کاربرد الکترووینینگ در تصفیه فلزات

الکترووینینگ (Electrowinning) نه تنها برای استخراج فلزات از سنگ معدن و منابع ثانویه استفاده می‌شود، بلکه در تصفیه و خالص‌سازی فلزات نیز کاربردهای مهمی دارد. این فرآیند به دلیل توانایی در تولید فلزات با خلوص بسیار بالا، به‌طور گسترده در صنایع متالورژی و شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به کاربردهای الکترووینینگ در تصفیه فلزات و مراحل آن به‌طور مفصل اشاره می‌شود

---

۱. تصفیه مس:

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

• الکترووینینگ برای خالص‌سازی مس و تولید مس کاتدی با خلوص بیش از ۹۹٫۹۹٪ استفاده می‌شود.

• در این فرآیند، مس ناخالص به عنوان آند و یک ورق خالص مس به عنوان کاتد استفاده می‌شود. با اعمال جریان الکتریکی، مس خالص روی کاتد رسوب می‌کند و ناخالصی‌ها در محلول باقی می‌مانند.

---

۲. تصفیه نیکل:

• نیکل تولیدی از سنگ معدن یا منابع ثانویه ممکن است حاوی ناخالصی‌هایی مانند مس، آهن و کبالت باشد.

• الکترووینینگ برای تولید نیکل با خلوص بالا (بیش از ۹۹٫۹٪) استفاده می‌شود.

• این نیکل خالص در صنایع تولید فولاد ضد زنگ، باتری‌ها و آلیاژهای خاص کاربرد دارد.

---

۳. تصفیه کبالت:

• کبالت تولیدی از سنگ معدن یا باتری‌های مستعمل ممکن است حاوی ناخالصی‌هایی مانند نیکل، مس و منگنز باشد.

• الکترووینینگ برای تولید کبالت با خلوص بالا (بیش از ۹۹٫۹٪) استفاده می‌شود.

• این کبالت خالص در تولید باتری‌های لیتیوم-یون، آلیاژها و مواد مغناطیسی کاربرد دارد.

---

۴. تصفیه روی:

• روی تولیدی از سنگ معدن یا منابع ثانویه ممکن است حاوی ناخالصی‌هایی مانند کادمیوم، سرب و آهن باشد.

• الکترووینینگ برای تولید روی با خلوص بالا (بیش از ۹۹٫۹۹٪) استفاده می‌شود.

• این روی خالص در صنایع گالوانیزه، تولید آلیاژها و باتری‌ها کاربرد دارد.

---

۵. تصفیه طلا و نقره:

• طلا و نقره تولیدی از سنگ معدن یا ضایعات الکترونیکی ممکن است حاوی ناخالصی‌هایی مانند مس، نیکل و فلزات پایه باشد.

• الکترووینینگ برای تولید طلا و نقره با خلوص بسیار بالا (بیش از ۹۹٫۹۹٪) استفاده می‌شود.

• این فلزات خالص در صنایع جواهرسازی، الکترونیک و پزشکی کاربرد دارند.

---

۶. تصفیه فلزات کمیاب:

• فلزات کمیاب مانند پالادیوم، پلاتین و رودیم ممکن است به روش‌های شیمیایی استخراج شوند، اما حاوی ناخالصی‌هایی باشند.

• الکترووینینگ برای تولید این فلزات با خلوص بالا استفاده می‌شود.

---

مراحل الکترووینینگ در تصفیه فلزات:

۱. تهیه محلول حاوی یون‌های فلزی:

• فلز ناخالص در یک محلول اسیدی یا بازی حل می‌شود تا یون‌های فلزی (مانند Cu²⁺، Ni²⁺، Zn²⁺) تشکیل شوند.

۲. انتقال محلول به سلول الکترولیتی:

• محلول به یک سلول الکترولیتی منتقل می‌شود که شامل یک آند (معمولاً از جنس فلز ناخالص) و یک کاتد (معمولاً از جنس فلز خالص) است.

۳. اعمال جریان الکتریکی:

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

• واکنش شیمیایی در کاتد:

  $${\text{M}}^{n+}+n{e}^{-}\to \text{M}$$

  (M نشان‌دهنده فلز مورد نظر است.)

۴. جمع‌آوری فلز خالص:

• فلز خالص روی سطح کاتد رسوب می‌کند و جمع‌آوری می‌شود.

۵. بازیابی و تصفیه محلول باقی‌مانده:

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

---

مزایای الکترووینینگ در تصفیه فلزات:

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

• حذف ناخالصی‌ها و تولید فلزات مناسب برای کاربردهای خاص.

• سازگاری با محیط زیست در مقایسه با روش‌های ذوب.

• امکان تصفیه فلزات از محلول‌های رقیق.

---

جمع‌بندی:

کاربردهای الکترووینینگ در تصفیه فلزات عبارتند از:

• تولید مس، نیکل، کبالت، روی، طلا و نقره با خلوص بالا.

• حذف ناخالصی‌ها از فلزات تولیدی به روش‌های دیگر.

• تولید فلزات مناسب برای صنایع پیشرفته مانند الکترونیک، پزشکی و باتری‌سازی.

این فرآیند به دلیل کارایی بالا و توانایی تولید فلزات با خلوص بسیار بالا، یکی از روش‌های کلیدی در صنعت تصفیه فلزات است