بررسی اثر متغیرهای مؤثر بر فرآیند الکترووینینگ مس در محلول سولفاتی حاوی منگنز با استفاده از طراحی آزمایش

مقاله بررسی اثر متغیرهای مؤثر بر فرآیند الکترووینینگ مس در محلول سولفاتی حاوی منگنز با استفاده از طراحی آزمایش

در این پژوهش شرایط بهینه ی الکترووینینگ مس از محلول اسید سولفوریک حاوی مقادیر بالای منگنز مورد بررسی قرار گرفته است. منگنز ورودی به فرآیند حاصل حلسازی مستقیم کنستانتره ی کالکوپیریت در اسید سولفوریک با استفاده از دی اکسید منگنز است. محلول حاصل از حل سازی، حاوی g/1 21 منگنز و g/1 10.7 مس است. در این تحقیق طراحی آزمایش با استفاده از روش طرح مرکب مرکزی که از روش های رویه ی پاسخ است، انجام گرفته است. متغیرهای در نظر گرفته شده چگالی جریان، غلطت اسید، غلظت مس (و به تبع آن غلظت منگنز) در الکترولیت، زمان، و دمای انجام فرآیند است.

کیفیت پوشش و میزان منگنز در محصول کاتدی هم به عنوان متغیرهای پاسخ این پژوهش انتخاب شده است. کیفیت پوشش با استفاده از تصاویر ماکرو ثبت شده و مورد مقایسه با نمونه های مرجع قرار گرفته است. مدل خطی به دست آمده برای کیفیت ظاهری مس کاتدی به صورت (r=2.84+0.29a-1.21c+0.63d) و مدل مربوط میزان ناخالصی منگنز در مس کاتدی به صورت (w= 109.1 + 31.42a − 45.08c) حاصل شده است. در این روش پس از بهدست آمدن مدل مربوط به کیفیت ظاهری محصول کاتدی و میزان منگنز در محصول، تأثیر متغیرها روی این دو پاسخ مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس به کمک تابع مطلوبیت، با در نظر گرفتن شرایط مورد نظر برای متغیرهای ورودی و پاسخ، شرایط بهینه تعیین شده است: غلظت مس در محلول: g/1 21، چگالی جریان: a/m2 180، زمان (کسری از زمان کل برای احیای مس در کاتد): 0.45، غلظت اسید سولفوریک: g/1 10 و دما: 50ºc تحت این شرایط از ربایش الکتریکی محلول مورد نظر، مس کاتدی با کیفیت پوشش مناسب و با غلظت منگنز کم تر از ppm 175 حاصل می شود.