Geri Dön

Bakır elektrolizinde paslanmaz çelik katot üzerinde toplanan bakıra yüzey aktifleştiricilerin etkisi

Başlık çevirisi mevcut değil.

  1. Tez No: 56044
  2. Yazar: BORA ÇALIŞKAN
  3. Danışmanlar: PROF.DR. İSMAİL DUMAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1996
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 62

Özet

ÖZET Yapılan seri ve tekrarlı deneylerle, bakır rafinasyon elektrolizinde katot başlangıç plakası olarak paslanmaz katot kullanılmasının uygulanabilirliliği ve bu durumunda kompakt, kolay sıyrılabilir ve düzgün bir katot bakır eldesine yüzey aktifleştiricilerin (bopncuk tutkal, thioüre) ve klor iyon ilavesinin katot yüzey ve safsızlık oranına etkisinin incelenmesi gözlemsel ve ölçümsel (SEM-görüntü ve analizleri, X-ışınlan v.b.) ve deney sonuçlarının yerli bakır rafinasyon işletmelerinin hizmetine sunulması hedeflenmiştir. Deneysel çalışmalardan aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir.. Katkısız koşullarda üretilen katot plakaları dentritik ve kaba taneli bir yapıda olup, endüstriyel uygulamalarda metal safiyeti açısından kullanılamaz.. Boncuk tutkal ilavesi ile FI-tipi yani makro ve mikro dağılımı düzenli, yeterli çekirdeklerime sayısına sahip, kompakt ve kolay sıyrılabilir katotlar üretmek mümkündür, ve boncuk tutkal ilavesine bağlı olarak katot polarizasyonu elektropozitifleşme göstermektedir.. Thioüre ilavesi ile yeterli düzgünlükte katot plakası üretimi mümkün görünmemektedir. Sadece thioüre katkılı deneylerde yüzeyde daha çok BR ve FI-tipi karışık kristal yapısı ortaya çıkmaktadır. Thioüre ilavesi sonucu elde edilen katot yüzey parlaklığı artan thioüre miktarı ile doğru orantılı olarak artmaktadır ve thioüre ilavesini takiben önce artan daha sonra azalan bir katot polarizasyonu ortaya çıkmaktadır.. Klor ilavesi hem yüzeyin oryantasyonunda büyümesini sağlamakta hem de parlak, Fi ve UD-tipi bir kristalleşmeye sahip katot üretilmesini mümkün kılmaktadır.. Fi ve/veya UD-Tipi kristal yapısına ulaşmak ancak birinci ve ikinci sınıf yüzey aktifleştiricilerin ortak kullanımı ile mümkün olmakta ve 50 mg/1 den düşük klor ilavesi ile yapı daha çok UD-tipine dönüşmektedir. Vll

Özet (Çeviri)

DIE VERWENDUNG DER EDELSTAHL ALS MUTTERBLECHE BEI DER KUPFERRAFFINATIONSELEKTROLYSE UND DEE BESTIMMUNG DES EINFLUSS DEN INHD3ITÖREN ZUSAMMENFASSUNG: Die Entwicklungen auf dem Gebiet der elektrolytischen Herstellung und Raffination von Metalleri in waBrigen Elektrolyten ist im WeltmaBstab durch eine zunehmende Intensivirung dieser Prozesse. Besonders wurde in den letzten Jahren die elektrolytische Kupferproduktion in der Türkei sich bewertet. Leider konnte nicht bis jetzt die Kupferraffinationselektrolyse mit Edelstahlkathoden, der sogenannte“Mount Isa Prozess”, wegen der komplexen Wirkung zahlreicher Parameter auf die technische Entwicklung bzw. Investitionen eingesetzt werden. Bei der waBrigen Raffinationselektrolyse des Kupfers liegt das Rohkupfer in Form löslicher Anoden vor. Das darin enthaltene Kupfer wird anodisch gelöst und möglichst selektiv kathodisch wieder abgeschieden. Das Verhalten von Verunreinigungen hangt von ihrem Standartelektrodenpotential und ihren chemischen Eigenschaften in schwefelsauren Elektrolyten ab. Edlere Metalle z.B. Au, Ag werden bei der Kupferraffinationselektrolyse nicht gelöst. Wahrend das Selen, Tellur als intermetalische Verbindungen direkt im Anodenschlamm übergehen, werden unedlere Metalle sowie Zink, Nickel, Kobalt, usw. sowohl anodisch als auch chemisch gelöst. Die gelösten unedlen Metalle sammeln sich im Elektrolyt und falls ihre Konzentration im Elektrolyt durch Anreicherung an die Grenzwerte erreicht wird, werden sie durch Elektrolyterneuerung -und aufarbeitung entfernt. Um eine erfolgreiche Raffinationselektrolyse durchzufuhren werden an die Elektrolyte bestimmte Anforderungen gestellt, die nicht immer voll erfullt werden können, so daB beim Betrieb der Raffinationselektrolyse meist nur wenig Spielraum besteht in Bezug auf die Variation der Elektrolytzusammensetzung, der Stromdichte und der Temperatur. Hâufigste vmArbeitsbedingungen der heute in der Praxis durchgefuhrten Kupferraffinationselektrolyse sind; 35 - 45 g/I Cu2+ 150 - 200 g/1 freie H2S04, Temperatur : 55 - 65°C, Badzirkulation : 15-20 1/min bzw. Eraeuerung des Badgehaltes 3 - 5 h, Abstand zwischen Anoden und Kathoden 3 -5 cm, Stromdichte : 150 - 280 A/m2, Badzusâtze : 3-6 g Gelatine, 80 - 200 g Leim bzw. 80 - 150 g Thioharhstoffje ton Kupfer Die Anoden (175-380 kg; Stârke 35 - 50 mm, Lânge 880 - 980 mm, Breite 660 - 960 mm) werden nach 20-30 Tagen als Anodenreste (ca. 15 - 20 % vom Einsatzgewicht) entnommen, gewaschen, und im Anodenofen geschmolzen. Die Kathoden sind unterschiedlich. Wahrend manche Betriebe immer noch mit Kupfermutterblech-Kathoden arbeiten, werden in den letzten Jahren haufig Titan bzw. Rostfreie Stahlkathoden eingesetzt. Titan -bzw. Edelstahlkathoden, die unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten als Kupfer besitzen, ermöglichen eine Verringerung der Arbeitskosten bis zu 20 %. Bald wird bei einem türkischen Kupferraffinationsbetrieb statt Kupfermutterblech-Kathoden rostfreie Stahlkathoden eingesetzt. Deswegen wurde im Rahmen dieser Magisterarbeit als Kathode rostfreie Stahlkathoden ausgewahlt. Die Abscheidung des Kupfers an der Kathode soil, abgesehen mit höherer Reinheit, in kompakter, festhaftender Form erfolgen. Dies hângt weitgehend ab von der Geschwindigkeit des Transport von Metallionen zur Elektrolyt / Kathoden-Grenzflâche, von der Beweglichkeit der Ionen an der Kathodenoberflâche, der Natur des Elektrolyten, dem Vorhandensein anderer elektrolytischer oder kolloiadaler organischer öder anorganischer Badzusâtze und der Kathodenpolarisation. Normalerweise werden in einem Betrieb die Hauptparameter der Elektrolyse nicht geândert. Dadurch spielen die Addition -und die Optâmierung der organischen Zusâtze sowie Gelatine, Leim, Thioharhstoff, Curamin, Gummiarabicum u.a. iiber die Qualitat des Kathodenkupferslahne sehr grofie Rolle. IXZielstellung der Versuche war es, bei folgenden angegebenen konstanten Bedingungen, die Optimierung einer Kupferraffinationelektrolyse bezûglich der Elektrokristallisation solche EinfluBgröBen wie Leim, Thioharhstoff und Chlorionen experimentel zu untersuchen und die Ergebnisse zu diskutieren. Konstante Kupferelektrolysebedingungen ; Anode : 78 X 74 X 4.5 mm, Stahlmutterblech-Kathode:79 X 80 X 3 mm, 45 g/1 Cu2+, 170 g/1 freie H2S04, Temperatur : 64°C, Badzirkulation : 20 1/min Abstand zwischen Anoden und Kathoden 3 cm, Stromdichte : 280 A/m2, Versuchsdauer 30 h, Die Versuche wurden in einem Bad aus Plexyglass mit einem Fassungsvermögen von 5 1 Elektrolyt durchgefiihrt. Die fur die Experimente eingesetzten Anoden wurden von der Firma Sarkuysan Gmbh erhalten. Als Kathode karnen Edelstahlbleche zum Einsatz, deren Rückseiten bzw. Rander mit PVC-Klebebant abgedeckt waren. Die Elektrolytzirkulation wurde mittels eine Schlauchpumpe über Ein -und Auslaufkasten realisiet. Die Inhibitörzugabe erfolgte mittels eine Peristaltikpumpe. Als Referanselektrode diente Kupferdraht (99,999% Cu) in einer Luggin-Kapillare, deren Spitze sich in einem Abstand von maximal 1 mm von der Anode -bzw. Kathode befand. Die Registierung der Polarisationswerte bzw. der Zellenspannung erfolgte über einen x-t Schreiber. Als Stromquelle stand einem Potantio-Galvano-Redresör zur Verfugung. Der Strom wurde am Voltmeter über einen Shunt abgelesen und mittels eines x-t Schreiber registriert. Nach dem Herausholen wurde die Kathode sorgfaltig mit destiliertem Wasser gewaschen und mit Hilfe von Athylalkhol entwassert. Danach wurde die Oberflâche visuel beobachtet, fotografiert und mittels REM gepriift. Anhand von Literaturstudiun und Grundlagenuntersuchungen wurde festgestellt, daB nur eine Kombination von Leim und Thioharnstoff eine ausreichende inhibirende Wirkung besitzen. Dementsprechend kamen beide Inhibitoren zuerst getrennt und dann gemeinsam zum Einsatz. Zum Erstellen eines objektiven Kriteriums zur Beurteilung der Kathodenoberflâche wurdenzuerst mehrmals ohne Zusatze die Kupferraffinationselektrolyse bei O.g. Bedingungen durchgefuhrt. Dadurch konnte auch das Experimentssystem reproducer -bzw. wiederholbar eingestellt werden. Dasdabei erhaltene Kupferblech (Abb. 5.1 in S. 31= Şekil 5.1)diente als ein MaBstab fur bei anderen Bedingungen produzierten Kupferblechen. Danach erfolgte die Variation des Leim -und Thioharhstoffzusatzes. Daraus ist ersichtlich, daB eine Verringerung der Kathodenrauhigkeit mit steigendem Leimzusatz eintritt und bei einem einzelnen Leimzusatz vom 80-100 g/tcu optimal ist, wobei die Oberflâche feinfaseriges, feldorientiertes Gefuge besitzt, um eine kompaktere und geringere Rauhigkeit besitzende Kupferoberflâche zu erhalten, obwohl ab einen Leimzusatz vom 150 g/tcu an der Oberflâche der Anfang der Rifîbildung eintritt. Die Kathodenpolarisation steigt mit Erhöhung des Leimzusatzes sehr gering an und die Polarisationssteigerung in ersten Stunden noch groBer als sonst. Trotz dieser Beobachtung kann man annehmen, daB die Steigerung der Kathodenpolarisation vernachlaBigbar ist und der Mittelwert des Polarisationsverlaufes gebildet werden kann. Âhnliche systematische Untersuchungen wurden bei Variationen des Thioharnstoffgehaltes durchgefuhrt. Wahrend ein Leimzusatz vom 80-100 g/tc“ ausreichend war, konnte bis 150 g/tCu-Thioharnstoff nicht zufriedenstellende Rauchkeit besitzender Kathodenoberflâche herstellen. Trotzdem waren die durch die Thioharnstoffzugabe hergestellten Kathodenoberflâchen glânzender als Kathoden, die in einem leimhaltigen Elektrolyten hergestellt werden. Die REM-Aufhahmen von diesen Kupferblechen zeigen, daB durch die Thioharnstoffzugabe die Wachstum den Kristallen noch abgerundeter und schichtformiger geworden ist. Wahrend die Kathodenpolarisation mit Erhöhung des Leimzusatzes geringer ansteigt, wird der Polarisationsverlauf beim Thioharnstoffgehaltes zweistufig,d.h. in den ersten Stunden wird die kathodische Polarisation erheblich XIelektropositiver und erreicht ein Maximum und nimmt nach etwa 4-5 Stunden ab. Dadurch wird das Polarisationniveau fast âhnlich wie das Anfangsniveau. AnschlieBend erfolgte die Kombination von beiden Zusatzen. Es wurde 80 g Leim und 100 g Thioharnstoff7t je Kathodenkupfer im Elektrolyt zugesetzt. Diese Kombination von Leim und Thioharnstoff hat sich fur die Kupferelektrolyse bei einer Stromdichte von 280 A/m2 als günstig erwiesen. Die ermöglichte eine kompakte, glânzende und glatte Kathodenoberflâche und die Kathodenpolarisation nahm einen elektropositiveren Wert als die Polarisation,an die in inhibitorfreien Elektrolyten gemessen wurden. Es wurde auch der EinfluB des Chlorionengehaltes der Elektrolyten auf die Oberflâchenbeschaffenheit und die Qualitat des Kathodenkupfers untersucht. In dieser Serie wurde festgestellt, daB durch die Chlorionen eine kompakte, glânzende Kathodenoberflâche auch zu schafFen ist. Der Chlorgehalt wirkte âhnlich wie bei Leim und sogar sehr geringe Konzentrationen von Chlorionen in Elektrolyten (< 50 mg/1) können eine Mischung von FI und Ud-Typ Kupferkristallisation an der Kathode ermöglichen. In einem 30 mg/1 CI”- haltigem Elektrolyt mit Zugabe vom 80 g Leim -und lOOg Thioharnstoff je ton Kathodenkupfer können eine knospen- und streifenfreie Kathodenoberflâche erhalten werden. Xll

Benzer Tezler

  1. Tez No

    606174

    Suyun elektroliz ile hidrojen elde edilmesinde bakır ftalosiyanin kompleksinin paslanmaz çelik elektrotlar üzerine etkisinin araştırılması

    Investigation of the effect of copper phthalocyanine complex on stainless steel electrodes in hydrogen production from water by electrolysis

    ALİ ERDEM ÇETİNKAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    KimyaFırat Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SİNAN SAYDAM

  2. Tez No

    142604

    Yüksek akım yoğunluklarında bakır refinasyon elektrolizi

    Copper rafination electrolysis at high current densities

    BURAK AKSOYLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2003

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CÜNEYT ARSLAN

  3. Tez No

    295703

    Yeni bir metal - metal oksit - elektrolit diyot eldesi

    Obtaınıng a new metal - metal oxide - electrolyte dıode

    BEHİYE ŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Kimya MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SEYFETTİN ERTURAN

  4. Tez No

    858804

    TiB2 coating on different substrates via dual process:CA-PDV and CRTD-Bor

    Farklı malzemeler üzerinde çift işlem (KA-FBB, KRTD-Bor) ile TiB2 kaplamasının elde edilmesi

    MEHRAN KARIMZADEHKHOEI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLDEM KARTAL ŞİRELİ

    PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN

  5. Tez No

    360857

    E-atıkların liçinden elde edilen çözeltilerden bakırın elektroliz ve çöktürme ile kazanımı

    The recovery of copper from leach solutions derived from e-waste by precipitation and electrolysis

    ARMAN EHSANİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Maden Mühendisliği ve MadencilikKaradeniz Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HACI DEVECİ

Geri Dön