تحلیل لایه مرزی غلظتی در یک سل الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه به کمک دینامیک سیالات محاسباتی

الکترووینینگ مس فرآیند بدست آوردن مس با خلوط بالا از محلول اسیدی الکترولیت در حضور ناخالصی هاست. در این مطالعه یک شبیه سازی سه بعدی، پایدار و دوفازی (مایع- گاز) انجام شده است. معادلات حاکم بر جریان بر اساس دیدگاه اولرین- اولرین حل شده اند. برای پیداکردن توزیع سرعت معادلات پیوستگی و مومنتوم به همراه مدل جریان نوربالنت k - ε حل شده اند. در معادله مومنتوم نیروهای شناوری، درگ، پراکندگی توربالنت و شناوری مرتبط با غلظت درنظر گرفته شده اند. برای پیدا کردن توزیع غلظت مس معادله انتقال ذرات یون مس در محلول حل شده است. از شبکه محاسباتی با المان های بسیار کوچک نزدیک الکترودها جهت پیدا کردن ضخامت لایه مرزی، تغییرات غلظت و سرعت در این ناحیه استفاده شده است. نتایج شبیه سازی برای توزیع غلظت تطابق خوبی با داده های تجربی اندازه گیری شده در واحد الکترووینینگ مجتمع مس سرچشمه دارد. لایه مرزی غلظتی نزدیک کاتد ضخامتی حدود 500 میکرومتر دارد و به دلیل تخلیه الکترولیت از یون های مس و سبک تر شدن محلول در این ناحیه جریان رو به بالایی ایجاد می شود. نزدیک آند به واسطه تولید حباب های اکسیزن جریانی رو به بالا و در ناحیه ی میانی سلول به دلیل چرخش الکترولیت جریان رو به پایینی ایجاد می شود.