Analysis of the composition and morphology of products of the anodic dissolution of Cu2S

• Autorzy: Burzyńska L. , Żabiński P.

Warianty tytułu

PL

Analiza składu i morfologii produktów anodowego roztwarzania Cu2S

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The anodic dissolution of copper (I) sulphide in an electrolyte with a composition similar to that of refining electrolyte leads after a sometime to a potential jump. Any of the following may bring about the occurrence of the potential jump: crystallisation of CuSO4 within anode pores, the appearance of copper hydroxides, the appearance of an extremely slowly dissolving CuS layer on the surface of the sulphide, or the presence of elemental sulphur which blocks the anodic reactions. The composition and morphology of the products of the electrolysis of powder and solid anodes dissolved by applying a current with an anodic density ranging between 100 and 500 A/m2 has been investigated. The phase composition of the surface layers of powder granules was examined by means of X-ray analysis, mass spectroscopy, and linear micro-X-ray analysis. The topography of Cu2S granule surface before and after dissolution was observed in polarised light and also by using a scanning microscope or an atomic force microscope (AFM). Changes were observed in the chemical and phase composition of the surface layers of powder granules. Instrumental methods were applied in order to determine the presence of copper (II) sulphide and elemental sulphur. Copper (II) sulphide (CuS) constitutes the dominant phase. Elemental sulphur is present in small quantities, difficult to detect. No traces of hydratcd CuSO4 or copper hydroxides were detected. Changes in phase composition arc accompanied by changes in surface topography, i.e. the surface undergoes distinct development. Fractures along the boundaries of sulphide crystals appear, and they make it possible for the electrolyte to penetrate within the material.

PL

Anodowe roztwarzanie siarczku miedzi (I). w elektrolicie o składzie zbliżonym do stosowanego w elektrorafinacji miedzi, prowadzi po pewnym czasie do wystąpienia skoku potencjału. Powodem wystąpienia skoku potencjału mogą być: krystalizacja CuSO4 wewnątrz porów anody, pojawienie się na powierzchni siarczku warstewki wodorotlenków miedzi, warstewki roztwarzającego się bardzo wolno CuS lub obecność siarki elementarnej blokującej reakcje anodowe. Badano skład oraz morfologię produktów elektrolizy anod proszkowych i litych roztwarzanych prądem o anodowej gęstości pomiędzy 100 a 500 A/m2. Skład fazowy warstewek powierzchniowych ziaren proszku badano za pomocą analizy rentgenowskiej, spektroskopii masowej oraz mikrorentgenowskiej analizy po linii. Topografię powierzchni ziaren Cu2S przed i po roztwarzaniu obserwowano w świetle spolaryzowanym oraz za pomocą mikroskopu scanningowego i mikroskopu sił atomowych (AFM). Stwierdzono zmiany składu chemicznego oraz fazowego warstw powierzchniowych ziaren proszku. Metodami instrumentalnymi stwierdzono obecność siarczku miedzi (II) oraz siarkę elementarną. Siarczek miedzi (II) (CuS) stanowi fazę dominującą. Siarka elementarna występuje w niewielkich, trudnych do wykrycia ilościach. Nic stwierdzono obecności wykrystalizowanego, uwodnionego CuSO4 ani wodorotlenków miedzi. Zmianom składu fazowego towarzyszą zmiany topografii powierzchni - następuje jej wyraźne rozwinięcie. Pojawiają się pęknięcia wzdłuż granic kryształów siarczku umożliwiające penetrację elektrolitu w głąb materiału.

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2000
• Tom: Vol. 45, iss. 3
• Strony: 287--302
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., fot., rys., wzory

Twórcy

autor

Burzyńska L.

• Wydział Metali Nieżelaznych, Zakład Chemii Fizycznej i Elektrochemii AGH, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

autor

Żabiński P.

• Wydział Metali Nieżelaznych, Zakład Chemii Fizycznej i Elektrochemii AGH, 30-059 Kraków, Al. Mickiewicza 30

Bibliografia

• [1] E. Marchese patent niemiecki 22.429 (1882).
• [2] F. Habashi, N. Torres-Acuna, The Anodic Dissolution of Copper (I) Sulfide and the Direct Recovery of Copper and Elementar Sulfur from White Metal. Trans. AIME. 242, 780-787 (1968).
• [3] P. Brennet, S. Jafferali, J. Vanseveren, J. Verecken, R. Winard, Study of the Mechanism of Anodic Dissolution of Cu2S. Met. Trans. 5, 127-134 (1974).
• [4] D.J. McKay, The Direct Electrorefining of Copper Matte. Journal of Metallurgy 3, 44-48 (1993).
• [5] M. H. Mao, E. Peters, Direct Electrorefining of Cuprous Sulphide - Based Particulate Anodes. Can. Met. Q 22, 437-446 (1983).
• [6] F. K. Crundwell, The Influence of the Electronic Structure of the Solids on the Anodic Dissolution and Leaching of Semiconducting Sulphide Minerals. Hydrometallurgy 21 (1988).
• [7] E. Hillrichs, R. Bertram, Anodic Dissolution of Copper Sulphides in Sulphuric Acid Solution I. The Anodic Dissolution of Cu2_xS. Hydrometallurgy 11 181 (1983).
• [8] E. Hillrichs, R. Bertram, Anodic Dissolution of Copper Sulphides in Sulphuric Acid Solution II. The Anodic Dissolution of CuS. Hydrometallurgy 11, 195-207 (1983).
• [9] E. Ghali, B. Dandapani, A. Lewen Stam. Electrodissolution of Synthetic Covellite in Hydrochloric Acid. J. Applied Electrochem 12 (1982).
• [10] M. Hojo, E. Peters, Direct Electrorefining of Chalcocite. Proceedings of the 5th Australian Electrochemical Conference. 345-364 August 1980.
• [11] D. J. MacKinnon, Fluidised Bed Anodic Dissolution of Chalcocite. Hydrometallurgy. I. 241-257 (1976).
• [12] F. Habashi, Principles of extractive metallurgy. 1. General principles. Gordon and Breach Science Publishers Inc 151, 1969.
• [13] L. Burzyńska, P. Żabiński, Anodic Dissolution of copper(I) sulfide. Physicochemical Problems of Mineral Processing. XXXV Symposium. 11-28 (1998).
• [14] L. Burzyńska, P. Żabiński, A. Kowal, Application of AFM microscopy for surface topography analysis of copper(I) sulfide during anodic dissolution. Physicochemical Problems of Mineral Processing 42, 215-226 (1998).
• [15] D. Sarid, Scanning Force Microscopy with Applications to Electric. Magnetic and Atomic Forces. Oxford University Press, New York 1994.
• [16] D. A. Bonnell, Scanning Tunneling Microscopy and Spectroscopy: Theory. Techniques and Applications. VCH Publishers. Inc., New York 1993.
• [17] J. A. DeRose, T. Thundat, L.A, Nagahara, S. M. Lindsay, Gold grown expitaxially on mica: conditions for large area flat faces. Surface Science 256, 102 (1991).