La cellule électrolytique de cuivre est l'équipement central du procédé d'affinage du cuivre. Elle purifie le cuivre brut en cuivre cathodique de haute pureté grâce à des principes électrochimiques. La haute efficacité de ce procédé repose sur la conception précise et le fonctionnement coordonné de ses cinq structures clés.

Tout d'abord, le corps de la cellule constitue la base physique de l'ensemble du système. Ce récipient résistant aux acides et isolant abrite le système réactionnel interne. Les cellules modernes sont majoritairement construites en béton polymère, ce qui garantit leur stabilité et leur durabilité dans des environnements à haute température et fortement acides.

L'anode et la cathode, situées à l'intérieur de la cellule, sont le siège de la transformation chimique. L'anode est coulée à partir de cuivre brut. Sous l'effet du courant électrique, le cuivre et les impuretés actives se dissolvent sélectivement dans la solution ; les métaux précieux insolubles, etc., précipitent sous forme de boue anodique. La cathode, généralement constituée d'une feuille de titane, permet aux ions cuivre pur de gagner des électrons et de précipiter pour former le produit final : une plaque de cuivre électrolytique brillante, semblable à un miroir.

Le milieu reliant l'anode et la cathode est l'électrolyte, principalement une solution chaude de sulfate de cuivre et d'acide sulfurique. Il sert non seulement de canal de migration pour les ions, mais sa composition, sa température et sa circulation constantes sont également cruciales pour garantir une qualité uniforme du cuivre cathodique et une production continue. Un système de circulation dédié le purifie et le régénère en permanence.

Un système conducteur invisible assure le fonctionnement de l'ensemble du système. Une barre omnibus en cuivre massif, des plaques conductrices intercellulaires et des tiges conductrices sur les électrodes constituent un réseau de courant à faible résistance. Il distribue avec précision et régularité le courant continu à chaque anode et cathode.

En résumé, la cellule électrolytique de cuivre est un système complexe intégrant des principes d'ingénierie électrique, chimique et mécanique. Dès l'injection d'énergie électrique dans le système conducteur, le courant circule successivement à travers l'anode, l'électrolyte et la cathode, entraînant la migration directionnelle des ions cuivre de l'anode grossière vers la cathode pure, jusqu'à la sublimation du cuivre.