نحوه استخراج مس از سنگ معدن

نحوه استخراج مس به این شکل است که معمولاً با استفاده از معدن روباز انجام می شود و در آن یک سری نیمکت های پلکانی به مرور زمان عمیق و عمیق تر در زمین حفر می شوند. برای شکستن و حذف سنگ معدن، از ماشین آلات حفاری برای سوراخ کردن سنگ سخت استفاده می شود و مواد منفجره برای انفجار و شکستن سنگ در سوراخ های حفاری وارد می شود.

انواع سنگ معدن مس

احتمالا این سوال در ذهن شما به وجود آمده که مس از چه سنگی استخراج می شود؟ سنگ مس انواع مختلفی دارد و به چند شکل در طبیعت یافت می شود: سنگ های اکسیده، سنگ های سولفوره و مس طبیعی. قبل از توضیح این که مس چگونه استخراج می شود به معرفی کوتاه این سنگ ها می پردازیم.

سنگ های اکسیدی مس

بیشتر این سنگ ها در قسمت قشر زمین قرار دارند. با تغییرات آب و هوا و تاثیرات و کنش و واکنش های طبیعت، سنگ های سولفوری به سنگ های اکسیده تبدیل می شوند. سنگ های اکسیدی مس اکثرا شامل کربنات ها، سولفات ها و سیلیکات ها هستند.

سنگ های سولفوری مس

سنگ های سولفوری پایین تر از سنگ های اکسیدی قرار می گیرند و در عمق زیادی از قشر زمین وجود دارند. بخش زیادی از سنگ های معدنی شامل سنگ های سولفوری هستند.

مس طبیعی

بعضی اوقات مس در طبیعت به صورت آزاد یافت می شود. درصد خلوص چنین مس هایی می تواند فوق العاده زیاد (حتی بیش از 99%) باشد.

روش های استخراج فلز مس

از چند سال گذشته، با پیشرفت علم و دانش، نحوه استخراج مس و تهیه آن با پیشرفته ترین ابزار و تجهیزات صورت می گیرد، به همین دلیل مس به دست آمده دارای کیفیت بالاتری نسبت به گذشته است.

نحوه استخراج مس با توجه به کانی آن متفاوت است. البته پارامترهای مختلفی مانند هزینه و مقرون به صرفه بودن آن روش نیز اهمیت دارد. محققان، دانشمندان و مهندسان در تلاشند با پیدا کردن راه های جدید و بهینه کردن روش ها، کیفیت محصول به دست آمده را افزایش و هزینه استخراج را کاهش دهند و از تمامی جهات، نحوه استخراج مس را بهبود ببخشند. سپس از سنگ مس در صنایع مختلف استفاده می شود؛ برای مثال در تولید سینی های مسی کاربرد دارند.

در کل استخراج مس از سنگ معدن به دو روش اصلی صورت می گیرد: پیرومتالورژی (متالورژی خشک) و هیدرومتالورژی (متالورژی تر).

نحوه استخراج مس با روش پیرومتالورژی

در این روش استخراج مس یعنی استخراج مس به روش پیرومتالورژی از کانه سولفیدی استفاده می شود. پس از استخراج سنگ معدن از معدن (عملیات های حفاری و …) سنگ معدن در سنگ شکن اولیه خرد می شود. سپس سنگ های ریز وارد سنگ شکن ثانوی می شوند و در آن جا به ابعاد کوچک تری در می آیند. بعد از آن با مواد شیمیایی و شیر آهک ادغام می شوند و به شکل دوغاب در می آیند.

در مرحله بعد دوغاب وارد قسمت تغلیظ می شود و کنسانتره مس و مولیبدن حاصل می شود. در قسمت بعد مولیبدن جدا شده و کنستانتره مس به مرحله صافی می رود و به شکل خمیر مانند تبدیل می شود. مرحله بعد کوره های خشک کن هستند. محصول بدست آمده ترکیبی از مس و دیگر مواد ناخالصی می باشد که حدودا شامل 40 تا 50 درصد مس می باشد و به آن مات مس می گویند.

مات مس را در کوره های مبدل می ریزند و با عبور دادن هوا و اکسیژن، ناخالصی ها و مخصوصا آهن و گوگرد را اکسیده می کنند. این مس هم ناخالص است و به خاطر وجود عنصرهای مختلف و ماده های غیر فلزی و پوکی (تخلخل) زیاد، به آن مس خام (یا مس جوشدار یا مس بلیستر) می گویند.

در این قسمت، مس خام حدود 99.3 درصد مس دارد. بعد وارد کوره های آند می شود و با تزریق شدن گاز پروپان، ناخالصی های موجود سوخته و خارج می شوند. حال خلوص آن به حدود 99.7 درصد می رسد. خروجی این مرحله به چرخ ریخته گری وارد شده و مواذ مذاب مس خام به شکل صفحات بزرگ ریخته شده و آن صفحات به عنوان آند در الکترولیز مس به کار می روند. صفحات کاتدی که از مس خالص (با درصد خلوص خیلی زیاد) ساخته شده را با صفحات آند (مس خام) وارد محلول اکترولیت که متشکل از اسید سولفوریک و سولفات مس است می کنند.

وقتی جریان (که با حساب و کتاب و دقیق مسخص شده) عبور می کند، مس به شکل یون دو ظرفیتی از صفحات آند جدا شده و بر روی صفحات کاتد قرار می گیرد. عناصر و فلزات ناخالص دیگر هم در محلول حل نشده و به صورت رسوب در کف کوره قرار می گیرند. در مرحله آخر نحوه استخراج مس با روش پیرومتالورژی، صفحات کاتدی را که بر روی آن ها مس الکترولیز شده قرار دارد ذوب کرده و به اشکال و اندازه های دلخواه در می آورند.

نحوه استخراج مس با روش هیدرومتالورژی

حال به نحوه نحوه استخراج مس با روش هیدرومتالورژی می پردازیم. در این روش استخراج مس، به دلیل این که با انحلال مس در محلول های آبی صورت می گیرد،نیاز به سرمایه کمتری خواهد بود. نکته دیگر این که به دلیل محلول بودن مواد، جا به جایی آن ها راحت تر است. همچنین در این نحوه استخراج مس در مقایسه با روش پیرومتالورژی، مقدار مصرف انرژی و همین طور آلایندگی محیط زیست به مراتب کمتر است. در این شکل از استخراج به دلیل عدم محدودیت از نظر مقدار تولید، کارخانه های نه چندان بزرگ و حتی واحدهای کارگاهی هم می توانند از آن استفاده کنند.

برای این کار کانه اکسیدی، کانه سولفیدی کم عیار یا کنستانتره سولفیدی تصفیه شده مورد استفاده قرار می گیرد. سنگ های اکسیدی که عیارشان کم است و استخراج به روش متالورژی برای آن ها به صرفه نیست، روش استخراج هیدرومتالورژی انتخاب می شود.

با ریختن اسید سولفوریک بر روی خاک های اسیدی، خاک اکسیدی محلولی وارد لوله پلی اتیلن شده و از طریق آن وارد حوضچه انحلال می شود.

در قسمت بعد، مس فلزی از محلول غلیظ مس با بهره مندی از یک روش الکتروشیمیایی استخراج می شود. تا حدودی می توان گفت شبیه تصفیه الکتریکی در روش پیرومتالورژی است. یکی از تفاوت های این روش با روش قبلی این است که در آن از مس به عنوان آند استفاده شده بود ولی در این روش از سرب استفاده می شود.

با واکنش انجام شده در سلول الکتروشیمی، یون مس درون محلول، روی آند سربی رسوب می دهد. بعد، مس رسوب داده شده را به کمک کاردک جدا و جمع آوری می کنند و مس با درجه خلوص زیادی آماده می شود.

تعدادی مس آندی حاصل، به عنوان آند و به همان تعداد قطعه دیگر به عنوان کاتد درون وان الکترولیز مورد استفاده قرار می گیرند. جنس کاتد مس خالص است. در این مرحله به دو سر آن ها ولتاژی اعمال می شود. آند ها کم کم خورده شده و به شکل یون مس (2 بار مثبت) تبدیل می شوند و وارد الکترولیت شده و آنجا احیا می شوند.

با این فرایند مس تصفیه شده و خلوص آن به حدود 99.99% هم می رسد.

در آخر، آن به اشکال خاص در زندگی ما استفاده می شود. استفاده های مس متعدد است و همواره از آن استفاده شده و در نزدیکی ما وجود دارد که آن ویژگی ها در مقاله ای دیگر در سایت بازار مس با عنوان کاربردهای مس بیان شده است.

همچنین احتمالا این مقاله از سایت رسمی انجمن توسعه مس که در مورد نحوه استخراج مس است برای شما جذاب باشد.

سوالات متداول