إلكتروكوبير

الاستخلاص الكهربائي ، أو ما يُعرف أيضًا بالترسيب الكهربائي ، هو عملية ترسيب المعادن كهربائيًا من خاماتها التي تم إذابتها في محلول عبر عملية تُعرف عادةً بالترشيح. يستخدم التكرير الكهربائي عملية مشابهة لإزالة الشوائب من المعدن. مع ذلك، في التكرير الكهربائي، يكون التوازن الإلكتروني الكلي صفرًا، بينما يُظهر الاستخلاص الكهربائي استهلاكًا صافيًا موجبًا للإلكترونات في التفاعل الكلي. تستخدم كلتا العمليتين الطلاء الكهربائي على نطاق واسع، وهما تقنيتان مهمتان لتنقية المعادن غير الحديدية بطريقة اقتصادية ومباشرة . يُطلق على المعادن الناتجة اسم المعادن المستخلصة كهربائيًا .

في عملية الاستخلاص الكهربائي، يُمرر تيار كهربائي من مصعد خامل عبر محلول ترشيح يحتوي على أيونات معدنية مذابة، بحيث يُستخلص المعدن بعد اختزاله وترسيبه في عملية طلاء كهربائي على المهبط . أما في عملية التكرير الكهربائي، فيتكون المصعد من المعدن غير النقي (مثل النحاس ) المراد تكريره. يتأكسد المصعد المعدني غير النقي، فيذوب المعدن في المحلول. تهاجر أيونات المعدن عبر الإلكتروليت باتجاه المهبط حيث يترسب المعدن النقي. ^{[ 1 ]} غالبًا ما تحتوي الشوائب الصلبة غير القابلة للذوبان التي تترسب أسفل المصعد على عناصر نادرة ثمينة مثل الذهب والفضة والسيلينيوم .

الاستخلاص الكهربائي هو أقدم عملية تحليل كهربائي صناعية. وقد حصل الكيميائي الإنجليزي همفري ديفي على معدن الصوديوم في صورته العنصرية لأول مرة عام 1807 عن طريق التحليل الكهربائي لهيدروكسيد الصوديوم المنصهر .

تم إثبات التكرير الكهربائي للنحاس تجريبياً لأول مرة من قبل ماكسيميليان، دوق لوشتنبرغ في عام 1847. ^{[ 2 ]}

حصل جيمس إلكينجتون على براءة اختراع للعملية التجارية في عام 1865 وافتتح أول مصنع ناجح في بيمبري ، ويلز في عام 1870. ^{[ 3 ]} كان أول مصنع تجاري في الولايات المتحدة هو شركة بالباخ ​​وأولاده للتكرير والصهر في نيوارك، نيو جيرسي في عام 1883.

يُستخلص النيكل والنحاس غالبًا عن طريق الاستخلاص الكهربائي. ^{[ 4 ]} تتميز هذه المعادن ببعض الخصائص النبيلة، مما يسمح باختزال أشكالها الكاتيونية الذائبة إلى شكلها المعدني النقي عند تطبيق جهد كهربائي منخفض بين المهبط والمصعد. وقد استخدمت الولايات المتحدة الأمريكية على نطاق واسع التكرير الكهربائي - باستخدام محاليل إلكتروليتية من الأملاح المنصهرة - لإنتاج البلوتونيوم عالي النقاء لاستخدامه في الأسلحة النووية. ^{[ 5 ]}

تحتوي معظم خامات المعادن على معادن مرغوبة (مثل الذهب والنحاس والنيكل ) في حالات مؤكسدة ، ولذا فإن الهدف من معظم عمليات التعدين هو اختزالها كيميائيًا إلى صورتها المعدنية النقية. والسؤال المطروح هو كيفية تحويل خامات المعادن عالية الشوائب إلى معادن نقية بكميات كبيرة. وقد طُوّرت مجموعة واسعة من العمليات لتحقيق هذه الغاية، ومنها الاستخلاص الكهربائي. في الحالة المثالية، يُستخلص الخام في محلول ثم يُخضع للتحليل الكهربائي ، حيث يترسب المعدن على المهبط . عمليًا، تُعقّد هذه العملية المثالية بعض أو كل الاعتبارات التالية: انخفاض محتوى المعدن (بضع نسب مئوية عادةً)، وترسب معادن أخرى منافسة للمعدن المطلوب، وصعوبة إذابة الخام أو عدم كفاءتها. لهذه الأسباب، يُستخدم الاستخلاص الكهربائي عادةً فقط على محاليل نقية من المعدن المطلوب، مثل مستخلصات السيانيد لخامات الذهب. ^{[ 6 ]}

نظرًا لارتباط معدلات ترسيب المعادن بمساحة السطح المتاحة، يُعد الحفاظ على كفاءة عمل الكاثودات أمرًا بالغ الأهمية. يوجد نوعان من الكاثودات: الكاثودات المسطحة والكاثودات الشبكية ، ولكل منهما مزاياه وعيوبه. يمكن تنظيف الكاثودات المسطحة وإعادة استخدامها، واستعادة المعادن المطلية إما عن طريق كشط الكاثود ميكانيكيًا (أو، إذا كانت درجة انصهار المعدن المُحلل كهربائيًا أقل من درجة انصهار الكاثود، يتم تسخين الكاثود إلى درجة انصهار المعدن المُحلل كهربائيًا مما يؤدي إلى تسييل المعدن وانفصاله عن الكاثود الذي يبقى صلبًا). تتميز الكاثودات الشبكية بمعدل ترسيب أعلى بكثير مقارنةً بالكاثودات المسطحة نظرًا لمساحة سطحها الأكبر. مع ذلك، لا يمكن إعادة استخدام الكاثودات الشبكية ويجب إرسالها لإعادة التدوير. بدلاً من ذلك، يمكن استخدام كاثودات ابتدائية مصنوعة من معادن مُكررة مسبقًا، والتي تُصبح جزءًا لا يتجزأ من المعدن النهائي الجاهز للدرفلة أو لمزيد من المعالجة. ^{[ 1 ]}

• الهندسة الكهروكيميائية
• الاستخلاص الكهربائي بالهواء المباشر

• التكرير الكهربائي عالي الإنتاجية لليورانيوم في عملية إعادة المعالجة الحرارية
• استخلاص الألومنيوم بالتحليل الكهربائي وتكريره بالتحليل الكهربائي باستخدام السوائل الأيونية
• كيف جعلت المعالجة المائية للمعادن وعملية الاستخلاص بالمذيبات/الاستخلاص الكهربائي من النحاس المعدن "الأخضر"
• استخلاص النحاس بالكهرباء