Le principe du raffinage électrolytique du cuivre repose sur l'exploitation de la différence de potentiel d'électrode standard des métaux pour assurer leur purification au sein d'une cellule électrolytique spécialement conçue. Cette cellule est généralement une cuve rectangulaire en béton revêtue d'un matériau résistant à la corrosion, ses dimensions dépendant de l'échelle de production. À l'intérieur, les anodes et les cathodes sont disposées de manière ordonnée.

Fonctionnement coordonné de l'équipement et principes de fonctionnement :

Système d'électrodes : Une plaque de cuivre brut sert d'anode et est suspendue d'un côté de la cellule électrolytique, tandis qu'une fine feuille de cuivre pur sert de cathode et est suspendue du côté opposé. L'anode et la cathode sont disposées alternativement, avec un espacement d'environ 50 à 100 mm. Lors de la mise sous tension, une réaction d'oxydation se produit à l'anode, dissolvant le cuivre et les éléments plus chargés négativement, tels que le zinc et le fer, dans l'électrolyte. Les métaux précieux, comme l'or et l'argent, restent insolubles et se déposent sous forme de boues anodiques dans une zone de collecte conique spécialement conçue à cet effet, au fond de la cellule. Ils y sont périodiquement récupérés.

Système de circulation de l'électrolyte : L'électrolyte est une solution de sulfate de cuivre acidifiée à l'acide sulfurique. Par le tube d'entrée situé au bas de la cellule et l'orifice de trop-plein en haut, l'électrolyte circule en continu à un débit de 0,5 à 2 L/min par cellule, maintenant ainsi une concentration uniforme en ions cuivre et évacuant la chaleur de Joule et la chaleur de réaction. Un élément chauffant externe et une pompe de circulation sont installés dans les cellules électrolytiques afin de maintenir la température de l'électrolyte entre 55 et 65 °C, améliorant ainsi la vitesse de diffusion des ions cuivre et le rendement faradique.

Conductivité et gestion des électrodes : Les cellules électrolytiques sont connectées en série ou en parallèle par des barres omnibus en cuivre. Un redresseur fournit une alimentation basse tension et haute intensité (environ 0,2 à 0,4 V par cellule, densité de courant de 200 à 300 A/m²). Pour éviter l'adhérence des boues anodiques à la cathode, les cellules sont souvent équipées de dispositifs de vibration des électrodes ou d'unités de décapage automatique.

Résultat final : Dans les cellules électrolytiques, le cuivre électrolytique d’une pureté ≥ 99,99 % se dépose préférentiellement à la cathode, tandis que les impuretés restent dans les boues anodiques ou l’électrolyte. Le système complet assure une purification efficace du cuivre et une récupération intégrale des métaux précieux grâce à un contrôle précis du courant, de la température et du débit de circulation.