شماره ركورد
34393
پديد آورنده
عرفان اماني
عنوان
بررسي تاثير اعمال و اثر پارامترهاي فراصوتي بر فرآيند استخراج الكتريكي مواد فلزي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/08/07
استاد راهنما
دكتر رضوان عابديني
استاد مشاور
محمد صديقي
دانشكده
مكانيك
چكيده
اين پژوهش به بررسي دقيق تأثير اعمال ميدان فراصوت با توانهاي مختلف بر عملكرد سينتيكي و كيفيت مورفولوژيك محصول در فرآيند استخراج الكتريكي (الكترووينينگ) مس اختصاص دارد. هدف اصلي تحقيق، ارزيابي كارايي اين روش در غلبه بر چالشهاي محدوديت انتقال جرم و تشكيل ساختارهاي نامطلوب دندريتي است كه مشخصه فرآيندهاي استخراج الكتريكي مرجع (بدون همزدن) هستند. آزمايشها در چهار حالت مختلف شامل حالت مرجع و سه توان فراصوت (50، 100، و 150 وات) به اجرا درآمده و دادههاي كمي مربوط به جرم رسوبكرده و بازده جريان به صورت زمانمند اندازهگيري شدند. تحليل مورفولوژي سطح كاتد نيز با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي و روش¬هاي پردازش تصوير انجام پذيرفت. نتايج كمي نشان داد كه اعمال فراصوت به طور قابل توجهي نرخ رسوبگذاري را افزايش داده و بازده جريان را بهبود بخشيده است. شرايط توان 150 وات به عنوان حالت بهينه شناسايي گرديد كه در آن بازده جريان به 97.22% رسيد (در مقايسه با 77.21% در حالت مرجع). اين افزايش، ناشي از سركوب مؤثر واكنش جانبي احياي هيدروژن از طريق تخريب لايه مرزي توسط پديده كاويتاسيون آكوستيك است. تحليل كيفي مورفولوژي تأييد كرد كه فراصوت تحولي اساسي در ساختار رسوب ايجاد نموده است؛ ساختار از حالت ناهمگن و دندريتي به يك رسوب ريزدانه و متراكم تبديل شده است. تحليل كمي نشان داد كه ميانگين مساحت دانه به ميزان چشمگير 80% كاهش يافته است (از 1.92 به 0.38 ميكرومتر مربع)، كه مؤيد غلبه نرخ هستهزايي بر رشد بلوري است. افزايش جزئي ضريب تغييرات مساحت به 54.16% به ناهمگني موضعي توزيع انرژي كاويتاسيون نسبت داده شد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/10/30
عنوان به انگليسي
Investigation of the Application and Effect of Ultrasonic on the Electrowinning Process of Metallic Materials
تاريخ بهره برداري
10/29/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
عرفان اماني
چكيده به لاتين
This research investigates the precise effect of applying an ultrasound field at various power levels on the kinetic performance and morphological quality of the final product in the copper electrowinning process. The study’s primary objective is to evaluate the techniqueʹs efficacy in overcoming the challenges of mass transfer limitation and the formation of undesirable dendritic structures, which characterize the reference electrowinning process (without external agitation).Experiments were conducted across four distinct conditions: a reference state and three ultrasonic power levels (50, 100, and 150 Watts). Quantitative data, including the deposited mass and Current Efficiency, were measured dynamically over time. Morphological analysis of the cathode surface was performed using a Scanning Electron Microscope and digital image processing techniques. The quantitative results demonstrated that ultrasound application significantly increased the deposition rate and improved CE. The 150 Watt condition was identified as optimal, achieving a Current Efficiency of 97.22% (compared to 77.21% in the reference state). This increase stems from the effective suppression of the parasitic hydrogen reduction reaction, achieved by breaking the diffusion layer via acoustic cavitation. The qualitative morphological analysis confirmed that ultrasound induced a fundamental change in the deposit structure, transforming it from a non-uniform and dendritic state to a fine-grained and compact one. Quantitative SEM analysis showed that the mean grain area was drastically reduced by 80% (from 1.92 to 0.38 μm^2), confirming the dominance of the nucleation rate over crystal growth. A slight increase in the areaʹs coefficient of variation to 54.16% was attributed to the local heterogeneity of the cavitation energy distribution.Ultimately, this research conclusively affirms the effectiveness of the sonoelectrochemical technique in enhancing both the energy efficiency and the final product quality of the copper extraction process, offering a viable operational solution for industrial applications.
كليدواژه هاي فارسي
استخراج الكتريكي , الكترووينينگ فراصوتي , كاويتاسيون فراصوتي , بازده جريان , مورفولوژي رسوب
كليدواژه هاي لاتين
Copper Electrowinning , Copper Electrowinning , Copper Electrowinning , Copper Electrowinning , Copper Electrowinning
Author
ERFAN AMANI
SuperVisor
REZVAN ABEDINI