وحدة استخلاص كهربائي للنحاس 10

تكوين مرجعي لوحدة استخلاص كهربائي تجريبية للنحاس تنتج 10–50 كغ من الكاثود يومياً من محلول PLS أو محلول الاستخلاص العكسي.

منطق تحديد الحجم

الإنتاج اليومي يحدد التيار: 1 كيلو أمبير لمدة 24 ساعة يرسّب نحو 26 كغ من النحاس بكفاءة تيار 100 %. لذا تحتاج وحدة 20 كغ/يوم إلى نحو 1 كيلو أمبير عند كفاءة 85 %. وهذا الرقم وحده يحدد المقوّم وقضبان التوصيل ومساحة الكاثودات.

المقوّم: 1–2 كيلو أمبير، 6–12 فولت، ثايرستوري أو تبديلي، بوضع تيار ثابت وتموّج أقل من 5 %.
الخلايا: 2–4 خلايا من PP أو البلاستيك المقوّى بالألياف، بجهد خلية 1,8–2,2 فولت.
الأنودات: Pb-Sn-Ca أو أنودات مطلية على التيتانيوم؛ والرصاص يتطلب التحكم في الضباب وحذراً في المناولة.
الكاثودات: فولاذ 316L، 0,5–1 م² لكل كاثود، مع شرائط حافة تمنع القصر.
التدوير: 10–30 لتراً/دقيقة لكل خلية، بتدفق منتظم على الكاثودات.
الضباب الحمضي: كرات عائمة أو غطاء مع مغسل؛ إلزامي بسبب تعرض المشغلين.
التسخين: غمر أو مبادل حراري، 35–45 °م؛ والكفاءة تهبط دون نحو 30 °م.

قضبان التوصيل والتنسيق

عند 1 كيلو أمبير تصبح أبعاد القضيب ومقاومة التلامس مهمة: التلامس المرتخي يصبح نقطة ساخنة وهبوط جهد يبدو ككفاءة تيار منخفضة. استخدم نحاساً مطلياً بالقصدير، واربط وفق العزم المحدد، وافحص بالتصوير الحراري بعد الأسبوع الأول.

الحساسية للشوائب

حجم الإلكتروليت في الوحدة التجريبية صغير، لذا تتركز الشوائب سريعاً. خطط لسحب جانبي من اليوم الأول، وراقب الحديد والكلوريد والمواد العضوية؛ فالمواد العضوية المنقولة من الاستخلاص سبب شائع لرواسب خشنة عقدية. والحديد الثلاثي يعيد إذابة النحاس المترسب، والمنغنيز فوق نحو 2 غ/لتر يهاجم أنودات الرصاص، والكلوريد يزعزع ثبات الراسب.

ما لا تستطيع الخلية التجريبية قوله

على المستوى التجريبي تكون مساحة الكاثود صغيرة بحيث يتوزع التيار بانتظام شبه تام، وتبقى الحرارة ضمن درجة واحدة، ولا يُقاس هبوط جهد يُذكر على القضبان، وهذه هي الخسائر الثلاث المهيمنة في صالة إنتاج. لذلك تؤكد الخلية التجريبية كيمياء الإلكتروليت وجودة الراسب وكفاءة التيار، لكنها تبالغ بانتظام بنقطتين إلى أربع نقاط في كفاءة الصالة الكاملة. استخدم الوحدة للأسئلة الكيميائية، واحسب الصالة بنموذج حراري ونموذج قضبان، واعتبر كفاءة الوحدة سقفاً لا تنبؤاً.

وللتأهيل تُطلب عادة عينات كاثود بنقاء 99,99 % مع سجل لظروف الخلية. أرسل الإنتاج اليومي المستهدف وتركيز التغذية وملف الشوائب، وسنحدد المقوّم وعدد الخلايا.