Применение поверхностно-активных веществ при производстве катодных основ

Состав и свойства электролитов сильно влияют на совершенствование процесса электролиза и качество катодного осадка. Оптимальное содержание компонентов в электролите полностью зависит от химического состава растворимых анодов. Увеличение скорости циркуляции и повышение температуры электролита позволяют увеличить выход по току и применять высокую плотность тока. Во всех возможных случаях следует использовать более высокие плотности тока и температуры, верхняя граница которых определяется качеством катодного осадка, возможностями оборудования, коррозийной стойкостью материалов конструкций, нормам ТБ. Работа на таких режимах обеспечивает максимальную производительность установки.

Промышленные испытания проводились на катодных основах, нарощенных в товарных сериях при более высокой плотности тока по сравнению с условиями электролиза на матричном переделе.

Были проведены работы по подбору ПАВ для получения качественного стартерного листа на титановых матрицах. Заменяя медную матрицу титановой, необходимо учитывать, при протекании электродных реакций, изменения энергетического состояния и структуры собственной поверхности металла. Поверхность металлического электрода не однородна и меняется. На ней имеются или проявляются участки с большой адсорбционной способностью и менее активные участки, каждый из которых характеризуется своей собственной энергией адсорбции.

После перевода электролиза меди в ЦЭМ на более высокие плотности тока на товарном и матричном переделе, возросла роль поверхностно-активных веществ. При использовании ПАВ решающую роль играют адсорбционно – диффузорные явления, обусловленные расходом выравнивающего – реагента в результате его восстановления на поверхности катода или включения в осадок адсорбированных молекул ПАВ. При катодном содержании меди из сернокислых растворов мы рассматривали ПАВ: молекулярные (тиомочевина) и диссоциирующие образованием поверхностно-активного катиона (желатин).

Катодный потенциал, при котором осуществляется процесс электроосаждения меди при повышенных плотностях тока, сдвигается в отрицательную область, становится равным потенциалу нулевого разряда меди или близким к нему (γ=-0,118 В).

Тиомочевина – молекулярное вещество, которое адсорбируется на электроде вблизи потенциала нулевого разряда и оказывает заметное положительное влияние на структуру катодного осадка меди.

Концентрация ее в растворе со временем уменьшается, так как частицы серии и углерода включаются в осадки. Это факт и ограничивал ее применение на матричном переделе ЦЭМ. Опытами доказано, что включение серы из растворов в катодный металл не зависит от плотности тока. Характер включений зависит от природных химических сил, действующих между поверхностью свежеосажденного металла и молекулами тиомочевины вблизи электрода.

Взаимодействие тиомочевины с металлической поверхностью зависит от природы металла. Исследования показали, что молекулярные вещества и вещества, диссоциирующие с образованием поверхностно-активного катиона вызывали заметное торможение процесса при очень малых содержаниях в электролите (до 11мг/л), то есть существует предел повышения концентрации ПАВ, выше которого заметно увеличения торможения катодного процесса не наблюдалось.

Испытания титановых матриц проводились на матричных и товарных циркуляциях с разным содержанием примесей и разных плотностях тока. Состав электролита матричного передела отличается от электролита товарных серий. Количество примесей в нем значительно меньше, содержание меди в электролите поддерживается в пределах 35-40г/л. В качестве коллоидных добавок на матричных сериях ЦЭМ применяют желатин – 115г/т, Сl^- 103г/т виде раствора соляной кислоты. Подача данных ПАВ производилась через дозаторы и по карманам.

По результатам проведенных опытов установлен оптимальный режим подачи ПАВ при получении маточного листа на титановых матрицах:

желатин – 90г/т; тиомочевина – 40-60г/т; Сl^-103г/т.

Для повышения выходов по току необходимо повысить качество обслуживания матричных ванн, уменьшить потери токовой нагрузки в контактах электролизных ячеек. У титановых матриц слабым местом является биметаллический токоввод. Конструкция его нуждается в доработке и усовершенствовании.

Наряду с давно применяемой тиомочевинной, столярным клеем, желатином в настоящее время на практике применяются новые вещества и добавки: азотосодержащие и серосодержащие органические вещества и их смеси. Проведен первый этап сравнительного исследования достаточно давно известных добавок.

Авитона А и Гуарфлока 66 и недавно вошедшего в практику электрорафинирования цветных металлов Магнафлока 351, используемых процессе электрорафинирования меди как добавки к тиомочевине и самостоятельно.

Главной проблемой при подборе этих веществ является установление механизма их действия. Таких механизмов может быть несколько:

Поверхностно – активное действие, комплексообразование с Cu²⁺ и примесными ионами, коагуляции шламовых частиц и т.д. известно, что Авитона А,по определению завода – производителя (Fluorochemiki Poland), совместно с тиомочевинной и клеем (желатином) является добавкой в электролит для процесса электорафинирования меди для улучшения чистоты, кристаллической структуры и гладкости производимых катодов. Магнафлок 351 и Гуарфлока 66, как следует из их названия, являются добавками, флоккулирующими взвеси шламовых частиц в электролите рафинирования.

Тем не менее следует ожидать от этих добавок также и поверхностно – активных свойств, так как они представляют собой полимерные вещества, обладающими аминными и прочими группами, благодаря которым могут адсорбироваться на электроде. Добавки Авитона А и Гуарфлока к электролиту, что говорит о поверхностно активном действии потенциалом.

Таким образом, добавки Авитона А, Магнафлока 351 и Гуарфлока, применяемые в электрорафинировании меди, проявляют поверхностно – активные свойства, закономерно понижая емкость двойного электрического слоя медного электрода. Зависимость адсорбционных характеристик от концентрации ПАВ подчиняется изотерме Фрумкина.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: