Kupferelektrolyse

Der größte Teil des Primärkupfers der Welt stammt aus Erzen, in denen Kupfer als Sulfidmineral vorhanden ist. Diese Erze enthalten typischerweise weniger als 2 % Kupfer. Die wichtigsten Kupfererzvorkommen befinden sich in Chile, den Vereinigten Staaten, Kanada, Peru, Sambia, der Demokratischen Republik Kongo und Russland.

Die Gewinnung des Kupfers erfolgt in drei Stufen: Konzentration des Erzes (Flotation), Umwandlung der Sulfide und anderer Kupferverbindungen in Kupfer (Rösten von Kupfersulfiderzen, Laugung, bakterielle Methode) und Reinigung des Kupfers (Elektrolyse). Nach der Umwandlung in 98-prozentiges Kupfer wird das Produkt als Blisterkupfer bezeichnet. Es wird durch thermische und chemische Behandlungen in eine Anode umgewandelt. Die 99 % reinen Kupferanoden werden der Elektro-Raffinerie zugeführt. Die Anoden werden in eine wässrige Lösung aus 3- bis 4-prozentigem Kupfersulfat und 10- bis 16-prozentiger Schwefelsäure gegeben.

Kupferelektrolyse

Kupfersulfat (CuSO₄) löst sich leicht in Wasser auf. Da es ein Elektrolyt ist, spaltet es sich in Cu²⁺-Ionen (Kation) und SO₄^2--Ionen (Anion) auf und bewegt sich frei in der Lösung. Wenn zwei Kupferelektroden in diese Lösung eingetaucht werden, wird das Cu²⁺ (Kation) zur Kathode hin angezogen. Beim Erreichen der Kathode nimmt jedes Cu²⁺-Ion Elektronen von der Kathode auf und wird zu neutralen Kupferatomen. Gleichsam bewegen sich die SO₄^2--Ionen (Anionen) in Richtung Anode, wo sie zwei Elektronen abgeben und SO₄-Radikale werden, aber da das SO₄-Radikal im elektrisch neutralen Zustand nicht existieren kann, greift es die Kupferanode an und bildet Kupfersulfat CuSO₄. Bei der Elektrolyse von Kupfersulfat mit Kupferelektroden sammelt sich Kupfer an der Kathode an, während die gleiche Menge Kupfer von der Anode entfernt wird.

Apparate und verfahrenstechnische Ausrüstung von GAB Neumann

Um die Kupferelektrolyse zu optimieren und die Kristallisation von Kupfersulfat zu verhindern, muss die Lösung aus 3- bis 4-prozentigem Kupfersulfat und 10- bis 16-prozentiger Schwefelsäurelösung auf einer bestimmten Temperatur gehalten werden. GAB Neumann liefert Ringnut- oder Block-Wärmetauscher an kupferproduzierende Unternehmen.

Zugehörige Produkte:

Graphit-Blockwärmetauscher

Graphit-Ringnut-Waermetauscher

Spezial-Waermetauscher