در چهل سال اخیر در صنعت مس تغییرات زیادی انجام شده است . تولید مس از روش های معمول گذشته به سمت تولید توسط  هیدرومتالوژی تغییر کرده است . این تغییرات بیشتر در جهت تولید مس با کیفیت بالا توسط الکترووینیگ  بوده . لازمه آن  تولید کاتد با کیفیت بالا از طریق تکنولوژِی قوی و استفاده از آندهای آلیاژ سرب مستحکم  می باشد . برای رسیدن به کاتد خوب باید الکترولیت و مخزن خانه آن کاملا کنترل گردد . این کنترل در حرکت به سمت جلو با استفاده از تکنولوژی روز دنیا میسر خواهد شد. در طراحی های جدید از سیستم های مخزن با محلول الکترولیت چرخشی استفاده شده است.  در این مقاله به بررسی و بحث در مورد ابزارآلات  و طراحی سیستم برای پیشرفت های آیند پرداخته شده است .

تکنولوژی فرایند تولید بوسیله الکترووینیگ  یک موقعیت منحصر به فردی به لحاظ تولید فلز با کیفیت بالا در مقیاس وسیع و هزینه قابل قبولی را دارد. از این روش می شود برای تولید روکش های مسی با خلوص و درخشندگی بالا برای صنایع ریزالکترونینگ و یا به صورت بلوک های کاتد مسی به عنوان مواد خام در صنایع استفاده می شود. لازمه فرایند الکتروونینگ دادن یک توان و انرژی اولیه در خلاف  فرایند تجزیه فلز می باشد . این مورد مربوط به علم شیمی می شود و درست همانند تغذیه باطری ها می باشد . این امر در تولید فلز پارامتر بسیار مهمی می باشد.

اهمیت تولید توسط الکترووینیگ  اززمان تولید در معدن پرتده آبی در آریزونا در سال 1968 افزایش پیدا کرد ، در طول این سالها ترکیب و محلول الکترووینیگ کاملتر شده است . تولید جهانی مس با استفاده از الکترووینیگ در سال های مختلف در شکل یک بررسی شده است . به وضوح مشخص است است که تولید در 15 سال با استفاده از ترکیب و محلول های استخراجی به سرعت افزایش یافته است . تولید توسط الکترووینیگ فقط 3 درصد از تولید جهانی رادر سال 1980 به خود اختصاص داده بود ولی در سال 2005  این رقم به 20 درصد کل تولید مس در جهان رسید است . واین نشان دهنده رشد در تولید مس به این روش در سال های نزدیک خواهد بود .

علت افزایش تولید به این روش سیالت صفحات ، انعطاف در تولید ، تنوع در انتخاب و اجراو هزینه کمتر نسبت به روش های معمول تولید مس می باشد. تولید توسط الکترووینینگ با استفاده از خوردگی لیچینگ و انحلال انتخابی و الکترووینینگ انجام می شود . در یک نگاه کلی بیشترین تولید مس تجاری از طریق گریندینگ ( ساییدن ) ، تغلیظ ( فلوتاسیون ) ، ذوب ( ترکیب با تبدیل کننده ها ، پلایش ، و تولید اسید ) و الکتروپلایش انجام می شود . این فرایند در سطح جهان معمول بوده و پایه و شالوده تولید مس در جهان می باشد .

پیشرفت های اخیر در تغلیظ سنگ معدن مس با استفاده از لیچینگ باعث شده تا فرایند الکترووینینگ مس کاملتر گردد. پیشرفت های اخیر شامل تکمیل  بیولیچینگ و تکنولوژی فشار لیچینگ علاوه بر بهبود عملکرد تکنولوژی لیچینگ می باشد. این قبیل پیشرفت ها باعث ثبات و حمایت از رشد تولید الکترووینیگ می شود چونکه سنک معدن مس یک ماده مهم برای تولید مس می باشد و به طورکلی استفاده از الکترووینینگ برای تولید از سنگ معدن مس می باشد.

روندها و گرایش های اخیر در تکنولوژی الکترووینیگ

در شکل یک افزایش تولید مس از طریق الکترووینینگ نشان داده شده و آن بخاطر بهبود و تغییر ات فزاینده در تکنولوژی الکترووینیگ می باشد. در حال حاضر در جدول 1 برخی از حوزه هایی که در آنها بهبودی حاصل شده نشان داده شده است که یکی از آنها به طور قطع تکنولوژی  مخزن خانه (tank house ) می باشد. اطلاعات موجود از دو مطالعه که توسط دونپورت و دیگران در طی سالهای 1999 تا 2007 انجام گرفته بر گرفته شده است . اطلاعات جمع آوری شده در سالهای 1998 تا 1999 با اطلاعات سالهای 2006تا 2007 مقایسه شده است. برخی از نمونه ها دارای خطا می باشد که این امر می تواند در نتیجه گیری کلی ایجاد مشکل نماید.

در الکترووینینگ مس ا کاتد فولاد ضد زنگ برای رسوب مس استفاده می شود ( 63 درصد درسال 1999 و 74 درصد در سال 2007 ) . در اصل ، در طراحی های جدید همه کاتد ها از نوع  فولاد ضد زنگ با تکنولوژی روبش خودکار می باشند. همچنین ، تقریبا همه صفحات لولهای شکا از جنس آند Pb-Ca-Sn می باشند . ( 83 درصد درسال 1999 و 94 درصد در سال 2007 ) .

کنترل فرایند متالورژیکی و ترکیب آندها همراه با کنترا مخزن خانه (tankhouse ) باعث افزایش طول عمر آندهای سربی می شود. از آنجایی که آندها به سرعت خورده نمی شوند در نتیجه کیفیت کاتدها با داشتن  ppm <3 سرب افزایش می یابد. در گزارش های جدید مقدار ppm <2 سرب و ppm <5 سولفور در کاتد گزارش شده که این مقدار نسبت به دهه های گذشته خیلی بهتر می باشد. کنترل فرایند ، اندها و کاتد باعث بهبودی دانسیته جریان و در نتیجه افزایش راندمان و رسیدن به بهره اقتصادی بیشتر می شود. در ادامه استفاده از سلول های بتون پلیمری افزایش یافته و درنتیجه هزینه تعمیر و نگهداری سلول را کاهش داده است. همه این تغییرات باعث پیشرفت در صنعت استخراج مس و رسیدن به بهروری بالاتر می شود .

 تکنولوژی های آینده

خیلی از تکنولوژهای جدید به افزایش و بهبود کارای الکترووینیگ مس کمک می کنند. و  باعث افزایش فزایند راندمان انرژی و بهبود کیفیت محیطی می شوند. برخی از این تکنولوژی ها شامل شیمی ، تجهیزات برتر و استفاده از فرایند ابتکاری بهتر باعث کاهش پتانسیل مصرفی می شوند

 کاهش انرژی مصرفی و برخورد محیطی

دوتا از مهمترین عوامل تاثیر گذار در تکنولوژی آیند الکترووینیگ ، انرژی مصرفی و برخورد محیطی (که  معلول نحوه عملکرد ما است ) می باشند . برخورد محیطی  با تولید در ارتباط  می باشد و برای پتانسیل کاری در هنگام تولید بسیار خطرناک می باشد ( ایجاد غبار اسید و سرب در هنگام تولید ) . هدف ما در آیند حذف اینگونه مواد خطر ناک و کاهش انرژی مصرفی ی باشد.

مشکل پتانسیل را باید در تکنولوژی ساخت و نوع آندهای مصفی جستجو کرد . از نفطه نظر انرژی و محیط استفاده از آندهای آلیاژ های سرب در این حوزه کاری  به صرفه می باشد . البته آندهای آلیاژ سرب نسبتا گران می باشند . این آندها در طول کار با ایجاد یک لایه خود محافظت کننده ، ساعت کاری بسیار خوبی را ببه ما می دهند . در نهایت استفاده از این آندها ، آندها اکسی شده و ورقه ورقه می شوند . و آن برای الکترووینینگ مس مضر می باشد. و باعث آلودگی کات خواهد شد . به علاوه سطح اکسید شده باعث  افزایش پتانسیل مصرفی در طی واکنش آزاد سازی اکسیژن می شود . که این مقدار تقریبا 30 درصد کل انژی مصرفی در فرایند الکترووینیگ مس می باشد

برای کاهش ارتباط محیط و انژی مصرفی در الکترووینینگ مس دو تکنولوژی رشد پیدا کرده اند . استفاده از آندهای جایگزین و یا تغییر واکنش آند . محتمل تر استفاده از آند جایگزین می باشد که در این رابطه از روکش تیتانیوم برای آندها استفاده شده است .این آندها با روکشهای اکسیدی  RuO2 or IrO2 روکش شده اند . مزیت این آندها کاهش انرژی (10-17 درصد ) مصرفی و حذف لودگی سرب و لجن سرب می باشد. اشکال این آندها هزینه بالای آنهادر مقابل طول عمر آنها می باشد . به تازگی از روکش های تیتانیومی استفاده شده است که طول عمر آندها در مخازن الکترووینیگ مس افزایش داده ولی هزینه اقتصادی آن به طور کامل مشخص نشده است .

تکنولوژی دیگری که برای کاهش انرژی مصرفی و برخورد محیطی مورد یررسی قرار گرفته استفاده از واکنش جایگزین برای آند می باشد . فعلا ، پی آمد تجزیه آب تولید اسید و اکسیژن کی باشد .این امر در بعضی  مواقع می تواند با ایجاد اکسید یون های آهن راه گریزی مناسبی باشد . واکنش آهن می تواند مصرف انرژی الکتریکی را تا 50درصد پتانسیل مصرفی کاهش دهد . رفع حبابهای گازی در سطح الکترولیت بسیار مهم می باشد که باعث رفع آلودگی و غبار اسید می شود .

اشکال استفاه از یون های اکسید آهن در الکترولیت افزایش سطح یون ها در الکترولیت و درنتیجه ناکارامدی جریان می باشد . اصلاح موثر یون های آهن و تولید اسید بستگی به لیچینگ و انحلال انتخابی دارد. و مهم سیان شیت در استفاده از اکسید آهن می باشد .

افزایش بهروری

بهبروی می تواند با افزایش دانسیته جریان و کاهش زمان افت سلول افزایش یابد. افزایش دانسیته جریان بدون مخالفت اثر مضر سطح با کنترل افزودنی ها  ، مانیتورینگ سلول ، و در خیلی از نمونه ها با استفاده از پخش متنوع الکترولیت مسیر می شود . بهبود این پارامترها تاحدودی باعث بهبودی تولید می شود .

جایگزینی بلانک های فولاد ضد زنگ با صفحات مس شروع کننده در کاتد در حال پیشرفت می باشد . بلانک ها و یا صفحات کسی در محل کاتد جایگزاری شده و به مدت 5 تا 10 روز عمل الکترولیز انجام می شود پس از آن برداشت انجام شده و دوباره عمل از نوع صورت می گیرد . در کلیه این موار استفاده از نیروی کار ی کاهش یافته و به جای آن از اتوماسیون و کنترل خوردکار استفاده می شود . در آیندی نزدیک کلیه فرایند تولید مس به طور خودکار انجام شده و همکنون تلاش هایی بری رسیدن به این امر نیز صورت گرفته است .  امکان تولید مس خالص به شکل های مختلف فراهم شده همچنین کوششهای برای تولید مس گرانوله در بستر راکتور بادفشانانجام کرفته ،  امکان تولید فویل های مس با استفاده از لوله چرخان نیز بررسی می شود . دز همه این طراحی ها تولید مس در یک فرایند پیوسته  با استفاده از تغییر در واکنش و یا نوع آند مصرفی امکان پذیر می باشد که قبلا ذکر شد

فرصت توسعه فرایند

تکنولوژی که همراه با الکترووینیگ تکمیل می شود فرایند اکسیداسیون ، بیواکسیداسیون و فشار اتمسفر فرایند  لیچینگ می باشد که ممکنه که در ادامه کاملتر گردد. در مورد آن در این مقاله بقدر کافی بحث شده است . اگر چه این موارد در پتانسیل مصرفی تاثیر گذاراند البته جنبه اقتصادی آن به قدر کافی بررسی نشده است .

نتیجه گیری

الکترووینیگ یک روش است که در اکثر موارد برای بازیابی اولیه مس کاربرد دارد . در طول رشد استفاده از این فرایند در 20 سال گذشته ، تکنولوژِی آن کاملتر شده و هزینه آن کاهش یافته و می توان کاتد های با کیفیت و خلوص بالا را تولید کرد  . برای رسیدن به خلوص بالاتر و رفع آلودگی الکترولیت ( غبار اسید ( ترکیبدن حباب های سطح الکترولیت )) ، و جلوگیری از رسوخ سرب و آلودگی کاتد کنترل کاتد و اسنفاده از روکش های اکسید  RuO2 or IrO2 و اکسید تیتانیومی بررسی شد.