Simulation der Strömung einer Raffinationselektrolyse

Die hydrometallurgisch-elektrolytische Metallgewinnung zählt zu den Metallgewinnungsverfahren mit den niedrigsten spezifischen Durchsätzen. So beträgt die Raum-Zeit-Ausbeute (d.h. die Produktionsleistung pro Badvolumen) bei der Kupferraffinationselektrolyse mit ungefähr 0,03 tm-3h-1 nur ein Hundertstel gegenüber pyrometallurgischen Verfahren, wie Verblaseprozesse im Konverter mit bis zu 3 tm-3h-1. Bei einer Intensivierung der Elektrolyseprozesse muß vor allem eine Verbesserung der Elektrolytströmung in den Zellen gefordert werden. In der Literatur sind zu dieser Thematik nur wenige, ausschließlich experimentelle Arbeiten bekannt. Mit Hilfe des CFD-Programmes FIRE (registered) soll die Strömung in einer Kupferraffinationselektrolysezelle dreidimensional berechnet werden. Ausgehend von bereits durchgeführten Berechnungen (diese ergaben eine gute qualitative Übereinstimmung des entwickelten Elektrolysemodells mit experimentellen Werten) sollen im beantragten Projekt u.a. die Temperaturverteilung, die Inhibitorkonzentration und der während der Elektrolyse entstehenden Anodenschlammverteilung ermittelt werden. Die Simulation beruht u. a. auf Dichteänderungen in der hydrodynamischen Grenzschicht an den Elektrodenoberflächen. Dichte und Dicke der hydrodynamischen Grenzschicht sollten im beantragten Projekt elektrodenhöhenabhängig berücksichtigt und mit experimentellen Ergebnissen verglichen werden. Ziel dieser Arbeit ist es, mit Hilfe der CID-Simulation ein Strömungsmodell einer Raffinationselektrolyse zu erstellen.