановления комплексов Bi (III) из сильно кислых растворов методом вольтам-перометрии.
Другим путем, как указывалось, может быть включение примеси в катодный металл без электрохимического разряда. Выяснить по механизму адсорбции или окклюзии происходит включение примеси, как правило, не удается. В работе [15] исследовали механизм возникновения сферических образований на поверхности медных катодов. Авторы установили, что к поверхности катода прилипают взвешенные в электролите частицы шлама. Если частица непроводящая, на катоде образуется углубление. В случае адгезии проводящих частиц (медь, серебро, образующиеся в результате диспропор-ционирования, или оксиды As, Bi, Sb и др.) они становятся центрами электрокристаллизации и на них вырастают глобулы меди. В другой работе [16] с помощью электронно-микроскопического анализа катодного осадка установлено наличие по границам медных зерен частиц, образующихся с участием органических блескообразующих добавок. Средний размер частиц от 2 до 20 нм. Частицы имеют полиэдрическую форму. Содержание в них СГ и S выше, чем в окружающей их матрице.
Авторы большинства работ придерживаются мнения, что основная часть примесей попадает в катоды с частицами шлама. Концентрация шлама в переточных ваннах достигает 19 мг/л [17], а в ваннах с двойной циркуляцией не превышает 3-4 мг/л. В качестве основной меры борьбы с загрязнениями в работе предлагается замена прямоточных ванн на ящичные и фильтрацию электролита. Отрываясь от поверхности анода, шлам находится во взвешенном состоянии в электролите и является источником загрязнения катодного осадка [18-20]. Продолжительность витания и количество шлама в электролите зависит от состава анодов и характера технологических операций.
Исследования, проведенные в течение двух анодных периодов, показали [21], что при осуществлении ряда технологических операций происходит увеличение содержания взвешенного шлама в электролите. Наиболее опасной операцией, с точки зрения включения шлама в катодный осадок, является правка катодных основ. Ниже приведено среднее содержание шлама в электролите после проведения технологических операций, мг/л: Загрузка катодных основ 43,5 Правка катодных основ 41,5 Устранение коротких замыкании 15,4 Выгрузка катодов из ванн 52,6 Выгрузка анодных остатков 75,6 Все перечисленные операции занимают в общей сложности около 8 ч. Наиболее неблагоприятное положение складывается в течение первых суток после загрузки. В этой же работе отмечено, что содержание шлама в электролите при использовании алмалыкской и балхашской анодной меди увеличивается неодинаково. При рафинировании балхашской меди содержание шлама в электролите меньше, чем в ваннах, загруженных алмалыкскими анодами. Включение частиц шлама выдвигалось в качестве причины разрыхления структуры на кромках катодов и в более ранней работе польских ученых [22].
Содержание свинца и селена в катодах удавалось уменьшить на стадии отмывки катодов [23]. Такой способ удаления примесей предполагает, что они адсорбируются на поверхности. По адсорбционному механизму попадают в катод примеси из органических добавок. Известно [24], что некоторые органические добавки являются источником вредных примесей, влияющих на дальнейшую обработку меди, а также на некоторые физико-химические свойства, такие, например, как электрическая проводимость. Например, при использовании тиомочевины (ТМ) наблюдается увеличение содержания серы в рафинированной меди. Это происходит, вероятно, в результате разложения тиомочевины при повышенных температурах электролита и включения вторичных продуктов в катодный осадок. Очень подробно эти процессы рассмотрены в работе [25]. Узлюк и др. [26] с применением метода дифференциальной емкости установили, что ТМ адсорбируется на меди с помощью атома серы. Лопис [27] и другие авторы [28, 29], используя метод радиоактивных индикаторов, непосредственно при электроосаждении меди из растворов, содержащих ТМ, обнаружили в медном катоде серу (но не углерод). Это указывает, что молекула ТМ распадается при электролизе. При высоких концентрациях ТМ шероховатость поверхности осадков очень быстро увеличивается вследствие возрастания осаждения CuS и/или S на поверхности электрода. Хорошо известно, что они являются центрами образования наростов [30] и причиной возникновения шероховатости осадков. В этом случае большое значение приобретает оптимальное дозирование добавок [31]. Замена ТМ на другие добавки приводит к снижению содержания серы в катодной меди, не влияя на общую степень чистоты. Также известно, что дендриты содержат большие количества Si, Al, S, CI, Са, Ni и главным образом Fe, по сравнению с гладкими медными осадками.
Методика отбора проб и подготовки данных
Состав электролита можно определять по пробам, отобранным на входе и на выходе из ванны. Более точное представление о составе электролита в ванне должна дать проба, взятая на выходе из ванны. Такой подход предполагает, что состав электролита в каждой ванне индивидуален. Следовательно, необходим анализ выходящего электролита, по крайней мере, из нескольких ванн. С другой стороны, электролит в ванне сменяется полностью каждые 3-3,5 часа. Поэтому существенного различия между составом входящего и выходящего электролитов не должно быть. Для проверки этого предположения был проанализирован состав электролита по основным компонентам на входе и выходе из ванны. На рис. 2.1 и 2.2 показано, что концентрации ионов меди и серной кислоты на входе и выходе неплохо коррелируют между собой.
При выполнении работы необходимо было выдержать соответствие между временем отбора проб анодной меди, шлама, катодного металла и раствора. В условиях промышленного производства этого невозможно достичь с помощью обычного приема - одновременного отбора проб всех анализируемых веществ, поскольку почти все продукты электролиза образуются по накопительному принципу. Например, состав анодных загрузок в серии ванн и в циркуляции в целом, определяется как составом металла в плавке, так и массой анодов, загруженных от каждой плавки. За период наращивания катодов и образования шламов, происходит изменение состава электролита, в отдельных сериях ванн производят перезагрузку анодов. В данной работе впервые для этих целей были подготовлены синхронные данные для всех сопоставляемых по составам продуктов.
Предполагалось, что концентрация примесей в катодном металле по мере наращивания должна изменяться в соответствии с составом раствора. В этом случае, каждому составу катодов должен быть поставлен в соответствие состав раствора средний за период наращивания определенной катодной выгрузки.
Здесь С — концентрация компонента в растворе, z — продолжительность наращивания катодов (сутки), t - текущая дата в течение срока наращивания катода, j - порядковый номер компонента раствора, к - номер катодной выгрузки. Усреднение составов проводили в среде пакета Excel 97 с помощью специальных программ составленных на Visual Basic (Приложение 1). Для расчетов были использованы результаты специально выполненных ежесуточных анализов растворов цеха электролиза меди комбинате ОАО «Уралэ-лектромедь». 2.2.2. Определение среднего за период наращивания катодов состава анодов
Состав анодов был известен по каждой плавке. В каждую серию, состоящую из 24 товарных ванн, нередко загружают аноды из различных плавок. Таким образом, для того чтобы выявить влияние состава анодов на состав раствора, необходимо вначале усреднить состав анодов по серии (с учетом массы каждой плавки), а затем усреднить состав анодов по всей циркуляции. При усреднении состава анодов по циркуляции, учитывался реальный график загрузки серий, так что состав анодов в циркуляции пересчитывался всякий раз, как происходила перегрузка анодов хотя бы в одной серии.
Расчет проводился по той же программе, что и состав анодов. В этом случае вместо массы анодов подставлялась масса выгруженных катодов, и величина s - количество плавок, принималась равной единице.
Содержание примесей в катодном металле по стандартной методике определяют по результатам химического анализа двух катодов из каждой серии. С целью оценки воспроизводимости и надежности этих данных, было проведены дублирующие измерения. Для этого в семи сериях дополнительно, определяли содержание примесей еще в трех катодах, выбранных из ванн серии методом случайных чисел. Катодная медь, полученная в разных сериях, соответствовала марке МООк, а содержание большинства примесей было на пороге определения атомно-эмиссионного метода анализа. Значения содержания примесей выше порога определения наблюдались только для серебра, серы и, в отдельных пробах, для свинца и мышьяка (табл. 2.1). Максимальный разброс значений по содержанию серебра составляет 12%, а по сере 20%, что не превышает погрешности определения этих элементов по применяемой методике анализа. Результаты химического анализа как среднего по двум стандартно отобранным катодам (первая строка в каждой серии таблицы 2.1), так и по дополнительно отобранным катодам статистически незначимо различаются между собой. Таким образом, существующий отбор проб катодов в серии является представительным.
Связь между концентрациями основных примесей в электролите и катодном металле
Физически, попадание примеси в катодный металл возможно только из электролита ванны. При этом примеси могут находиться в электролите в виде истинного раствора, взвешенных частиц шлама или в коллоидном состоянии. В зависимости от формы, в которой находится примесь, в катодный металл она может включаться за счет разряда, окклюзии или адсорбции. Таким образом, вначале примесь попадает к границе раздела фаз катод-электролит по механизму массопереноса, а затем уже встраивается в катодный металл. Полное представление о количестве примеси в растворе может дать только совокупный анализ на определенный элемент. При этом важно определить его концентрацию, как в растворенном виде, так и в нерастворимых формах. Результаты анализов состава раствора третьей циркуляции и соответствующие этим данным составы катодов представлены в Приложении 3.
Для процесса электролитического рафинирования это классический вариант, соответствующий переходу примесей из сырья (анодов) в побочные продукты (шламы, раствор электролита), но не допускающий их попадания в конечный продукт — катоды. В этой связи интересно, что явной зависимости вида приведенного на рис 3.1а, в системе электролит — катод обнаружить не удалось, т. е. эффект рафинирования преобладает. Однако имеют место два нетривиальных типа поведения примесей, приведенных на рис. 3.1 в и 3.1г.
Пунктирная линия - зона независимости от концентрации, сплошная линия - зона, в которой концентрация в растворе определяет концентрацию примеси в металле. снижается. Это означает, что после достижения определенного содержания примеси в растворе, она в пропорциональном этому содержанию количестве начинает попадать в катодный металл. Очень интересны в этом отношении данные по серебру. В области постоянства содержания серебра в катоде, его концентрация в растворе примерно соответствует ионной концентрации при растворении хлорида серебра. Так при концентрации 1,02 мг/л ионов серебра и среднем содержании хлорид ионов 35 мг/л, произведение растворимости составляет 9,3 10"9. Справочное значение при 60 С равно 2,9 10"9 [93]. Однако известно [12], что в растворе сульфата меди растворимость хлорида серебра примерно в два раза выше. Кроме того, хлорид ионы частично связаны с ионами одновалентной меди, поэтому, полученный на основе анализа промышленных электролитов результат, следует признать доказательством существования серебра в растворе в ионной форме. Поскольку анализ проводился по пробе, содержащей взвешенные частицы, то определяемое серебро, включало в себя не только растворимые, но, также, и нерастворимые формы. При высоком содержании серебра в анодах, возникает большее количество частиц шлама, содержащих нерастворимые формы серебра. В этом случае, наряду с электрохимическим разрядом ионов серебра, появилась возможность его попадания в катодный осадок за счет окклюзии частиц шлама.
Поскольку при небольшом избытке твердой фазы, преобладает попадание серебра в катодный осадок на предельном токе, то его концентрация в катодном металле остается постоянной. При значительном избытке взвешенных частиц, параллельно наблюдается их окклюзия, которая будет пропорциональна концентрации шлама и содержания в нем серебра.
В отношении примеси никеля, также отмечен порог, после которого наблюдается изменение механизма включения. Однако в этом случае, излом возникает при монотонном росте концентрации ионов никеля в растворе и не связан с включением твердых частиц. Наиболее вероятной причиной включения никеля на участке независимости концентрации в приемнике, является адсорбция и последующее заращивание адсорбированных ионов. При этом далее при минимальной из наблюдаемой концентрации его ионов в растворе достигается предельное заполнение поверхности катода адсорбированными ионами. Дальнейшее увеличение концентрации в растворе не приводит к увеличению степени заполнения. При значительном росте концентрации ионов никеля в растворе происходит смена механизма включения. Возможно это разряд с недонапряжением [94], или окклюзия микрообъемов электролита, поскольку при постоянном объеме, включаемом в осадок, количество примеси зависит от её концентрации в растворе.
Случаю представленному на рис. 3.1 в, соответствует поведение примеси олова (рис. 3.5). Верхний порог концентрации примеси в растворе, соответствующий постоянству её содержания в катодном металле, обусловлен, по-видимому, достижением предела заполнения поверхности, активной по отношению к ионам олова.
Распределение примесей по полотну катода
Данные о топографии распределения примесей по поверхности катода могут указать на существование преобладающих механизмов попадания их в катодный осадок. Считается, что локальными концентраторами примесей являются дендриты, возникающие при нарушениях технологии электрорафинирования. Дендриты чаще всего возникают по краям электродов. Причин повышенного содержания примесей в дендрите может быть несколько. Во-первых, возникновение дендрита нередко является следствием окклюзии частицы шлама, которая сама по себе содержит примеси. Во-вторых, дендрит является выступающей частью осадка и к его вершине будет облегчена как диффузия примесей, так и их миграция, поскольку он имеет более высокий катодный потенциал.
Кроме того, на выступающих частях дендрита, может в более сильной форме проявиться адсорбция примесей с последующим включение их в осадок. Таким образом, если включение примесей обусловлено локальными не однородностями, то это можно выявить, исследуя распределение примесей по полотну катода.
Исследование проводили, определяя содержание примесей на строго фиксированных участках. Катод для анализа отбирали методом случайной выборки. Из каждого катода, в соответствии со схемой приведенной на рис. 4.1, по стандартной методике с помощью выдавливания отбирались пробы. Точечные пробы с выбранных катодов, были проанализированы по ГОСТ 859-2001. Порядок нумерации проб показан на рис. 4.2, а результаты испытаний представлены в Приложении 7. Как следует из полученных данных, примеси Bi, Se, Те, Cr, Mn, Sb, Cd, Р, Sn, Si, Zn, Co, Fe, As находятся на уровне предела обнаружения и поэтому о характере их распределения по полотну катода судить нельзя.
Концентрация в катодном металле Ag, Pb, S и Ni изменяется и среднее квадратическое отклонение для этих примесей отлично от нуля.
На рисунках 4.3 и 4.4 представлены диаграммы распределения серебра по полотну катодов. При практически одинаковом среднем содержании серебра в катодах (6,32 и 6,28 г/т, соответственно), на катоде К2 имеется величина (8 г/т), выпадающая из общего ряда с 5% уровнем значимости [97]. Для свинца (рисунки 4.5 и 4.6), также на катоде К2 имеется выпадающее значение равное 2,3 г/т. При этом, общий фон содержания примеси в катоде К1 выше, но разброс концентраций оказался меньшим. В случае серы (рисунки 4.7 и 4.8) и никеля (рисунки 4.9 и 4.10) выбросы также наблюдаются на катоде К2. Таким образом, можно заключить, что именно катод К2 характеризуется неоднородным распределением.
Однако общий фон содержания примесей в катоде не связан с локальными включениями, а обусловлен равномерным распределением по полотну катода. При таком распределении примеси возможными причинами загрязнения катодов могут оказаться, как включение очень мелких, равномерно распределенных по поверхности частиц шлама, так и попадание примесей по другим механизмам. Для электроположительных компонентов, например, серебра, можно предположить разряд ионов на предельном токе. Для других примесей - это может быть адсорбция или разряд с недонапряжением. Равномерное распределение примесей наблюдается для большинства катодов и выполняется для основной массы примесей.
Поскольку возможность включения крупных частиц шлама в катодный осадок достаточно обоснована данными металлографических исследований [38], то можно полагать, что включение мелких частиц шлама также имеет место. В этом случае для прогноза чистоты катодного металла и управления качеством катодной меди, необходимы сведения о дисперсности и фракционном составе шламов.
Распределение компонентов между различными технологическими средами и продуктами являются важнейшими характеристиками процесса электролитического рафинирования. Концентрирование в шламе примесей, содержащихся в анодном металле, способствует более высокому извлечению ценных компонентов и препятствует их попаданию в катод. Физические характеристики шламов оказывают существенное влияние на скорость оседания частиц, возможность их перемещения в растворе под действием электрического поля или конвективных потоков, адсорбционные явления.
