Influence of Gelatin on Deposit Morphology During Copper Electrorefining Using Scaled Industrial Cells

Abstract

This paper discusses the effect of Gelatin (G) on cathode quality during copper electrorefining. Binary system Gelatin-Chloride ions (G-Cl-) and ternary system Thiourea-Gelatin-Chloride ions (TU-G-Cl-) have been investigated using scaled industrial cells and laboratory cells. Concentration of Clwas 40 mg L-1 and temperature 65 °C. In the pilot plant, current densities ranged between 200 and 400 A m-2, Gelatin concentration from 50 to 300 grams per ton of copper produced (g t^-1) and Thiourea from 20 to 60 g t^-1. Gelatin influences the polarization curves, the deposit morphology (roughness and nodule formation), the crystal structure (columnar or pyramidal) and the copper grain type (round or field oriented). Addition of Gelatin increases cathodic polarization but does not always lead to nodule formation. For the binary system, the cathode surface smoothness is acceptable but edge quality deteriorates as current density increases. In the ternary TU-G-Cl- system, surface smoothness and edge quality are greatly improved while copper growth structure is modified to produce a dense cathodic deposit. However, nodules, dendrites and big porosities appear randomly if G/TU ratio is not appropriate. The best cathodes were obtained when this ratio was higher than 0.8 but lower than 1.7.

Cet article traite de l’influence de la Gélatine (G) lors de l’électroraffinage du cuivre. Le système binaire Gelatin-ions chlore (G-Cl-) ainsi que le système ternaire Thiourée-Gélatine-ions chlore (TUG- Cl-) ont été étudiés en utilisant des cellules industrielles réduites et des cellules de laboratoire. La concentration des ions Cl- est 40 mg L-1 et la température 65 °C. Dans les cellules pilotes, la densité de courant varie de 200 à 400 A m-2. La concentration en Gélatine varie de 50 à 300 grammes par tonne de cuivre produite (g t^-1) et celle de la Thiourée de 20 à 60 g t^-1. La teneur en Gélatine influence la courbe de polarisation, la morphologie du dépôt (rugosité et nodulation), la structure des cristaux (colonnaire et pyramidale) et la structure des grains de cuivre (round ou orienté). L’addition de Gélatine augmente la polarisation cathodique mais ne conduit pas forcément à la nodulation. Pour le système binaire, la qualité de la surface des cathodes est acceptable quoique les bords se détériorent avec l’augmentation de la densité de courant. Dans le système ternaire, la finesse de la surface et la qualité des bords sont grandement améliorées. La structure de croissance du cuivre est également modifiée et assure un dépôt dense. Cependant, des nodules, des dendrites et de grosses porosités apparaissent lorsque le rapport G/TU n’est pas approprié. Les meilleures cathodes ont été obtenues lorsque ce rapport est plus grand que 0.8 mais inférieur à 1.7