خلوص کاتدهای مس

مقدمه

به طور کلی، کاتد مس، محصول و خروجی اصلی فرآیند تولید مس است. مس کاتدی کاربردهای بسیار متنوع و وسیعی دارد، از جمله کاربردهای کاتد مس می‌توان به کاربرد آن در صنایع الکتریکی و الکترونیکی مس، صنایع هوا-فضا، صنایع ساختمانی و مصارف صنعتی، اشاره کرد.

ما در ادامه این مقاله تخصصی، قصد داریم تا در خصوص خلوص کاتدهای مس، از جمله ناخالصی‌های آن و میزان خلوص کاتدهای الکترو وینینگ و کاتدهای حاصل از پالایش الکترولیتی، توضیحاتی را ارائه دهیم.

خلوص کاتد

خلوص کاتدهای الکترو وینینگ (99/9-99/75 درصد مس)، نسبت به کاتدهای حاصل از پالایش الکترولیتی کمتر است (99/99 درصد مس یا کم‌تر از 0/004 درصد ناخالصی فلزی)، اما کاتدهای الکترو وینینگ برای تمام مصارف غیر الکتریکی مناسب هستند. سرب یک ناخالصی است که به سختی می‌توان درصد آن را پایین آورد؛ زیرا در آندها وجود دارد. سرب تاثیری زیان‌بخش بر مشخصه‌های آب‌کاری سیستم مسی دارد و به همین دلیل مشکل کیفی جدی در کاتدهای الکترو وینیگ به شمار می‌رود.

بیشتر ناخالصی‌های کاتد به دلیل جذب مواد جامد است که می‌تواند ناشی از تصفیه ناتمام محلول انحلال و محصولات خوردگی (سولفات سرب جامد یا اکسید سرب) ناشی از آند سربی باشد. تشکیل گاز اکسیژن در آند شرایط متلاطمی در سلول‌های الکترو وینیگ به وجود می‌آورد که باعث می‌شود ذرات جامد به سطح کاتد (جایی که احتمال عمل زیاد است) برسند؛ بنابراین لازم است تا حد امکان ذرات جامد را از محصول حاصل از انحلال جدا کرد.

مهم‌ترین منبع ناخالصی‌ها در الکترو وینینگ، آند سربی است. سطح سرب اکسید می‌شود و یک لایه اکسیدی تقریبا غیر قابل حل تشکیل می‌دهد (PbO₂) اما این لایه تا حدی پوسته پوسته شده و بتدریج بسوی کاتد کشیده می‌شود و بر آن می‌نشیند. برای به حداقل رساندن پوسته پوسته شدن و مقدار خوردگی آند استفاده از آلیاژ سرب با آنتیموان (16-15 درصد) یا با نقره (6-0/51 درصد) پیشنهاد می‌شود.

یک راه‌حل برای جلوگیری از انتقال سرب به کاتد این است که از آندهای زنگ نزن استفاده شود. فلزاتی که تحقیقات زیادی برای این منظور بر روی آنها انجام گرفته فلزات دیرگذارند(بویژه تیتانیوم) هستند که با لایه نازکی از فلزات نجیب پوشش داده شده‌اند. این لایه از این جهت اهمیت دارد که یک لایه اکسیدی نارسانا بر سطح لایه قبل ایجاد می‌کند؛ یعنی آنها را آندکاری می‌کند. طلا، پلاتین، ایریدیم، ردیم و روتینیم پوشش‌های مناسبی هستند. می‌توان سطح فلز دیرگداز اکسید شده را به وسیله خوراندن سایر کاتیون‌های فلزی به آن، به اندازه کافی رساننده کرد تا یک لایه نیمه رسانا تشکیل دهد.