الکترووینینگ و الکتروریفاینینگ مس

الکترووینینگ (Electrowinning) و الکتروریفاینینگ (Electrorefining) دو فرآیند الکتروشیمیایی مهم در استخراج و تصفیه مس هستند. هر دو روش از الکترولیز استفاده می‌کنند، اما اهداف و کاربردهای متفاوتی دارند. در زیر به تفصیل هر یک از این فرآیندها توضیح داده می‌شود

۱. الکترووینینگ مس (Electrowinning of Copper):

الکترووینینگ برای استخراج مس از محلول‌های حاوی یون‌های مس (مانند سولفات مس) استفاده می‌شود. این روش معمولاً پس از فرآیند لیچینگ (Leaching) به کار می‌رود، که در آن مس از سنگ معدن به صورت محلول درمی‌آید.

مراحل الکترووینینگ مس:

1. تهیه محلول: محلول حاوی یون‌های مس (Cu²⁺) از فرآیند لیچینگ به دست می‌آید.

2. الکترولیز: محلول به سلول الکترووینینگ منتقل می‌شود. در این سلول:

   • کاتد (الکترود منفی): مس خالص روی آن رسوب می‌کند.

   • آند (الکترود مثبت): معمولاً از جنس سرب یا آلیاژهای مقاوم است و در آن آب اکسید می‌شود.

3. واکنش‌ها:

   • در کاتد: ${\text{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to \text{Cu}$

   • در آند: $2{\text{H}}_2\text{O}\to {\text{O}}_2+4{\text{H}}^{+}+4e^{-}$

4. جمع‌آوری مس: مس با خلوص بالا (بالای ۹۹٫۹٪) روی کاتد جمع‌آوری می‌شود.

کاربرد الکترووینینگ:

• استخراج مس از محلول‌های لیچینگ.

• بازیابی مس از منابع کم عیار یا ضایعات.

۲. الکتروریفاینینگ مس (Electrorefining of Copper):

الکتروریفاینینگ برای تصفیه مس خام (ناخالص) و تولید مس با خلوص بسیار بالا (بالای ۹۹٫۹۹٪) استفاده می‌شود. این فرآیند معمولاً پس از ذوب مس و تولید آندهای مس ناخالص انجام می‌شود.

مراحل الکتروریفاینینگ مس:

1. تهیه آند و کاتد:

   • آند: از مس خام (ناخالص) ساخته می‌شود و حاوی ناخالصی‌هایی مانند طلا، نقره، نیکل و آهن است.

   • کاتد: از مس خالص یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود.

2. الکترولیز: آند و کاتد در یک سلول الکترولیتی حاوی محلول سولفات مس و اسید سولفوریک قرار می‌گیرند.

3. واکنش‌ها:

   • در آند: مس اکسید شده و به صورت یون‌های Cu²⁺ وارد محلول می‌شود.

     $$\text{Cu}\to {\text{Cu}}^{2+}+2e^{-}$$

   • در کاتد: یون‌های Cu²⁺ کاهش یافته و به صورت مس خالص روی کاتد رسوب می‌کنند.

     $${\text{Cu}}^{2+}+2e^{-}\to \text{Cu}$$

4. جمع‌آوری مس: مس با خلوص بسیار بالا روی کاتد جمع‌آوری می‌شود. ناخالصی‌ها در کف سلول به صورت لجن آندی (Anode Slime) جمع‌آوری می‌شوند، که ممکن است حاوی فلزات گران‌بها مانند طلا و نقره باشد.

کاربرد الکتروریفاینینگ:

• تولید مس با خلوص بالا برای مصارف الکتریکی و الکترونیکی.

• بازیابی فلزات گران‌بها از ناخالصی‌ها.

تفاوت‌های کلیدی بین الکترووینینگ و الکتروریفاینینگ:

نتیجه‌گیری:

• الکترووینینگ برای استخراج مس از محلول‌های کم عیار یا ضایعات استفاده می‌شود.

• الکتروریفاینینگ برای تصفیه مس خام و تولید مس با خلوص بسیار بالا به کار می‌رود.
  هر دو فرآیند نقش کلیدی در صنعت مس دارند و به تولید مس با کیفیت بالا کمک می‌کنند