شبیه سازی جریان الکترولیت در سل الکترولیز واحد پالایشگاه مجتمع مس سرچشمه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

پالایش الکترولیتی روش اصلی تولید مس در مقیاس صنعتی با درجه خلوص بالاست. پالایش الکترولیتی شامل حل کردن آند ناخالص به طریق الکتروشیمیایی در یک الکترولیت شامل cuso4-h2so4-h2o و نشاندن مس حل شده بر روی کاتد خالص(99/99%) است. ناخالصی های غیر قابل حل به شکل رسوب در کف سلول الکترولیز جمع می شوند. در این مطالعه به کمک شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، یک شبیه سازی سه بعدی به منظور تهیه مس کاتدی در پالایشگاه مجتمع مس سرچشمه انجام شده است. در این شبیه سازی روش اولرین- اولرین برای الکترولیت و ذرات لجن بکار برده شده است. معادلات پیوستگی و مومنتوم به کمک حجم محدود در محیط نرم افزار ansys cfx 12 حل شده اند. به منظور محاسبه توزیع سرعت مس و ذرات، مدل جریان توربالنت k-? با در نظر گرفتن نیروهای شناوری و دراگ بکار رفته است. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با داده های تجربی گرفته شده از پالایشگاه مجتمع مس سرچشمه دارد. بعد از اعتبار سنجی مدل، الگوی جریان ، توزیع غظت مس، تاثیر دانسیته جریان، تاثیر دبی جریان و فاصله بین الکترودها بر راندمان و توزیع غلظت مس مطالعه شده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که، جریان به دلیل وجود همرفت طبیعی در کنار آند به سمت پایین و در کنار کاتد به سمت بالا حرکت می کند. با افزایش دانسیته جریان، غلظت در کنار آند افزایش و در کنار کاتد کاهش می یابد، که با قانون فاراده مطابقت دارد. افزایش دبی جریان، سرعت عمودی در کنار آند و کاتد را افزایش می دهدکه نشان دهنده افزایش همرفت طبیعی است، لذا انتقال یون مس از روی آند به سمت کاتد افزایش می یابد. کاهش فاصله الکترودها، باعث کاهش همرفت طبیعی بین آند و کاتد می شود و غلظت مس در کنار آند افزایش می یابد.