بهینه‌سازی مصرف انرژی و افزایش راندمان کاتدی در الکترووینینگ مس و روی با سوئیچینگ فرکانس بالا (IGBT)

در صنایع استخراج فرآیندی فلزات (Electrowinning) نظیر مس، روی، نیکل و کوبالت، هزینه انرژی الکتریکی مستقیم بیش از ۳۵ تا ۴۰ درصد کل هزینه‌های جاری کارخانه را تشکیل می‌دهد. در این مطالعه تخصصی الکتروشیمیایی، تاثیرات مستقیم کیفیت شکل موج جریان خروجی یکسوساز بر راندمان کاتدی بررسی شده است. ۱. اثرات مخرب ریپل در یکسوسازهای تریستوری (SCR) سنتی: ترانسفورماتورهای تریستوری قدیمی دارای ریپل ولتاژ بالا (بین ۵ تا ۱۵ درصد) هستند. این نوسانات متناوب باعث ایجاد قطبش غلظتی (Concentration Polarization) در سطح کاتد شده و بخشی از توان الکتریکی را به جای انباشت فلز، صرف گرم کردن اسید و واکنش‌های جانبی می‌کند. همچنین نوسان جریان موجب رشد غیریکنواخت دانه‌های مس و ایجاد شاخه‌های دندریتی (Dendrite) می‌گردد که اتصال کوتاه میان آنود و کاتد و سوختن سلول را به همراه دارد. ۲. تحول تکنولوژی سوئیچینگ فرکانس بالا (IGBT) لونی: رکتیفایرهای سوئیچینگ لونی با فرکانس کاری ۱۵ الی ۲۰ کیلوهرتز و ضریب ریپل خروجی کمتر از ۰.۵٪، خروجی جریان کاملاً صاف و پایدار ارائه می‌دهند. دستاوردها و شاخص‌های فنی: - افزایش خلوص فلز مس رسوب‌یافته به بالای ۹۹.۹۹٪ (گرید کاتد A). - افزایش راندمان جریان کاتدی (Cathodic Current Efficiency) از ۸۲٪ به بیش از ۹۵٪. - کاهش مصرف برق کل سالن به میزان ۳۰۰ الی ۴۵۰ کیلووات‌ساعت به ازای هر تن مس تولیدی. - دوره بازگشت سرمایه (ROI) خرید دستگاه در کمتر از ۵ ماه در خطوط صنعتی بزرگ.