imico
انواع روش های استحصال مس
انواع روش های استحصال مس به عوامل مختلفی بستگی دارد. البته در انتخاب یک روش برای استحصال مس یا هر فلز معمولا پارامترهای مختلفی دخالت دارند و مهمترین آن ها اقتصادی و مقرون به صرفه بودن آن روش است. دست‌اندرکاران صنعت استحصال سعی در ابداع یک روش جدید با هزینه‌های کمتر و بازده بالا یا بهبود روش های قبلی برای پایین آوردن هزینه دارند. با پیشرفت فناوری و ساخت دستگاه‌های جدید روزبه‌روز روش‌های اقتصادی‌تر جایگزین روش‌های پرهزینه قدیمی می‌شود.
استحصال و تولید مس در کشور، امروزه با وسایل و ماشین آلات مدرن انجام می شود، به گونه‌ای که چگونگی استحصال آن و کاربرد این ماشین آلات می تواند سبب بهبودی کیفیت محصول نهایی شود.
انواع روش های استحصال مس به شرح زیر آمده است:
- روش احیا
- روش تهیه مات
- متالوژی مس از طریق تشکیل مات
- روش پیرومتالوژی
- روش هیدرومتالوژی
روش احیا، یکی از قدیمی ترین انواع روش های استحصال مس است. این روش، برای استحصال مس از سنگ های اکسیدی و پرعیار به کار می رود. اساس این روش، حذف کامل گوگرد از سنگ معدن مس و احیای بعدی آن توسط عوامل احیا کننده مانند کربن یا منوکسیدکربن قرار دارد. این روش، قدیمی به شمار می رود و امروزه به دلیل کمیاب بودن سنگ های اکسیدی پرعیار و همچنین مصرف سوخت و انرژی بالا، تلفات زیاد مس در سرباره و هزینه زیاد حذف ناخالصی‌ها، مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
روش تهیه مات، یکی از انواع روش های استحصال مس است. در این روش سنگ های معدنی مس گوگرددار در کوره‌های ذوب به مخلوطی از سولفورهای مس و آهن که مات مس نام دارد، تبدیل شده و سپس توسط یک کنورتور (مبدل) به مس خام تبدیل می‌شود که بعد از تصفیه و ذوب کاتدی مس فلزی به دست می‌آید. این روش، به دلیل مصرف سوخت کمتر و همچنین درجه خلوص بالاتر مس خام، نسبت به روش احیا، اقتصادی‌تر بوده، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در میان روش های استحصال مس، تهیه مات متداول ترین روش است که بر اساس دو اصل زیر استوار است؛ واکنش‌پذیری مس با گوگرد از سایر عناصر وجود در کانی بیشتر بوده، زودتر از عناصری مثل نیکل و کبالت و سرب می‌تواند سولفور تشکیل بدهد. آهن هم سریعتر از عناصر فوق با گوگرد وارد واکنش می‌شود، بنابراین مات مس معمولا سولفور دوگانه آهن و مس است که به سهولت از گانگ‌ها به‌صورت مذاب جدا می‌شود. مقدار گوگرد موجود در سنگ معدن، عیار مات را تعیین می‌کند. مقدار بالای گوگرد نشانگر پایین بودن عیار مس است، بهترین حالت وقتی است که مقدار گوگرد 50-35 درصد مس کافی باشد.
میل ترکیبی مس با اکسیژن کمتر از سایر فلزات و عناصر موجود است، بنابراین در محیط اکسیژنی پایدار است و به این ترتیب، از مات مس جدا می‌شود.
روش پیرومتالوژی جزو انواع روش های استخراج مس است. در روش پیرومتولوژی از کانه سولفیدی برای تولید مس استفاده می شود. در این روش در ابتدا سنگ استخراج شده از معدن را به وسیله سنگ‌شکن فکی به قطعات ۱۲ میلیمتری تبدیل کرده و سپس سنگ های خردشده در آسیاب گلوله ای و با کمک مواد شیمیایی و شیر آهک ترکیب می شود تا اندازه دانه ها به ۷۴ میکرون تبدیل شود. با تبدیل دانه ها به این اندازه به یک ترکیب دوغاب مانند دست پیدا می کینم، پس از آن با پرعیارسازی یا فلوتاسیون از ترکیب دوغاب حاصله کنستانتره مس و مولیبدن به وجود می آيد، سپس با جداسازی مولیبدن کنستانتره مس به وسیله صافی، ترکیب خمیری شکلی از مس به دست می آید که باید در کوره های خشک کن آن را خشک کرد، پس از گرفتن رطوبت این خمیر مس ناخالص با درصد خلوص ۴۵ درصد حاصل می شود که در اصطلاح آن را مس مات می گویند.
مس مات شامل درصد ناچیزی از عناصر گوناگون همچون گوگرد، آهن، طلا و ... است که برای تولید مس خالص لازم است. این عناصر را به وسیله کوره های مبدل یا کنورتر از مس مات جدا می کنند، به همین منظور مس مات را در کوره های مبدل ریخته و با عبور دادن هوا و اکسیژن از ناخالصی های موجود را از مس مات جدا می کنند، ولی پس از انجام این فرآیند نیز همچنان درصدی از ناخالصی ها در مس باقی می ماند، به گونه‌ای که درصد خلوص مس به ۳/۹۹ درصد رسیده و به مس حاصله در اصطلاح مس بلیستر یا مس جوشدار یا «مس خام» می‌گویند.
پس از آن برای تبدیل مس خام به مس خالص با درصد خلوص بالا، ضروری است که کوره های آند استفاده شود. در این مرحله مس را به وسیله پاتیل هایی وارد کوره های آند کرده تا با تزریق گاز پروپان و سوزاندن ناخالصی های موجود، ناخالصی ها را از مس خام جدا کنند. در این مرحله مس حالت مذاب به خود گرفته و درصد خلوص آن به ۷/۹۹ درصد می رسد.
در مرحله آخر لازم است که خروجی کوره آند را وارد چرخ ریخته‌گری کنند تا مذاب مس خام به صفحات بزرگ آند تبدیل شود، سپس صفحات به‌وجود آمده را همراه با صفحات کاتد که از مس خالص تشکیل شده، با هم در محلول الکترولیت اسیدسولفوریک و سولفات مس وارد می کنند تا با عبور یک جریان معین و از پیش تعیین شده مس خالص را از صفحات آند جدا کنند، زیرا با این کار مواد ناخالص در محلول الکترولیت حل نمی شوند و در پایان کار مس خالص با درصد خلوص ۹/۹۹ از صفحات آند جدا شده و مس خالص به دست می‌آید.
روش هیدرومتالوژی، جزو یکی از انواع روش های استحصال مس به شمار می رود. در روش هیدرومتالوژی از کانه اکسیدی، سولفیدی کم عیار یا کنستانتره سولفیدی تصفیه شده برای تولید مس استفاده می کنند. این روش در مقایسه با روش پیرومتالوژی از مزایای خاصی برخوردار است. از جمله این مزایا می توان به کاهش سرمایه های اولیه، راحتی در حمل و نقل مواد، کاهش مصرف انرژی و آلودگی های زیست محیطی اشاره کرد. همچنین روش هیدرومتالوژی با هیچ گونه محدودیتی مواجه نیست، بنابراین می توان در کارخانه ها یا کارگاه های کوچک نیز به تولید مس پرداخت.
در خصوص چگونگی تولید مس در روش هیدرومتالوژی باید یادآور شد، در این روش با ایجاد یک منطقه شیبدار و یک بستر مناسب برای حرکت ماشین آلات سنگین فرآیند تولید مس آغاز می شود، به این صورت که پس از کشیدن پلاستیک پلی اتیلن و قرار دادن یک لوله پلی اتیلن جهت خروج محلول حاصله، خاک حاوی مواد اکسیدی را روی پلاستیک پلی اتیلن پخش کرده و سپس محلول اسیدسولفوریک را روی خاک اکسیدی می‌ریزند و در نهایت با این کار مس با انحلال‌پذیری در محلول حاصله از خاک اکسیدی جدا شده و به وسیله لوله پلی‌اتیلن به حوضچه انحلال‌پذیری می‌ریزد.
به این ترتیب با انحلال‌پذیری مس درون محلول سولفوریک اسید، مواد ناخالصی از مس جدا شده و مس خالص با بالاترین میزان خلوص به دست می‌آید.
