مقدمه

در طی 20 سال گذشته استخراج مس دستخوش تحولات بسیاری قرار گرفته اند . فرآیندهای پیرو متالوژی و هیدورمتالوژی پیشرفت كرده اند و روشهای بدیعی برای انجام این فرآیندها گزارش شده است. مشكل اقتصادی تكنولوژی در ارتباط با so₂ از مس توسط فرآیندهای پیروستالورژیكی سبب پیشرفت فرآیندهای هیدروستالورژیكی جهت بازیافت مس از كنساتره های بیان گشته است . عملیات عمده ای كه در پروسه های هیدرومتالورژی بكار می روند شامل تشویه ، لیچینگ و می باشند.

در سالهای اخیر افزایش قابل توجهی در تولید مس به روش  صورت گرفته است . ایراد اصلی این عملیات ، نیاز آن به انرژی فراوان جهت مس در مقایسه با انرژی مصرفی e.firing مس می باشد.

این پروسه تقریباً نیاز به 8 تا 10 برابر توان مصرفی در e.fin دارد .

این نیاز بالا در انرژی مس سبب انجام تحقیقاتی به منظور كاهش انرژی مصرفی شده است . یكی از راههای ارائه شده ، جایگزین كردن یك واكنش آندی انتخابی به جای واكنش احیاء اكسیژن است . واكنش آندی انتخابی كه ممكن است بكار رود بصورت زیر است :

1 ) 

2 )   

3 )   

4 )   

واكنشهای فوق به غیر از واكنش 1 ،‌ در پتانسیل های پایین تری نسبت به پتانسیل احیاء اكسیژن می شوند . با این وجود ، واكنش 4 جاذبه بیشتری برای محققین داشته است . اكسیداسیون محلول در آندهای كربین و گرافیتی توسط محققین متعددی بررسی شده است.

Wiesener به این نكته اشاره كرده است كه آندهای كربنی بار یاكسیداسیون آندی مناسب نیست. Pace و stauter نیز دریافتند كه توان مصرفی برخلاف مقدار بدست آمده در روشهای متدوال ، به ازای یك kg از مس می باشد.

Bharucha ، موفق به طراحی نوعی آندگرافیتی جهت مس شد . به این صورت كه مخلوطی از هوا و 12% الی 15%  بر روی یك گرافیت آندی متخلخل Spargod شد .

البته این روش بالاتر از محدودة مشخصی در مقیاس آزمایشگاه كاربرد ندارد .

امروزه تلاش زیادی جهت بررسی تأثیرات اسید سولفوریك بر روی  مس از الكترولین سولفاتی انجام می شود . اسید سولفوریك به عنوان منبع بكار می رود زیرا استخراج محیطی كه عمدتاً به صورت اسید سولفوریك می باشد و انتقال آن به پیل مس جهت تغییر آن به و كاهش هم زمان انرژی مصرفی ،‌ سبب سهولت بیشتری می شود .

تركیبات متداول دیگری نظیر و برای جلوگیری از تشكیل سولفاتهاشان در پیل مس بكار نمی رود زیرا ممكن است در  مس تأثیر بگذارند یك آند گرافیتی جهت بررسی تأثیرات اسید سولفوریك بر روی ولتاژ پیل ،‌ توسط سر پوشی از جنس شیشه پلاستیكی و نیز تداركات لازم به منظور داخل كردن آندو كاتد ،‌ پوشیده شده است . كادهای بكار رفته مستطیل شكل و از جنس فولاد زنگ نزن هستند و ابعاد زیر را دارند : طول ، عرض و ضخامت 2mm . جهت اتصال الكتریكی به كاتد نوارهایی با جنس مشابه و با ابعاد زیر بكار می روند:

طول cm 11 و عرض cm 1 و ضخامت mm 2 كه این نوارها به مركز لبه فوقانی صفحات مستطیل شكل ، جوش خورده اند . آندهای بكار رفته متشكل از گرافیت ، ،  ، Ti و ti-Iro2  می باشند . آندهای بكار رفته نیز ،‌ ابعادی مشابه كاتد دارند . یك الكترود كالومل به عنوان الكترود مرجع بكار می رود كه یك سوكننده جریان برق می باشد و با ماكزیمم قدرت ، كالومل به عنوان الكترود مرجع بكار می رود كه یك سو كننده جریان برق می باشد و با وارد كردن ولتامترهایی دقیق در مدار، اندازه گیری می شوند ، یك ترمستات نیز جهت فراهم كردن دمای مورد نیاز الكترولیت بكار می رود . محلول الكترولیك از شناساگر سولفات مس اسید سولفوریك ، اسید سولفوروس و آب مقطر تشكیل شده است.

افزودن اسید سولفوروس به الكترولیت مس با افزودن حجم مناسبی از شناساگر به سیستم انجام گرفته است.

غلظت در محلول اسید سولفوروس ، قبل از آماده سازی محلول الكترولیتی برای آزمایش ،‌ تجزیه و تحلیل شده است.

2-2- الكترولیز

آزمایش مس در طی 2 ساعت در دمای اتاق با چگالی جریان و با بكار گیری یك مایع شستشو شامل مس ، و و توسط یك آند گرافیتی انجام شده است . در تمام آزمایشات آند و كاتد به فاصله 3cm مقابل یكدیگر قرار گرفته اند . در حین آزمایشهای ،‌ ولتاژ پل و پتانسیل آندی به فواصل زمانی 1 ساعت اندازه گیری شدند و بعد از الكترولیز ، كاتدها با آن شیر و به دنبال آن با آب مقطر و استون شسته و در هوا خشك شدند . و سپس بازدهی جریان از روی وزن بدست آمده كاتد ، محاسبه گردید.

3-2- اندازه گیری پلاریزاسیون

LSV ( ولتحتری با جریان بی وقفه ) جهت آزمایش رفتار پلااریزاسیون آندی و كاتدی در حین در حضور و غیاب بكار برده شد . پلاتین و گرافیت به عنوان الكترودهای مس كاربردی ، بكار رفتند . یك سیم پلاتینی و یك SCE نیز به عنوان شمارشگر الكترود و الكترود مرجع بكار رفتند . آزمایشها با 100ml محلول تركیبات مختلف ، هدایت شدند.

یك برنامه ساز جهانی 175 PAR جهت سوق دادن Potentionsat به 173 PAR نیز بكار رفته است . پلاریزاسیون كاتدی و آندی بین –106 V تا 505 و LOV تا +0.2 باعث اسكن بدست آمدند.

4-2-  آزمایش رسوب

پراش اشعه x ، بر جهت یابی كریستالوگرافی و مورفولوژی سطح رسوبات ، توسط  SEM بكار رفته است.

3-  نتایج

1-3- غلظت دی اكسید سولفور

تأثیر غلظت های مختلف دی اكسید سولفور بر روی كاهش پتانسیل آندی در طی  مس بررسی شده است Mishra وCoopen گزارش كرده اند كه در حین Sparging 10 و 20 , 100 درصد   با چگالی جریان  ، كاهش مشاهده شده در پتانسیل آندی عبارتند از  100 و 700 و 1000 میلی ولتا ، Stualen و pace نیز متوجه شدند كه توان مصرفی مس در حضور    محلول در الكترولیك ،‌ برابر با  1می باشد . در تحقیات مربوط ،‌ تأثیر غلظت  در مایع حوضچه الكترولیت در حدود0.25 الی 24 گرم بر لیتر بدست امد . در شكل 1 و 2 دیده می شود كه ولتاژ پیل و پتانسیل آندی ،‌ با افزایش غلظت تا ،‌ به سرعت كاهش می یابند و سپس با افزایش های بعدی در غلظت  ،‌ ثابت باقی می مانند . این به جهت اینست كه در پتانسیل مثبت كمتری نسبت به پتانسیل احیا اكسیژن ، دی اكسید می شود . نتایج بدست آمده بر روی ولتاژ پیل و پتانسیل آندی در پایان 1 و 2 ساعت الكترولیز نشان می دهد كه ولتاژ پیل به  و پتانسیل آندی به 0.23V  افزایش می یابد . این ممكنست بخاطر كاهش در غلظت  موجود در الكترولیت مس باشد .