نقش کاتد بلانک در تولید مس

به گزارش نبض بازار ، فلز مس از سنگ های حاوی مس در معدن ، به روش های هیدرو متالوژی برای سنگ های اکسیدی ( ایجاد واکنش در فاز مایع) و روش پیرو متالوژی برای سنگ معدن های سولفوری (استحصال مس در دماهای بالا ) ، حاصل می شود.

کاتد بلانک استیل یکی از کلیدی ترین تجهیزات فرآیندهای مذکور است. در واقع کاتد بلنک قطب منفی در فرایند استحصال مس از سنگ معدن می باشد. در فرایند استحصال مس و در مرحله نهایی، جریان برق مستقیم یا DC از طریق ترانس جریان و رکتیفایرها ( تبدیل برق شهری به جریان برق مستقیم ) به سلول ها می رسد. انتقال این جریان به ابتدای سلول ها و آندهای مسی یا آند سربی (بسته به نوع فرایند پیرومتالوژی یا هیدورمتالوژی) از طریق شینه های مسی یا باس بار ها انجام می پذیرد.

( کاتد بلانک و آند سربی درون حوضچه های اسید در فرایند هیدرومتالوژی یا لیچینگ)

آند قطب مثبت و کاتد قطب منفی می باشد. کاتد در ابتدای فرایند به صورت صفحه ای خالی می بوده که به آن کاتد بلانک Cathode Blank می گویند. با شروع پروسه تولید و گذشت زمانی در حدود 10 روز، مس محلول در اسید یا مس موجود در روی آند مسی ( بسته به نوع فرایند ) به وسیله فرایند الکترولیز و جریان برق به مرور بر روی قطب منفی یا کاتد بلانک می نشیند.

مسیر جریان برق با ورود به قطب مثبت اولین سلول (آند) شروع  و با عبور از طریق سلول ها و حوضچه ها به کاتد بلانک اخرین سلول رسید و سپس به کمک شینه های مسی مجددا به ترانس برق بر می گردد. در حقیقت حوضچه ها به وسیله اتصال های سری و پشت به پشت به هم وصل می شوند، اتصال بین سلول ها نیز به مانند برق ورودی و خروجی به وسیله شینه های مسی یا باس بارهای مثلثی انجام می پذیرد.

معمولا جنس بدنه کاتد بلنک ها فولاد ضد زنگ با گرید 316L (مناسب برای محیط اسیدی ) یا به عبارتی استنلس استیل Stainless Steel 316L می باشند. از مزیت دیگر انتخاب این جنس برای کاتد بلانک می توان به چسبندگی مناسب در طی دوره پولینگ ( دوره 10 روزه شناور شدن کاتد در حوضچه) و جدا نشدن مس از روی صفحه ( به علت وزن ) تا قبل از پایان دوره اشاره نمود.

دسته کاتدبلنک ها دارای مغزی مس با خلوص بالای 99.99 درصد و روکشی از جنس فولاد ضد زنگ ) استنلس استیل (  می باشند. فلز مس به دلیل هدایت بالای الکتریکی در عبور جریان، در مغز دسته های کاتد بلانک استفاده می گردد.

شایان ذکر است بدنه کاتد بلانک در ادوار گذشته از سایر فلزات ساخته می شد که بد دلیل چسبندگی کمتر نسبت به استنلس استیل در پلنت های جدید صنعتی این جنس در حال جایگزینی در کاتد بلانک ها می باشد.

( رک کاتد بلنک جهت حمل از کارخانه تولید به محل مصرف )

در حال حاضر شرکت های گوناگونی در بازار ایران در حال تولید کاتد بلانک برای صنایع مس کشوری هستند. اما معیار های اصلی جهت انتخاب بهترین کاتد بلنک بازار چه می باشد ؟ در ادامه به برخی از پر اهمیت ترین ویژگی های یک کاتد بلنک اشاره خواهیم کرد :

• جنس بدنه کاتدبلنک و لایه روکش دسته های آن باید فولاد ضد زنگ با گرید 316L باشد.
• مرکز دسته ها نگهدارنده باید از جنس مس با درجه خلوص بالای 99.995 % ساخته شود.
• در ساخت بدنه کاتد بلانک بهتر است به جای برش صفحه از رول ، از ورق شیت فابریک استفاده گردد. ( در خیلی از موارد ممکن است ورق رول شده در صورت صاف شدن نامناسب پس از مدتی به حالت قبل و منحنی برگردد. بهتر است در صورت امکان صفحه های بدنه در کاتدبلنک از شیت های فابریک استاندارد کارخانه ای بوده و یا درصورت عدم دسترسی به شیت فابریک، به نحوی مناسب و با استفاده از دستگاه های مطمئن و به روز از حالت رول به شیت تبدیل شده باشند.)
• ورق های استنلس استیل از برندهای معتبر دنیا تهیه شده باشند.
• مس در داخل دسته کاتد بلانک باید توپر باشد. متاسفانه برخی از شرکت ها فقط مس را در سر دسته ها را توپر گذاشته و هسته مرکزی حاوی مس نمی باشد. ( این موضوع علاوه بر تا شدن دسته های بلانک در زمان جابه جایی، موجب کاهش هدایت الکتریکی و در ادامه کاهش شدید راندمان پلنت خواهد شد.)
• اتصال شمش مس و روکش استنلس استیل با بالاترین کیفیت ممکن یا به روش جوش انفجاری باشد.( این کار باعث کاهش خوردگی گالوانیک دسته ها خواهد شد.) شایان ذکر است بسیاری از مجموعه ها مدعی جوش انفجاری دسته های خود هستند اما در واقع کیفیت انجام این کار بسیار حساس بوده و تفاوت کیفیت، تنها در راندمان بلند مدت و حداقل پس از یک سال استفاده از کاتد بلانک در سیستم مشخص می شود!

در بسیاری از موارد پس از یک یا دو سال استفاده از کاتد بلانک ، صفحات کاتد بر اثر صدمات فیزیکی تغییر شکل می دهند. در برخی موارد دیگر به دلیل درصد نامتعارف مواد موجود در اسید و الکترولیت، صفحات و دسته های کاتد بلانک دچار خوردگی شده و راندمان سیستم را پایین و در برخی موارد استفاده مجدد از آن ها را غیر ممکن می سازد.

راه حل خرید مجدد نیست بلکه تعمیر کاتد بلانک است. بسیاری شرکت ها در حال حاضر علاوه بر فروش کاتد و آند سربی،  تعمیر کاتد بلانک را نیز انجام می دهند . این تعمیرات عمدتا به شکل های زیر قابل انجام هستند

• تعویض بدنه و شیت کاتد بلانک استنلس استیل
• تابگیری کاتدبلنک های دفرم شده ( در صورتی که این کار قابل انجام باشد. )
• تعویض دسته های کاتد بلانک

در صورتی که تعمیر کاتد بلانک قابل انجام باشد، هزینه های سیستم بشدت کاهش و پلنت صنعتی مجدد به حالت اقتصادی در می اید.

در پایان این مطلب اشاره می گردد که در یک پلنت صنعتی مس، تجهیزات مصرفی زیادی به کار می روند که در صورت انتخاب نامناسب آن ها کل طرح از توجیه اقتصادی خارج و به جای سوددهی به مرحله ضرر خواهد رسید. این موضوع دقت زیاد در انتخاب تجهیزات با کیفیت و با گارانتی فروش را بیش از پیش نمایان می سازد.