مطالب علمی


آند و کاتد هردو توسط جریان الکتریکی توصیف می‌شوند. به این ترتیب، یک کاتد به الکترودی می‌گویند که جریان الکتریکی بوسیله آن،‌ از دستگاه الکتریکی قطبیده خارج می‌شود. به طور مشابه، آند نیز به الکترودی می‌گویند که از طریق آن،‌ جریان الکتریکی به دستگاه الکتریکی قطبیده وارد می‌شود


در نهایت،‌ در سال 1834 این تعریف‌ها توسط «ویلیام هیول » نهایی شدند. لازم به ذکر است که کلمه «کاتد» از ریشه یونانی آن به معنای «نزول» یا کاهش گرفته شده است و هیول برای این انتخاب از مایکل فارادی کمک گرفته بود




همانطور که در بالا نیز اشاره شد ، استخراج فلز روی می تواند به دو روش هیدرو و پایرو انجام گیرد اما به دلایل معمولا بیشتر از روش هیدرومتالوژی استفاده می گردد.


در این بخش هدف اصلی تبدیل فلز مورد نظر ( در اینجا فلز روی ) از حالت جامد به حالت یون محلول در آب می باشد ، این فرآیند بهتر است به صورت انتخابی انجام گیرد به این معنی که تا حد امکان از تبدیل دیگر فلزات به یون محلول جلوگیری شود.

در این بخش هدف حذف سایر یون های موجود درمحلول یون اصلی ( در اینجا فلز روی ) است توضیح اینکه هر کدام از ناخالص ها در محدوده مجاز تعریف شده از قبل ، قابل قبول می باشند بنابراین هدف اصلی رسیدن به خلوص محلول مورد نظر در حد تعریف شده است ، به عنوان مثال در صنعت روی مقدار ناخالص قابل قبول برای یونهایی مانند مس ، کادمیوم ، آهن نیکل و کبالت در حد یک یا چند میلی گرم در لیتر است در حالیکه حد مجاز برخی ناخالص ها مانند منیزیم و سدیم می تواند تا حد چند گرم بر لیتر باشند.

در نهایت خروجی فرآیند تصفیه شامل یک محلول خالص از یونهای فلز مورد نظر ( در اینجا فلز روی ) با ناخالص های قابل قبول می باشد.

هدف اصلی از این بخش تبدیل یون محلول فلز مورد نظر ( در اینجا فلز روی ) به فلز می باشد این فرآیند از طریق اعمال الکتریسیته انجام می گیرد ، فرآیند رسوب دهی فلرد دقیقا معکوس فرآیند پیل الکتروشیمیایی می باشد.

در این فرآیند با اعمال نیروی برق به دو الکترود ، فلز مورد نظر در یکی از الکترودها ( کاتد) رسوب پیدا می کند ، فرآیند مورد نظر دو الکترود ( با توجه به نیاز به برقراری جریان الکتریسیته ) نیاز خواهد داشت ، که واکنش های افزایشی ( اکسیداسیون ) نیز معمولا در سطح آند انجام می گیرد.

همانطور که در بالا به آن اشاره شد فرآیند الکترولیز در سطح دو الکترود ( آند و کاتد ) انجام می گیرد ، فرآیند های افزایشی ( اکسیداسیون ) در سطح آند و فرآیند های کاهشی ( احیا ) در سطح کاتد ، در فرآیند الکتروینینگ روی ( که در اصطلاح عامیانه به اشتباه به الکترولیز معروف شده است ) محلول مورد استفاده معمولا ، محلول خالص سولفات روی ( با ناخالص های حد مجاز تعریف شده است ) که به آن pls نیز گفته می شود .

این محلول دارای غلظت هایی متفاوت از یون روی می تواند باشد که در حال حاضر در صنایع داخلی ایران غلظت ورودی به الکترولیز می تواند از مقدار 20gr تا 60gr باشد ، تفاوت غلظت ورودی ناشی از ساختار کارخانجات مختلف و یا عدم تامین به موقع ماده اولیه مصرفی می باشد.

همانطور که در بالا نیز به آن اشاره شد ، آند و کاتد در شرایط الکترولیز متصل به برق بوده و در داخل محلول قرار می گیرند ، شرایط اشاره شده نشان دهنده دو موضوع مهم و حیاتی می باشد اولا با توجه به اینکه ، آند و کاتد متصل به جریان برق می باشند باید از نظر الکتریکی شرایط مطلوبی را داشته باشند ( حداقل مقاومت حرارتی ) ، زیرا در غیر اینصورت اتلاف انرژی الکتریکی و تولید گرما خود موجب افزایش هزینه های تولید خواهد شد.

نکته مهم دیگر که باید به آن توجه داشت ، شرایط محلول مورد استفاده است که موجب می شود آند و کاتد در معرض خوردگی قرار گیرند.

بنابراین آند و کاتد باید از نظر خوردگی شیمیایی در محلول مورد نظر هم تفاوت قابل قبولی داشته باشند علی الخصوص آند که درمعرض واکنش های اکسیداسیون قرار می گیرد شرایط سخت تری از نظر خوردگی دارد.

با توجه به این شرایط ، آند و کاتد مورد استفاده در صنعت استخراج روی معمولا کاتد های آلومینیومی و آند های از جنس سرب می باشند.

استفاده از مطالب با ذکر منبع بلامانع می باشد.

نویسنده : مهندس یاسر دهقان