Kupferraffination bezeichnet ein technisches Verfahren zur Gewinnung und Reinigung von Kupfer.
Kupfer-Erz wird in mehreren Schritten zu unreinem „Garkupfer“ reduziert, welches einen Reinheitsgrad von etwa 98,5 % besitzt. Diese Reinheit reicht jedoch insbesondere für die Elektroindustrie nicht aus, so dass eine weitere Aufbereitung - die elektrolytische Kupferraffination - erforderlich wird.
- Experiment # 1 - Elektrolytische Kupferraffination: Die Elektrolysezelle wird mit ca. 150 mL angesäuerter Kupfersulfatlösung befüllt, als "Garkupfer" Bronze oder die Kupfer-Chrom-Zirkonium-Elektrode als Anode geschaltet, als Kathoden können entweder Reinkupfer-Elektroden oder unserere Edelstahl-Elektroden verwendet werden. Die Elektrolyse wird bei einer Gleichspannung von 0,3 Volt durchgeführt. Das reine Kupfer scheidet sich an der Kathode ab, während alle unedleren Metallionen wie z. B. Zinn in Lösung bleiben, unterhalb der Anode sammeln sich die unlöslichen Edelmetalle als sog. Anodenschlamm.
Im industriellen Prozess hat der Anodenschlamm wg. der darin enthaltenen Edelmetalle einen hohen wirtschaftlichen Wert, i.d.R. reicht der Wert des Schlamms aus, um die Kosten für die großen Strommengen zu decken, die für den Betrieb des elektrolytischen Raffinationsprozesses erforderlich sind.
frei werdende Elektronen im Lösungsmedium
Mich würde interessieren, ob sich schon jemand die Mühe gemacht hat, zu berechnen wieviel Metallionen sich in der Lösung ablagern und wieviel Metallionen von einer Elektrode zur anderen wandern, wenn die Strommenge (z.B. As] bekannt ist?
Faradaysche Gesetze
Sofern die durchs Bad geflossene Ladung in Amperesekunden tatsächlich bekannt ist, gehen gemäß Michael Faraday pro As ca. 1 mg Kupferionen in Lösung.
"Tatsächlich" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Umwandlung von elektrischer Energie in chemische Energie nicht zu 100% erfolgt, sondern der tatsächliche energetische Wirkungsgrad durch gleichzeitige Wärmeabgabe an die Umgebung entsprechend niedriger anzusetzen ist. Geht man z. B. von einem Wirkungsgrad von 50% aus, reduziert sich die Kupfermenge entsprechend.