امید اشکانی شنبه 12 مهر 1393 01:38 ق.ظ نظرات ()
استخراج و پالایش فلز مس

سنگهای معدنی موجود در طبیعت: مس به احتمال زیاد نخستین فلزی است كه مورد استفاده بشر قرار گرفته و در حال حاضر یكی از پر مصرف ترین فلزها است. معادن مس در ایران فراوان است. پژوهشها نشان می دهد كه ایران بر روی كمربند مس جهانی قرار دارد كه از جنوب شرقی ایران آغاز شده تا شمال غربی و نواحی آذربایجان ادامه می یابد. در حال حاضر بیشتر، از توده های سنگ معدن مس در سرچشمه بهره برداری می شود. سنگ معدنهای مس در ایران متنوع است و شامل كربنات بازی (مانند مالاكیت (CuCO3.Cu(OH)2  و سولفید ( مانند كالكوسیت Cu2S) و اكسید (مانند كوپریت Cu2O) است. در اینجا و به منظور آسان كردن این بررسی، تنها عملیات استخراج از سولفید مس (I) (Cu2S) را مورد توجه قرار می دهیم.

مراحل استخراج، ذوب و پالایش مس سرچشمه: خلاصه عملیات امروزی استخراج، ذوب و پالایش مطابق آنچه كه در مجتمع مس سرچشمه ایران می گذرد به قرار زیر است:

سنگ معدن ناخالصی را كه عیار مس در آن در همه جای جهان خیلی كم و در حدود 1% است. پس از انجام عملیات انفجار معدن، به وسیله پیلهای الكتریكی جمع آوری كرده، و پس از آسیاب كردن به واحد پر عیارسازی منتقل می كنند. در اینجا تغلیظ سنگ معدن به روشش شناور سازی (فلوتاسیون) انجام می گیرد.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/1/1c/PH_M_T_Mes.jpg

گرد سنگ معدن ناخالص را با برخی روغنهای معدنی مناسب، آب و مواد صابونی كف زا در یك مخزن بزرگ وارد می كنند و جریان هوای فشرده را از پایین به درون مخزن می دمند. ماده روغنی و مایع كف زا به سطح ذزه های سولفید مس می چسبند و آنها را شناور می كنند. اما آب به سطح ذره های سنگین تر ناخالصی ها (همچون دانه های ریز ماسه و برخی سیلیكاتها) می چسبند و در جریان هم زدن مخلوط ته نشین می شوند و از مجرای پایین خارج می شوند. با انجام عمل شناورسازی، عیار مس در سنگهای معدنی سرچشمه تا 32% بالا می رود.


http://www.ngdir.ir/Data_SD/GeoportalInfo/Subjects/Pics/5364_1.gif

محصول تغلیظ شده پس از آبگیری و خشك كردن در واحد كنترل كیفیت مجتمع، تجزیه شیمیایی می شود تا نوع و مقدار ناخالصی های آن مشخص شود و مقدار لازم از كمك ذوب مناسب كه ممكن است مواد آهكی یا سیلیسی باشد معین شود. با ریختن این مواد در كوره ذوب، بخش مهمی از ناخالصی ها به صورت سرباره جدا می شود. باقیمانده را كه مات نامیده می شود و عیار مس در آن به 42 درصد می رسد به همان حالت مذاب به كوره دیگری به نام كوره مبدل منتقل می كنند. با دمیدن حجم كنترل شده ای از هوای گرم، واكنش اكسایش سولفید مس تا مرز نشكیل فلز آزاد انجام می گیرد و فلز مس با عیار 3/99% به صورت مذاب آزاد می شود. می توان معادله این واكنش را در مورد Cu2S به صورت زیر نوشت:

پالایش الكتریكی مس: وجود اندكی ناخالصی در فلز مس به شدن روی رسانایی الكتریكی آن اثر می گذترد . آن را كاهش می دهد. بنابراین در آخرین مرحله باید عیار فلز مس را به حداكثر ممكن رسانید. برای این كار تیغه های مس ناخالص را به عنوان آند در محلول سلولهای پالایش الكتریكی وارد می كنند. كاتد را تیغه های نازك از فلز مس خالص می گیرند. محلول الكترولیت به طور عمده اسید سولفوریك رقیق است.

نیم واكنش انجام یافته به قرار زیر است:

اكسایش در آند: اتمهای Cu به یونهای Cu2+(aq) تبدیل مس شوند.

كاهش در كاتد: یونهای محلول به صورت مس خالص روی كاتد ته نشین می شوند.

بنابراین تیغه های آندی ناخالص به تدریج حل شده و «لاغر» می شوند ولی تیغه های نازك مس در كاتد «چاق» عیار مس به دست آمده تا 99/99 % می رسد. هنگام الكترولیز بخشی از ناخالصی های آند كه شامل Ni,Zn,Fe است به صورت یونهای آبی Ni2+ ,Zn2+ ,Fe2+  وارد محلول می شوند. اما در شرایط ولتاژ كنترل شده در كاتد كاهیده نمی شود. آثار نقره و طلا نیز در آند اكسید نمی شوند، بلكه به صورت لجن رسوب می كنند و سپس بازیابی می شوند.


http://www.cpchem.com/bl/specchem/en-us/PublishingImages/copper_solvent.gif