ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», Норильск, Россия:

Д. Д. Новикова, главный специалист Центра инженерного сопровождения производства, эл. почта: cisp@nornik.ru
Е. В. Шульга, начальник лаборатории Центра инженерного сопровождения производства, канд. техн. наук, эл. почта: shulgaev@nornik.ru
А. С. Рендов, главный инженер цеха электролиза меди Медного завода, эл. почта: rendovas@nornik.ru
В. А. Новосельцев, главный специалист Научно-технического управления, эл. почта: Novoseltsevva@nornik.ru

Технологией электрорафинирования меди, применяемой в ЗФ ПАО «ГМК «Норильский никель», предусмотрено использование различных поверхностно-активных веществ (ПАВ): мездрового клея в качестве коллоидной добавки, способствующей выравниванию поверхности катода и препятствующей дендритообразованию, а также тиомочевины, обеспечивающей образование пластичных катодных осадков. Исследования проводили с учетом действующих в цехе электролиза меди Медного завода норм расхода ПАВ. Для оценки физических свойств катодной меди (пластичности, способности к рекристаллизации при термической обработке) в соответствии с требованиями стандарта Лондонской биржи металлов (The London Metal Exchange, LME) при тестировании образцов применяют показатель удлинения медной спирали — SEN (Spiral Elongation Number). Известно, что пластичность электролитного осадка напрямую зависит от размера его кристаллов и количества примесей в его составе. В рамках данной работы проведены лабораторные исследования, показавшие, что при увеличении концентрации тиомочевины в медном никельсодержащем электролите происходит уменьшение среднего размера кристаллов медного электролитного осадка. Определена зависимость уменьшения среднего размера кристаллов медного катодного осадка от продолжительности его наращивания. В ходе исследований отмечена динамика увеличения концентрации тиомочевины в товарном электролите в зависимости от продолжительности наращивания медных катодов. Установлена прямая зависимость увеличения содержания серы и ряда примесных компонентов в медных катодах от концентрации тиомочевины в медном электролите. На основании результатов исследований определены зависимости между концентрацией тиомочевины в электролите электрорафинирования меди, размером кристаллов катодного осадка, примесных компонентов и физико-механическими характеристиками медных катодов.

1. Левин А. И. Теоретические основы электрохимии. — М. : Металлургиздат, 1963. — 432 с.
2. Тарасов А. В. Производство цветных металлов и сплавов : справочник : в 3 т. Т. 1. Общие вопросы металлургии. — М. : Металлургия, 2001. — 344 с.
3. Баймаков Ю. В., Журин А. И. Электролиз в гидрометаллургии. — М. : Металлургиздат, 1963. — 616 с.
4. Ротинян А. Л., Тихонов К. И., Шонина И. А. Теоретическая электрохимия / под ред. А. Л. Ротиняна. — Л. : Химия, 1981. — 424 с.
5. Вольхин А. И., Елисеев Е. И., Жуков В. П., Смирнов Б. Н. Анодная и катодная медь / под ред. Смирнова Б. Н. — Челябинск : Южно-Уральское книжное издательство, 2001. — 431 с.
6. Mubarok Z., Filzwieser I., Paschen P. Dendritic Cathode Grown during cooper Electrorefining in the Presence of Solid Particles // Erzmetall. 2005. Vol. 58. No. 6. P. 315.
7. Антропов Л. И. Влияние тиомочевины на электрокристаллизацию меди // Журнал прикладной химии. 1954. Т. XXVII, № 1. С. 55–63.
8. Горелик С. С., Добаткин С. В., Капуткина Л. М. Рекристаллизация металлов и сплавов. — М. : МИСиС, 2005. — 432 с.
9. Демин И. П., Рудой В. М., Останин Н. И., Плеханов К. А. Анализ путей попадания примесей в катодную медь в практике электролитического рафинирования // Цветные металлы. 2002. № 5. С. 23–28.
10. Демин И. П. Скрытые механизмы аккумулирования примесей катодным осадком при электролитическом рафинировании меди : дис. … канд. хим. наук. — Екатеринбург : УПИ, 2008.
11. Далдынбай А., Нефедов А. Н., Нурманова Р. А., Наурызбаев М. К. Изучение влияния поверхностно-активных веществ на начальную стадию электроосаждения меди // Химический вестник Казахского национального университета. 2017. № 4. С. 13–19.
12. Sekar R. Structural and morphological characteristics of nanocrystalline copper electrodeposits from acid sulphate electrolytes // The International Journal of Surface Engineering and Coatings. 2015. Vol. 93, Iss. 5. P. 255–261.
13. Grujicic D., Pesic B. Electrodeposition of copper the nucleation mechanisms // Electrochimica Acta. 2002. Vol. 47, Iss. 18. P. 2901–2912.
14. Stelter M., Bombach H. Process Optimization in copper Electrorefining // Advanced Engineering Materials. 2004. Vol. 6. P. 558–562.
15. Yuryev A. I., Bolshakova O. V., Karpushova D. D. Dependence of physical properties of copper cathode on the concentration of surfactant in the electrolyte, which evens the surface of the catode // XVI international conference surface forces. Book of abstracts. Kazan, Russia, 2018. P. 98.
16. Салимжанова Е. В., Девочкин А. И., Юдин Е. В., Карпушова Д. Д. Разработка и внедрение технических решений, обеспечивающих соответствие качества катодной меди ЗФ требованиям Лондонской биржи металлов // Цветные металлы. 2018. № 6. С. 44–51.

17. Юрьев А. И., Золоторева Е. В., Карпушова Д. Д., Носова О. В. Исследование влияния состава электролита на свойства катодной меди, полученной в процессе электрорафинирования // Научный вестник Арктики. 2018. № 3. С. 24–30.
18. BS EN 12893–2000. Медь и медные сплавы. Определение числа удлинения спирали. — Опубл. 01.05.2020.
19. ГОСТ 859–2014. Медь. Марки. — Введ. 01.03.2002.
20. Leuprecht G. Spiral elongation number and AR-value of copper rod in correlation to cathode quality / ISA process users conference. Hitachi (Japan). 2004.
21. Козлов С. Л., Юдин Е. В. Улучшение физико-механических характеристик катодной меди // Цветные металлы. 2013. № 6. С. 73–78.
22. Шиврин Г. Н. и др. Проблемы электролиза меди и никеля. — Рязань : Голос губернии, 2011. — С. 25–54.
23. Gerlach J., Ziber H., Pawlek F. Возможности применения органических добавок (в электролит) при электролитическом рафинировании меди. Экспресс-информация // Цветная металлургия. 1968. № 3. С. 8–11.
24. Gómez H., Lizama H., Suárez C., Valenzuela A. Effect of thiourea concentration on the electrochemical behavior of gold and copper electrodes in presence and absence of Cu(II) ions // J. Chil. Chem. Soc. 2009. Vol. 54. P. 439–444.
25. Safizaden F. Monitoring deposit properties and passivation of impure copper anodes by electrochemical noise measurements : présentée à la Faculté des études supérieures de l’Université Laval dans le cadre du programme de doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie pour l’obtention du grade de de Philosophiae doctor (Ph.D.). — Québec, 2011. — 258 p.