الکترووینینگ (Electrowinning) یکی از روش‌های اصلی در استخراج و تصفیه مس است و به‌طور گسترده در صنعت مس استفاده می‌شود. این فرآیند معمولاً پس از مرحله لیچینگ (Leaching) انجام می‌شود و نقش کلیدی در تولید مس با خلوص بالا دارد. در زیر به کاربردهای الکترووینینگ در استخراج مس و مراحل آن به‌طور مفصل اشاره می‌شود:

۱. استخراج مس از سنگ معدن اکسیدی:

  • سنگ‌های معدن اکسیدی مس (مانند مالاکیت و آزوریت) معمولاً به روش هیدرومتالورژی (Hydrometallurgy) پردازش می‌شوند.

  • پس از فرآیند لیچینگ، مس به صورت یون‌های مس (Cu²⁺) در محلول اسیدی (معمولاً اسید سولفوریک) حل می‌شود.

  • الکترووینینگ برای بازیابی مس از این محلول استفاده می‌شود. یون‌های مس روی کاتد رسوب کرده و به صورت مس خالص (کاتدی) جمع‌‌آوری می‌شوند.

۲. استخراج مس از سنگ معدن سولفیدی:

  • سنگ‌های معدن سولفیدی مس (مانند کالکوپیریت) معمولاً ابتدا به روش پیرومتالورژی (ذوب) پردازش می‌شوند.

  • پس از ذوب و تبدیل مس به مات (مخلوط مس و آهن)، مس به صورت یون‌های مس (Cu²⁺) در محلول اسیدی حل می‌شود.

  • الکترووینینگ برای بازیابی مس از این محلول استفاده می‌شود.

۳. تولید مس کاتدی با خلوص بالا:

  • الکترووینینگ قادر است مس با خلوص بیش از ۹۹٫۹٪ تولید کند.

  • این مس کاتدی برای استفاده در صنایع الکتریکی و الکترونیکی که نیاز به مس با خلوص بسیار بالا دارند، ایده‌آل است.

۴. بازیابی مس از محلول‌های ضعیف:

  • در برخی موارد، غلظت مس در محلول‌های حاصل از لیچینگ بسیار کم است.

  • الکترووینینگ قادر است حتی از این محلول‌های رقیق، مس را به‌طور مؤثر بازیابی کند.

۵. تصفیه مس تولیدی به روش پیرومتالورژی:

  • مس تولیدی به روش ذوب (پیرومتالورژی) ممکن است حاوی ناخالصی‌هایی مانند آهن، نیکل و سرب باشد.

  • الکترووینینگ برای خالص‌سازی این مس و تولید مس کاتدی با خلوص بالا استفاده می‌شود.

۶. بازیابی مس از باطله‌های معدنی:

  • باطله‌های معدنی (Tailings) ممکن است حاوی مقادیری از مس باشند که در فرآیندهای اولیه استخراج نشده‌اند.

  • الکترووینینگ برای بازیابی این مس از محلول‌های حاصل از لیچینگ باطله‌ها استفاده می‌شود.

۷. بازیابی مس از ضایعات و منابع ثانویه:

  • الکترووینینگ برای بازیابی مس از ضایعات الکترونیکی، سیم‌ها و کابل‌های مستعمل استفاده می‌شود.

  • این کار نه تنها باعث کاهش ضایعات می‌شود، بلکه به بازیابی مس با ارزش از منابع ثانویه کمک می‌کند.

مراحل الکترووینینگ در استخراج مس:

۱. تهیه محلول حاوی یون‌های مس:

  • پس از فرآیند لیچینگ، محلولی حاوی یون‌های مس (Cu²⁺) تهیه می‌شود.

۲. انتقال محلول به سلول الکترولیتی:

  • محلول به یک سلول الکترولیتی منتقل می‌شود که شامل یک آند (معمولاً از جنس سرب) و یک کاتد (معمولاً از جنس فولاد ضد زنگ یا تیتانیوم) است.

۳. اعمال جریان الکتریکی:

  • با اعمال جریان الکتریکی مستقیم (DC)، یون‌های مس (Cu²⁺) به سمت کاتد حرکت کرده و در آنجا کاهش می‌یابند.

  • واکنش شیمیایی در کاتد:

    Cu2++2e−→Cu

  • مس خالص روی سطح کاتد رسوب می‌کند.

۴. جمع‌آوری مس کاتدی:

  • مس رسوب‌کرده روی کاتد به صورت ورق‌های مس (کاتدی) جمع‌آوری می‌شود.

  • این مس ممکن است برای استفاده نهایی ذوب یا شکل‌دهی شود.

۵. بازیابی و تصفیه محلول باقی‌مانده:

  • محلول باقی‌مانده ممکن است حاوی مقادیر کمی از مس باشد که می‌تواند مجدداً به چرخه فرآیند بازگردانده شود.

مزایای الکترووینینگ در استخراج مس:

  • تولید مس با خلوص بسیار بالا (بیش از ۹۹٫۹٪).

  • سازگاری با محیط زیست در مقایسه با روش‌های ذوب.

  • امکان بازیابی مس از محلول‌های رقیق و ضایعات.

  • کاهش هزینه‌های عملیاتی در بلندمدت.

جمع‌بندی:

الکترووینینگ در استخراج مس برای موارد زیر استفاده می‌شود:

  • تولید مس کاتدی با خلوص بالا.

  • بازیابی مس از سنگ‌های معدن اکسیدی و سولفیدی.

  • تصفیه مس تولیدی به روش پیرومتالورژی.

  • بازیابی مس از باطله‌ها و ضایعات.

این فرآیند به دلیل کارایی بالا و سازگاری با محیط زیست، یکی از روش‌های کلیدی در صنعت مس است