Une cellule électrolytique est l'élément central d'un système de raffinage électrolytique. Elle est généralement constituée de matériaux résistants à la corrosion (comme du béton revêtu de plastique ou de fibre de verre) et contient une solution électrolytique. Les plaques d'anode et de cathode sont disposées de manière ordonnée.

Fonctions principales :

1. Création d'un environnement de réaction électrochimique : Une cellule électrolytique est un récipient, ouvert ou fermé, rempli d'une solution électrolytique (généralement un mélange de sulfate de cuivre et d'acide sulfurique), créant ainsi l'environnement chimique nécessaire à la dissolution et à la précipitation du cuivre.

2. Purification électrolytique du cuivre :

Processus anodique : Lorsqu'un courant continu est appliqué, le cuivre de la plaque d'anode (en cuivre brut) subit une réaction d'oxydation. Il perd des électrons et se dissout dans l'électrolyte sous forme d'ions cuivre (Cu²⁺).

Processus cathodique : Les ions cuivre présents dans l'électrolyte captent des électrons sur la plaque de cathode (généralement une plaque de départ en cuivre pur ou une plaque de base en acier inoxydable), ce qui réduit et dépose du cuivre électrolytique de haute pureté.

3. Séparation des impuretés :

* Purification de l'électrolyte : Les impuretés métalliques plus réactives que le cuivre (comme le fer et le zinc) pénètrent dans l'électrolyte avec les ions cuivre, mais ne se déposent pas à la cathode. Elles s'accumulent en solution et sont éliminées par purification ultérieure.

* Formation de boues anodiques : Les impuretés moins réactives que le cuivre (comme l'or, l'argent et le plomb) ne se dissolvent pas et adhèrent à la surface de l'anode ou au fond de la cuve sous forme de précipités solides, formant des « boues anodiques » qui peuvent servir de matière première pour la récupération des métaux précieux.

Points complémentaires :

* Continuité de la production : Les cellules électrolytiques sont généralement connectées en série ou en parallèle pour former des ateliers d'électrolyse à grande échelle, permettant une production continue à grande échelle.

* Consommation et efficacité énergétiques : La conception et les conditions de fonctionnement de la cellule électrolytique (comme la densité de courant, la température et la circulation de l'électrolyte) influent directement sur la consommation d'énergie et l'efficacité de la récupération du cuivre. * Protection de l'environnement et sécurité : Les systèmes de cellules électrolytiques modernes sont équipés de systèmes de ventilation, de traitement des eaux usées et de dispositifs de contrôle automatisés afin de réduire les émissions de gaz nocifs (tels que les brouillards acides) et d'assurer la sécurité de la production.