يُعدّ التكرير الإلكتروليتي الطريقة الرئيسية لتنقية النحاس اليوم، حيث تُنتج الغالبية العظمى من النحاس المكرر عالميًا باستخدام هذه الطريقة. وتعتمد هذه الطريقة على مبادئ الكيمياء الكهربائية لتنقية النحاس الخام بكفاءة عالية، من حوالي 99% إلى أكثر من 99.99%.

مبدأ العمل: "نقل" النحاس من المصعد إلى المهبط

يُصبّ النحاس الخام في صفيحة سميكة لتكون المصعد، وصفيحة رقيقة من النحاس النقي أو صفيحة من الفولاذ المقاوم للصدأ لتكون المهبط، ثم يُغمر في خلية إلكتروليتية تحتوي على خليط من كبريتات النحاس وحمض الكبريتيك. عند تطبيق تيار مستمر، تذوب ذرات النحاس عند المصعد لتتحول إلى أيونات نحاس تدخل المحلول. تنتقل هذه الأيونات إلى المهبط وتكتسب إلكترونات، مما يؤدي إلى ترسيب نحاس إلكتروليتي عالي النقاء. تُشبه هذه العملية برمتها "نقل" النحاس من المصعد إلى المهبط، مع الحفاظ على تركيز ثابت نسبيًا لأيونات النحاس في المحلول.

مصير الشوائب: المعادن الثمينة تتحول إلى "مكاسب غير متوقعة"

تستغل عملية التكرير الإلكتروليتي بذكاء الفرق في جهد الأقطاب بين المعادن المختلفة. تتميز المعادن الثمينة، كالذهب والفضة والبلاتين والبلاديوم، بجهد أعلى من النحاس، ولا تذوب أثناء التحليل الكهربائي، بل تترسب في قاع الخلية على شكل رواسب الأنود. تُعد جزيئات رواسب الأنود هذه مواد خام قيّمة لاستخلاص المعادن الثمينة، إذ يحتوي كل طن من رواسب أنود النحاس على ما يقارب 2000-3000 غرام من الذهب. تستطيع مصاهر المعادن المحلية الكبيرة استخلاص أكثر من عشرة أطنان من الذهب ومئات الأطنان من الفضة سنويًا من رواسب الأنود وحدها. في حين تذوب المعادن النشطة، كالحديد والزنك والنيكل، مع النحاس، إلا أنها يصعب ترسيبها عند الكاثود، وتبقى في الإلكتروليت، مما يستدعي تنقيتها دوريًا.

... مشهد ورشة العمل: إنتاج واسع النطاق مُتحكم به بدقة

عند دخولك إلى مصفاة نحاس إلكتروليتية حديثة، ستجد مئات الخلايا الإلكتروليتية مُرتبة بدقة. تحتوي هذه الخلايا على صفائح أنود وكاثود متناوبة. بعد تشغيلها، يذوب الأنود تدريجيًا، وتترسب طبقة سميكة من النحاس الإلكتروليتي اللامع باستمرار على الكاثود. تبلغ كثافة التيار في العملية التقليدية 220-280 أمبير/م²، ويمكن زيادتها إلى 320-370 أمبير/م² باستخدام تقنية صفائح الكاثود الدائمة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، مما يحقق كفاءة تيار تتجاوز 97%.