شبیه سازی جریان الکترولیت در یک سل واحد الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

الکترووینینگ مس بازیابی الکتروشیمیایی این فلز از حالت محلول آن می باشد. در این روش با اعمال جریان الکتریکی بین دو الکترود غوطه ور در الکترولیت شامل cuso4-h2so4-h2o، مس حل شده روی سطح الکترود منفی (کاتد) رسوب می کند. در این مطالعه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (cfd)، یک شبیه سازی سه بعدی، پایدار و دو فازی (مایع-گاز) به منظور تهیه مس کاتدی در واحد الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه انجام شد. در این شبیه سازی روش اولرین- اولرین برای الکترولیت و گاز اکسیژن به کار برده شده است. معادلات پیوستگی و ممنتوم با در نظر گرفتن نیروهای شناوری، دراگ، نیروی پراکندگی توربالنت و نیروی شناوری مرتبط با غلظت به کمک روش حجم محدود حل شده اند. فاز مایع توربالنت و فاز گازی آرام در نظر گرفته شد. به منظور محاسبه توزیع سرعت محلول، مدل جریان توربالنت به کار رفته است. برای پیدا کردن توزیع غلظت مس، معادله انتقال ذرات یون مس در محلول حل شده است. نتایج شبیه سازی تطابق خوبی با داده های تجربی اندازه گیری شده در واحد الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه دارد. بعد از اعتبار سنجی مدل تاثیر دبی حجمی جریان الکترولیت، دانسیته جریان الکتریکی و فاصله بین الکترودها بر توزیع غلظت مس و عملکرد سل مطالعه شده است. نتایج این شبیه سازی نشان می دهد که، نزدیک آند بواسطه ی تولید اکسیژن و نزدیک کاتد به دلیل تهی شدن الکترولیت از مس و ایجاد نیروی بویانسی یک جریان رو به بالای آهسته به وجود می آید. در میانه های سل نیز به واسطه ی ناحیه ی چرخشی الکترولیت یک جریان رو به پایین ایجاد می شود. با افزایش دانسیته جریان الکتریکی، غلظت مس نزدیک کاتد کاهش و کسر حجمی گاز نزدیک آند افزایش می یابد، که با قانون فاراده مطابقت دارد. کاهش دبی حجمی جریان و فاصله بین الکترودها سبب کاهش غلظت مس در سل می شود.