كاربرد ديناميك سيالات محاسباتي در صنايع شيميايي معدني: مطالعات موردي در صنعت استخراج مس

در این مطالعه كاربرد دینامیك سیالات محاسباتی در صنعت استخراج مس نشان داده می شود. سه شبیه سازی سه بعدی جهت بررسی عملكرد و بهینه سازی ته نشین كننده های واحد لیچینگ، سل الكترولیز و سل الكترووینینگ مجتمع مس سرچشمه مورد مطالعه قرار می گیرد و پیشنهادات لازم جهت بهبود عملكرد واحدهای مورد نظر ارائه می شود. در همه شبیه سازی ها نتایج با داده های اندازه گیری شده در مجتمع مس سرچشمه اعتبار سنجی می شوند و پس از اعتبار سنجی آنالیز حساسیتهای لازم جهت بهبود عملكرد واحد های مورد نظر انجام می شود. در مورد ته نشین كننده نتایج شبیه سازی نشان می دهد كه قرار دادن پیكت فنس در ته نشین كننده توزیع جریان یكنواخت و آرام می شود و جریان های چرخشی از بین می رود كه باعث بهبود عملكرد آن می شود. نتایج شبیه سازی سل الكترولیز نشان می دهد كه جریان به دلیل وجود همرفت طبیعی در كنار آند به سمت پایین و در كنار كاتد به سمت بالا حركت می كند. با افزایش دانسیته جریان، غلظت در كنار آند افزایش و در كنار كاتد كاهش می یابد، كه مطابق قانون فاراده می باشد. افزایش دبی جریان، سرعت عمودی در كنار آند و كاتد را افزایش می دهدكه نشان دهنده افزایش همرفت طبیعی است، لذا انتقال یون مس از روی آند به سمت كاتد افزایش می یابد. كاهش فاصله الكترودها، باعث كاهش همرفت طبیعی بین آند و كاتد می شود و غلظت مس در كنار آند افزایش می یابد. نتایج شبیه سازی سل الكترووینینگ نشان داد كه نزدیك آند بواسطه ی تولید اكسیژن و نزدیك كاتد به دلیل تهی شدن الكترولیت از مس و ایجاد نیروی شناوری یك جریان رو به بالای آهسته به وجود می آید. در میانه های سل نیز به واسطه ی ناحیه ی چرخشی الكترولیت یك جریان رو به پایین ایجاد می شود. با افزایش دانسیته جریان الكتریكی، غلظت مس نزدیك كاتد كاهش و كسر حجمی گاز نزدیك آند افزایش می یابد. كاهش دبی حجمی جریان و فاصله بین الكترودها سبب كاهش غلظت مس در سل می شود. در پایان می توان ذكر كرد كه سیال های فرآیندی مس آنقدر تاریك است كه مشاهده الگوی جریان و جزئیات آن امكان پذیر نیست. در این مطالعه نشان داده می شود برای درك بهتر این پدیده ها از دینامیك سیالات محاسباتی كه هم ارزان وهم سریع است و هم می تواند از بعضی آزمایشات فیزیكی در آزمایشگاه یا در طرح پایلوت جلوگیری كند در بهینه كردن عملكرد فرآیند استخراج مس استفاده كرد