مس و استخراج مس ازمعدن

مس و استخراج مس ازمعدن

مس و استخراج مس ازمعدن

مس نام یک عنصر شیمیایی با نماد شیمیایی Cu برگرفته از واژهٔ لاتین cuprum   است  عدد اتمی آن ۲۹ و عنصری فلزی با ویژگی‌های شکل پذیری و رسانایی گرمایی و الکتریکی می باشد. مس خالص چکش خوار خوب  نرم

 است بخشی که در برابر هوای آزاد باشدبه رنگ قرمز مایل به نارنجی می شود.

همچنین فلز خشک رنگ و ذی قیمت  مس به دلیل دارا بودن ویژگی‌هایی چون رسانای الکتریکی قوی و حرارت بالا و دوام و پایداری خیلی خوب در برابر خوردگی، خمش و خزش، در صنایع گوناگون کاربرد دارد.

 مس دارای خواص شیمیایی فلزات انتقالی می باشد، دارای حالت‌های اکسیداسیون ۱+ و ۴+ است،

ترکیبات مختلف آن رنگی، با عدد اتمی ۲۹ و جرم اتمی ۵۴۶/ ۶۳ می باشد. خواص فیزیکی متنوع شامل عیار مس، میزان ناخالصی‌های طبیعی یا باقیمانده مواد افزوده که در مرز دانه‌های محلول جامد یا فازهای مجزا تشکیل داده است؛ترکیبات مختلف با رنگ های کاملا مجزا تولید می کند.

هزاران سال است که از مس و آلیاژهای مختلفش استفاده می‌شود. ترکیب‌های مس معمولاً به شکل نمک‌های مس با ظرفیت 2 دیده می‌شوند، در معادن مس با رنگ آبی با نام علمی آزوریت یا سبز کانی‌ فیروزه و با نام مالاکیت ناشی از همین فلز است. از مس در هنر های تزئینی هم بهره برده می‌شود.

هنرهای تزئینی مس – هنر قلمزنی

هنرهای تزئینی مس – هنر قلمزنی

مس یک مادهٔ معدنی ضروری برای اندام‌های زنده است

خون نرمتنان و سخت پوستان از ماده‌ای به نام هموسیانین ساخته شده‌است. مادهٔ اصلی هموسیانین در اندام‌های اصلی بدن انسان از جمله کبد، ماهیچه و استخوان ها در آن مس یافت می‌شود.

مس معمولا" به شکل توده معدنی در معدن با عیارهای کاملا متفاوت یافت می شود.

بیش از ۲۰۰نوع کانی مس شناخته شده است، ولی کانی‌هایی که اهمیت تجاری دارند بیش از ۱۷ مورد نیستند که مهم‌ترین این کانی‌ها مس فلزی cu ، سولفیدهایی از جمله  کالکوپریت ، پورنیت ، کالکوسیت ،   کوولیت، مالاکیت ، آزوریت یا اکسیدهایی مانند کوپریت (Cu2O) از منابع مس هستند..

استخراج مس:

استخراج مس معمولاً به 2 روش کلی صورت می‌گیرد:

روش اول- پیرو متالوژی (احیا فلزات دردمای بالا): وقتی ترکیبات سولفیدی داشته باشیم استفاده می‌کنیم.                                                                                                                                روش دوم - هیدرومتالوژی را وقتی ترکیبات اکسیدی داشته باشیم استفاده می‌کنیم.

استخراج پیرومتالوژی مس شامل 3 مرحله کلی زیر می‌شود:

الف-تغلیظ مس Beneficiation

سنگ معدن مس پس از استخراج از معدن مس و خرد شدن وارد مرحله تغلیظ مس می‌گردد. سنگ‌های مس استخراج شده کمتر از 1 درصد مس دارند. در اینجا ما مس را خرد کرده پودر می کنیم و به داخل سلول‌های فلوتاسیون می‌ریزیم. در این سلول پودر مواد داخل دوغ آب می‌جوشد و ذرات آب دوست ته نشین شده و ترکیبات آب گریز که همین ترکیبات سولفیدی هستند به روی آب می‌آیند. داخل این کف غلظت مس به 30 افزایش یافته است.

ب-استخراج به روش پیرو متالوژی Pyro-metallurgical extraction

شامل 3 مرحله کلی زیر است:

1-تصفیه تشفویه یا برشته کردن(roasting)

در این مرحله ماده اولیه که عمدتاً شامل مس، آهن و گوگرد است با اکسیژن اضافی می‌سوزد و محصول این واکنش معمولا اکسید آهن و سولفید مس تولید می‌شود.

2-تولید میت(matte)

سولفید مس و اکسید آهن را درون کوره برده و آنها را می‌سوزانیم. در نتیجه ترکیبات مختلفی ازسولفید آهن  و سولفید مس تولید می‌گردد. این 2 ترکیب به راحتی درون یکدیگر مخلوط و یکی می‌شوند.

برای جداسازی سولفید آهن، به ترکیبی که درحال سوختن است، سیلیس اضافه می‌کنیم تا با واکنش دادن با FeO در دمای بالا و ایجاد سرباره، سولفید آهن از ترکیب جدا شود.

2FeS + 3O2 + SiO2 → 2FeO.SiO2 + 2SO2 + heat

ترکیبات خارج شده از این مرحله که را میت می‌نامیم.

matte = Cu2S(more)+FeS(less

3-تبدیل میت به آندهای مس  

در دستگاهی به نام کان ویتور (convertor) ما میت  matte تولید شده در مرحله قبل را با اکسیژن اضافی مخلوط می‌کنیم. Convertor شامل یک استوانه دوار است که از دیواره‌های آن اکسیژن دمیده می‌شود.

FeO تولید شده در این عمل در حرکت استوانه دواربا اضافه کردن SiO2 جداسازی می‌شود.

مس خارج شده  در تراکنش بالا مس ناخالص است و به مس بلیستر (Blister copper) یا تاول تاول می‌گویند و مس هنوز خلوص مورد انتظار ما را ندارد.

نکته مهم:

مقدار تولید SO2 بسیار زیاد است. همواره کنار کارخانه‌های تولید مس، کارخانه‌های تولید اسید سولفوریک ساخته می شود که با واکنش SO2 با آب، اسید سولفوریک تولید می کنند.

ج- تصفیه دوباره یا پالایش مس refining 

مس خارج شده از مرحله قبل را ذوب کرده و داخل قالب‌های خاصی ریخته گری می‌کنند و به مس با این اشکال آند می‌گویند.

قطعات آند را به داخل سلول‌های الکترولیز وارد می‌کنند و این قطعات ریخته گری نقش آند را در سلول‌های الکترولیز بازی می‌کنند.

در سلول‌های الکترولیز از آند (مس، طلا، نقره، نیکل و...) در محلول الکترولیز حل شده و با تنظیم ولتاژ کاتد، تنها ذرات مس به کاتد می‌چسبند

ذرات دیگر مواد معدنی به صورت محلول درآمده یا به صورت لجن در کف حمام الکترولیز باقی می‌مانند. این واکنش ممکن است 7 الی 14 روز طول بکشد.

کاتد همان مس خالص و مطلوب ماست و به همین صورت خرید فروش می‌شوند.

آلیازهای ذی قیمت در ترکیبات مس

فلز مس اغلب با فلزات گرانبهای داخل طبیعت مانند طلا ونقره (Ag) آلیاژ می‌شود.