استخراج مس
استخراج مس
تبديل تشعشعي Flash Converting
با ورود ذوب تشعشعي، امكان كاهش هزينه‌هاي عملياتي به‌وجود آمد زيرا اين
تكنولوژي از لحاظ اقتصادي مناسب‌تر بود. در واحد ذوب مس توليد SO2 در
كنورتور يكنواخت نيست زيرا واكنش تبديل در يك فرآيند غير پيوسته (Batch)
انجام مي‌شود لذا ارسال جريان يكنواختي از SO2 كه خوراك كارخانه اسيد
سولفوريك است را مشكل ميكند. براي حل اين مشكل تعداد زيادي از واحدهاي ذوب
در آمريكا كنورتورهاي Peirce-Smith را متوقف كرده و كنورتور فلاش را
جايگزين كردند.
عمليات تبديل فلاش توسط INCO در كانادا براي سال‌هاي متمادي جهت فرآوري
كنسانتره‌هاي سولفيدي مس به‌ويژه Cu2S كه به‌صورت پودر از جداسازي با
سولفيد نيكل به‌دست مي‌آيد، به‌كار گرفته شده است.
اين روش معقول است زيرا مواد شارژ قبلا به شكل پودر درآمده‌اند. بعدا اين
تكنولوژي را براي مات مس به‌كار بردند كه ابتدا، مات مس را سرد و منجمد
ميكنند و سپس خرد و نرم كرده و به كوره فلاش ديگري جهت تبديل آن به مس
بليستر شارژ ميكنند.
مات نرم شده بايد به نحوي انباشت شود تا از رسيدن هوا و رطوبت به آن
جلوگيري شود زيرا سولفات مس به‌وجود مي‌آيد كه ناخالصي را در محصول مس
افزايش مي‌دهد. استفاده از تبديل فلاش باعث جريان پايداري از SO2 مي‌شود.
البته خردايش و نرم كردن مات هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري و عملياتي قابل
ملاحظه‌اي دارد ولي صاحبان اين تكنولوژي مدعي هستند كه در مجموع فرآيندي
اقتصادي است.
آزملت Ausmelt
تكنولوژي آزملت به‌صورت غيرپيوسته (Batch) عمل ميكند. از اين تكنولوژي
براي بازيابي فلزات آهني و غيرآهني از مواد اوليه متنوع شامل كنسانتره،
مواد ثانويه، پسماند، ضايعات، مواد محتوي فلزات قيمتي و براي فرآوري
محصولات جانبي در صنعت استفاده مي‌شود.
كوره آزملت عمودي است و لانس آن در لايه سرباره غوطه ور است. در اين
تكنولوژي سرعت بالا است زيرا گازهاي فرآيندي كه شامل اكسيژن و هوا هستند از
طريق لانس تزريق مي‌شود سوخت هم از طريق لانس وارد شده و در نوك آن عمل
احتراق و گرمايش كوره صورت مي‌گيرد. سرباره به‌خوبي با تزريق گازهاي پروسس
مخلوط مي‌شود.
با كنترل گازهاي فرآيندي لانس، قسمت بيروني لانس خنك مي‌شود و يك لايه‌اي
از سرباره مذاب منجمد شده و سطح بيروني لانس را حفظ ميكند كه باعث مقاومت
در مقابل خوردگي شديد آن مي‌شود.
مواد شارژ و فلاكس و زغال‌سنگ توسط يك سيستم بارگيري و تخليه كه در بالاي كوره تعبيه شده است از
سقف مستقيما به داخل حمام مذاب كوره سقوط ميكنند.
اگر مواد شارژ بسيار نرم باشند بايد آنها را آگلومره كرد و يا به‌طور
مستقيم به مذاب اضافه كرد تا ميزان غبار در گازهاي خروجي حداقل شود. انحلال
مواد، انتقال انرژي، واكنش و احتراق همه در لايه سرباره صورت مي‌گيرند.
شدت همزني توسط تزريق گاز باعث افزايش شدت واكنش‌ها و كاهش زمان ماند
مي‌شود. ميزان
اكسيداسيون و احيا با تنظيم نسبت سوخت و اكسيژن ورودي به لانس و ميزان زغال
به شارژ كنترل مي‌شود لذا كوره مي‌تواند در شرايط اكسيدي قوي و يا احيايي
قوي عمل كند. دماي عمليات C°1400 تا900 درجه سانتيگراد است.
سه نوع لانس كه تركيبي از فولاد زنگ نزن و فولاد معمولي است به نحوي طراحي و
عرضه شده است تا در چرخش حلزوني گاز امكان استفاده از هوا با فشار پايين و
اكسيژن فراهم شود.
لانس آزملت مصرف نشدني است اما نوك آن در اثر سايش از بين مي‌رود و به
راحتي و با هزينه كم و با حداقل زمان توقف عملياتي قابل تعمير و جايگزيني
است. لانس مي‌تواند با بخشي كه پوشش خاصي دارد جفت شود تا بتواند هواي
احتراقي مواد و فلزات قابل تبخير را كنترل كند بخشي از انرژي توليد شده،
به‌وسيله پاشش حمام مذاب بازيابي مي‌شود.
تكنولوژي آزملت يك سيستم جمع و جور از ذوب، جدايش فاز (Settling) و كنورتور
است كه در نهايت از كنسانتره، مواد ثانويه و يا مخلوط هر دو، مس بليستر
توليد ميكند.
براي تامين نيازهاي حال و آينده صنعت مس، فرآيند تبديل پيوسته آزملت در
مقياس بزرگ امكان توليد مس بليستر از مات را با توليد سرباره سيليكات آهن
فراهم ميكند. اخيرا در مقاله‌اي Olper فلوشيت خاصي را براي اين فرآيند
پيشنهاد كرده است.
مات پرعيار و يا وايت متال توليد شده از كوره آزملت (تا زير 40 ميكرون) خرد
و نرم مي‌شود سپس در دماي C°90 به مدت 3 ساعت با مخلوطي از اسيد
فلئوربوريك و فلئوربورات فريك در يك راكتور همزن دار ليچ مي‌شود تا محلول
فلئوربور مس توليد شود:
CuSX + 2Fe(BF4)3 --> Cu(BF4)2 + 2Fe(BF4)2 + XS0
X بين 1 و 2
در اين عمليات فلئوربورات مس توليد شده كه به بخش الكتروليز ارسال مي‌شود
تا گوگرد به همراه فلزات قيمتي به‌صورت پسماند به‌دست آيد. سپس محلول
ليچينگ به بخش كاتدي كه داراي سلول‌هاي الكتروليتي ديافراگمي است ارسال
مي‌شود تا مس روي كاتدهاي فولاد زنگ نزن طبق اين واكنش رسوب كند:
Cu(BF4)2 + 2e- --> Cu + 2BF4- 0
الكتروليت قسمت كاتد (Catholyte) از ديافراگم به سمت بخش آند عبور ميكند
در آنجا فلئوبورات فريك مجددا بر روي آند گرافيتي تشكيل مي‌شود.
2Fe(BF4)2 + 2BF4- --> 2Fe(BF4)3 + 2e- 0
واكنش كلي سلول آن عبارتست از:
Cu(BF4)2 + 2Fe(BF4)2 --> 2Cu + 2Fe(BF4)3
تصفيه الكتروليت Electrolytic Refining
تصفيه الكتروليتي مس اختراع بريتانيا بوده است. در سال 1865 James
Elkington يك آبه‌كار اهل Birmingham اين فرآيند را ثبت كرد و نشان داد كه
بازيابي فلزات گران قيمت از لجن آندي امكان پذير است.
نخستين پالايشگاه در سال 1869 در Pembrey نزديك Swansea جايي كه برق
به‌وسيله پيل‌هاي ولتا (Voltic) توليد مي‌شد (در زماني‌كه دينام برق اختراع
نشده بود) ساخته شد. در سال 1876 مس از روش الكتروليتي در Norddeutsche
Affinerie در هامبورگ آلمان تصفيه شد.
هيدرومتالورژي و الكترووينينگ Electrowinning and Hydrometallurgy
بازيابي مس از زه آب معدن و محلول حاصل از ليچينگ هيپ (Heap Leaching) با
تركيبات پيريت ـ مس و آهن به‌وسيله سمنتاسيون با قراضه آهن، يك تكنولوژي
قديمي است كه در قرن شانزدهم در ناحيه‌اي در كوه‌هاي Harz در Saxong و
ريوتينتو اسپانيا تجربه شد. تكنولوژي جديد در سال 1912 در Chuqicamata
معرفي شد كه حوضچه‌هاي بزرگي (با كف مخصوص) براي ليچ كانه‌هاي مس كم‌عيار
ساخته شد و اسيد سولفوريك رقيق به داخل حوضچه تراوش مي‌كرد.
سولفات مس محلول توليد شده با الكتروليز به مس كاتدي خالص تبديل شده، سپس ذوب و به محصولات قابل عرضه به بازار تبديل مي‌شد.
به‌طور اتفاقي اين فرآيند ليچينگ از تكنولوژي بازيابي نيترات سديم از شوره‌زارهاي طبيعي صحراي Atacama اقتباس شد.
مهندسي كه از اين تكنولوژي استفاده كرد ناشناخته است اما (1873-1949) Elias
Anton Cappelen Smith كه يك مهندس متولد نروژ بود با William H.Peirce آن
را توسعه دادند. آنان بعدا كنورتور Peirce-Smith را عرضه كردند. Smith در
آن زمان در كارخانه‌اي در شيلي كار مي‌كرد كه متعلق به خانواده Guggenheim
بود كه بعدا توسط Anaconda خريداري شد.
Smith به احترام همسرش Mary Helen (كه در سن 50 سالگي درگذشت) نام ايشان را بر روي اين فرآيند گذاشت.
در دهه 1960 براي نخستين بار فرآيند استخراج حلالي‌ـ الكترووينينگ (Solvent
Extraction- Electowinning) در كارخانه مس Bagdad در آريزوناي آمريكا
جايگزين سمنتاسيون شد.
ماده آلي LIX-63 امكان استخراج انتخابي مس از محلول ليچ را فراهم كرد ساخته
شد.در اين روش محلول سولفات مس خالص از فاز آلي به فاز آبي با اسيد
سولفوريك منتقل شده و سپس الكتروليز مي‌شود.
اين فرآيند گسترش يافته و هم اكنون 20 درصد از كل مس توليدي در جهان را پوشش مي‌دهد.
سنگ معدن مس پورفيري Porphyry Copper Ores
مفهوم پورفيري Porphyry از يونان گرفته شده است و به معني ارغواني (Purple)
است. در امپراطوري پورفيري از سنگ آذرين ارغواني با كريستال‌هاي بزرگ
Plogioclase استفاده مي‌كردند.
اين سنگ‌ها با افتخار جهت ساخت بقعه‌ها و ساختمان‌هاي امپراطوري روم به‌كار مي‌رفتند.
اين سنگ‌ها در غرب صحراي مصر كشف شدند و از معدن به‌طرف مغرب تا غنا (Qana)
بر روي رود نيل حمل شده و سپس با قايق به اسكندريه و پس از آن به روم
منتقل مي‌شدند.
كنسانتره كالكوپيريتي حاصل از سنگ معدن مس پورفيري به‌طور متوسط 05/0 درصد
موليبدنيت دارد كه با فلوتاسيون انتخابي جدا مي‌شود. كنسانتره موليبدنيت
معمولا در حدود 700 گرم بر تن رنيم دارد كه اغلب به غبار حاصل از
اكسيداسيون موليبدنيت منتقل مي‌شود. اين منبع اصلي رنيم است. موليبدنيت
موجود در رگه‌هاي كوارتز رنيم ندارد.
سنگ معدن مس پورفيري ممكن است داراي مقاديري اورانيوم در حدود 5-2 گرم بر
تن باشد. در هنگام ليچينگ و ترسيب مس از محلول و بازيابي آن، و بازگرداندن
جامد فيلتر شده به عمليات ليچينگ، غلظت اورانيوم در محلول افزايش مي‌يابد.
يك كارخانه در Bingham Canyon در Utah براي بازيابي اورانيوم با استفاده از ستون‌هاي تبادل يوني با موفقيت راه‌اندازي شد.
منبع:http://news.imidro.org
نویسنده حسین شریفی
مطالب مشابه :
استخراج مس
اخيرا در مقاله‌اي Olper فلوشيت خاصي را بازيابي مس از زه آب معدن و محلول حاصل از ليچينگ هيپ
برچسب :
مقاله هيپ ليچينگ