مس فراتر از یک فلز(بخش دوم)

تاریخچه مس

مس قدیمی ترین فلز شناخته شده انسان است.کاربرد این فلز توسط بشر به بیش از ۱۰۰۰۰ سال گذشته بر می گردد.

باستان شناسان به بخشی از سیستم لوله کشی آب در هرم خئوپس در مصر دست یافته اند که لوله کشی مسی به کار رفته در آن پس از گذشت بیش از ۵۰۰۰ سال هنوز هم قابل استفاده به نظر می رسد.

هنگامی که کریستف کلمب سفردریایی خود را به امریکا انجام داد کشتی هایش بنام های نینا،پینتا و سانتاماریا دارای پوسته ای مسی زیرین درآب بودند.روکش مسی باعث افزایش عمر بدنه کشتی و حفاظت آن در برابر انگل ها و باکتری ها می شد امروزه اساسا تمام کشتی ها با لایه ای بر پایه مس در سطح زیرین در تماس با آب پوشانده می شوند تا از آن ها در برابر پوشش گیاهی ،انگل ها و سایر ارگانیسم های دریایی محافظت کنند این امر موجب افزایش عمر کشتی خواهدشد.

  • شناخت انسان از تاثیر گرما بر کوه های دارای مس به عصر مس بر می گردد.مردم این دوره قادر بودند انواع مختلفی از اشیاء کاربردی شامل محورهای فلزی و شمشیر بسازند.
  • آینه های مصر قدیم اساسا” از مس ساخته می شد.پس از آن آینه ها را از برنز می ساختند ،که آلیاژی از مس می باشد.آلیاژ مخلوطی از فلزات را می گویند.
  • زنان مصر باستان همانند همتایان امروزی خود لوازم آرایش به کار می بستند. رنگ های آبی و سبز مربوط به آرایش چشم از رنگدانه های مس ساخته می شدند.رنگ آبی از آزوریت و مقداری نقره،مس یا کلسیم به دست می آمد. آزوریت و مالاکیت از جمله سنگ های معدنی دارای مس می باشند.

اطلاعات در مورد مجسمه آزادی :

عنوان مجسمه: روشنگر آزادی جهان

پیکر تراش: Auguste Bartholdi

تاریخ اتمام مجسمه در پاریس: ژوئن ۱۸۸۴

تاریخ پیشکش مجسمه به آمریکا توسط مردم فرانسه: اکتبر ۱۸۸۶

تعداد میله های موجود در تاج مجسمه: هفت عدد(به خاطر ۷اقیانوس در دنیا و وجود ۷قاره)

ارتفاع از پایه تا مشعل: ۵/۴۶ متر

کل وزن مجسمه :۲۲۵ تن

003

در این مجسمه چقدر مس به کار رفته است؟

در مجسمه آزادی ۳۱تن مس استفاده شده است

در ساخت هر شاتل فضایی ۴۵۰ کیلوگرم مس به کار می رود.

    • در انواع خاصی از زیر دریایی های هسته ای تقریبا ۹۰تن مس مصرف می شود.
    • مقدار مس مصرف شده در ایالات متحده در اکثر سالها می تواند سیم الکتریکی با طولی برابر با ۲۶۳۰ بار گردش به دور زمین یا ۱۴۰بار مسافرت به کره ماه داشته باشد.
    • سکه ۵سنتی نیکل آمریکایی عملا دارای ۷۵درصد مس است .سکه ۱۰سنتی،۲۵سنتی و۵سنتی دارای ۶۷/۹۱ درصد مس است.سکه پنی تنها ۶/۲ درصد مس دارد.
  • یک خانه متوسط آمریکایی با ساخت امروزی به طور میانگین حدود ۱۸۰ کیلوگرم مس در ساختمان آن مصرف می شود.
  • در هر اتومبیل معمولی امروزی حدود ۲۳ کیلوگرم مس به کار می رود.
  • حدود ۲درصد (۴تن) از کل وزن هواپیمای جت بوئینگ ۷۴۷ مس می باشد.
  • از سال ۱۹۶۳ ، بیش از ۵/۳ میلیون مایل لوله کشی مسی در ساختمان های آمریکا مصرف شده است که معادل لوله ای است که۲۰۰ بار در دور کره زمین چرخیده باشد.

مس از کجا فراهم می شود؟

مس به صورت رسوب تشکیل شده در پوسته زمین در اثر جابجایی های آتشفشانی آغازین یافت می شود.سنگ های معدنی سولفیدی هنگامی تشکیل شدند که محلول های مذاب به پوسته زمین جاری گردیدند.سنگ های معدنی اکسیدی با تغییرات انجام شده توسط آب و هوا و سایر نیرو های طبیعی پدید آمدند. هر دو نوع سنگ های معدنی سولفیدی و اکسیدی از معادن استخراج و تحت فرآوری قرار می گیرند تا فلز مس ازآن جدا شود.صخره ای را به عنوان سنگ معدنی در نظر می گیرند که دارای مقدار کافی مواد کانی مسی برای عملیات معدنی باشد.در آریزونا اغلب سنگهای معدنی حاوی کمتر از ۱% مس می باشند.

چگونه مس را به دست می آوریم؟

مراحل زیادی از استخراج سنگ معدنی مس از زمین تا رسیدن به بازار مصرف وجود دارد.امروزه دو روش اصلی برای استخراج و فرآوری مس وجود دارد:

  • تغلیظ و ذوب یا Concentration
  • آب شویی یا Leaching

آنچه که در پایان حاصل می شود مسی است که در کاربرد های روزمره از آن استفاده می کنیم.

پیش از آنکه هر گونه عملیات بهره برداری از معدن به وقوع بپیوندد باید از طریق عملیات اکتشاف رسوب مواد معدنی مکان یابی شود.ولی هر رسوبی از مواد معدنی لزوما به تاسیس یک معدن منجر نمی شود. برخی از رسوب ها درعمق زیاد وجود دارند ، برخی از آنها پیچیده اند ویا کیفیت سنگ معدن برای عملیات معدنی بسیار پایین است.

هرگاه رسوبی یافت شود عملیات سوراخ کاری،آزمایش وامور مهندسی انجام می گیرد.تا بررسی شود که آیا در مکان مورد نظر می توان یک معدن را ایجاد کرد یا نه . شرکت های معدن کاوی باید عوامل زیادی شامل موارد زیر را در این خصوص در نظر بگیرند: عوامل زیست محیطی ،ایمنی ،سیاسی،زمین شناسی،حمل و نقل،امور مربوط به معدن و استخراج و روش های فرآوری. این فرایند اغلب چندین سال زمان نیاز دارد.

فرایند معدن کاوی

انفجار و سنگ شکنی

سنگ معدن برای شکافته شدن باید با مواد منفجره ترکیده و به قطعات کوچکتر تبدیل شود.اکثر سنگ های معدنی در هر تن تنها ۴/۰ تا ۶/۰ درصد مس دارند.بیل های الکتریکی سنگ های معدنی خرد شده را برداشته و کامیون های حمل را بارگذاری میکنند.این بیل ها در هر باربرداری بیش از ۱۰۰ تن را از زمین بر می دارند .کامیون های حمل را بارگذاری میکنند.این بیل ها در هر بار برداری بیش از ۱۰۰تن را از زمین بر میدارند.کامیون های حمل صدها تن سنگ معدنی را می توانند حمل کنند(یک کامیون متوسط امکان حمل نیم تن بار را دارد).کامیون حمل سنگ های معدنی را به ماشین بزرگی موسوم به سنگ شکن منتقل می کنند که در آن این سنگ ها به قطعاتی با قطر متوسط ۸ اینچ – برابر با قطر یک توپ فوتبال-خرد می شود.

فرآیند تغلیظ و ذوب

در مورد بسیاری از مواد معدنی مس سولفیدی ،جداسازی مس با سوزاندن انجام می شود-که به آن فرآیند pyrometallurgical ( pyro به زبان یونانی به معنای آتش است) می گویند.سنگ معدنی سولفیدی فرآوری شده و پس از آن در دمای بالاتر از ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد ذوب می گردد

آسیاب کردن

از درون سنگ شکن،سنگ معدنی را به ماشینی شبیه مخلوط کن موسوم به آسیاب منتقل میکنند که در آن سنگ معدن با آب مخلوط می شود تا به ماده ای گل آلود به نام slurry (دوغاب) تبدیل شود.

شناور سازی و تغلیظ

دوغاب به دست آمده به مرحله بعد فرآیند جریان می یابد که به آن شناور سازی می گویند.مایعات خاصی به نام – معرف به این دوغاب در مسیر انتقال به منطقه شناور سازی افزوده می شود.دوغاب و معرف به ظروف فلزی بزرگ به نام سلولهای شناور سازی جاری می شوند.یکی از این معرف ها به نام جمع کننده جذب مس می شود.معرف دیگر بنام کف کننده حبابی قوی تشکیل می دهد که در آن سرانجام جمع کننده پاک سازی می شود.یک همزن پروانه ای هوا را به کف سلولهای شناور سازی می دمد.این همزن دوغاب را به صورت مخلوط حفظ کرده و هوا را به صورت حباب های کوچک شکافته که به سطح دوغاب حرکت می کنند. جمع کننده با مس کشیده شده به سوی آن به حبابهای هوا می چسبد و به سطح منتقل می شود که در آنجا به حباب های قوی کف کننده جذب می شوند . این عمل هم زدن باعث می شود تا حباب ها به لبه پایتل منتقل شوند و از آنجا سرریز کرده و به مخازن بزرگی به نام غلیظ کننده جریان می یابند. به دوغاب حاصل در فرآیند شناور سازی کنسانتره می گویند.کنسانتره مس به سمت کف غلیظ کننده فرو رفته و از آنجا به درون فیلترهایی پمپ می شود که آب را از آن وکیوم می کند و زمینه را برای حمل آن به مرحله بعد-ذوب کننده فراهم می کند .آبی که از غلیظ کننده جدا می شود مجددا به آسیاب بر می گردد و دوباره مصرف می شود.کنسانتره به دست آمده در این مرحله تقریبا دارای ۳۰% مس می باشد.

ذوب کردن :

در قسمت ذوب کننده کنسانتره مس از چهار فرآیند گذر می کند.این فرآیندها عبارتند از:

۱- کوره ذوب :

در این قسمت کنسانتره مس ذوب می شود و بلافاصله سنگ معدن برآمده از زمین به صورت مایعی مذاب با دمای ۲۳۰۰ درجه فارنهایت در می آید به گونه ای که شبیه گدازه مذاب خارج شده از آتشفشان به نظر می رسد .به این شکل مذاب مس matte می گویند.

۲- مبدل :

Matte حاصل به مبدل وارد می شود که در آن با دمیدن هوا به این مخلوط اکثر ناخالصی های باقیمانده جداسازی می شود. محصول ناشی از این فرآیند blister copper (مس متخلخل) است که خلوصی بیش از ۹۸% دارد.

۳-کوره آند :

مس متخلخل به کوره آند وارد می شود که در آن هوا و گاز طبیعی را به مخلوط اضافه می کنند.

۴- چرخ ریختگی آند :

مس از کوره آند به درون قالب های مسی ریخته می شود تا آند درست شود.آندها به صورت تختال ( slab)های مسی هستند که ضخامتی در حدود ۲ اینچ ،عرض ۳ فوت و بلندی نیم فوت دارند.وزن هر یک از آند ها در حدود ۷۵۰پوند و خلوص مس آنها در حدود ۹۹% است. این آندها را به بخش تصفیه می برند تا خلوص مس در آنجا از این حدهم فراتر رود.

تصفیه :

هر چند که آند مس تهیه شده از ذوب کننده دارای خلوص ۹۹ درصدی است.اما با این وجود برای بسیاری از تولید کنندگان و درخواست های دقیق آنها این حد ناخالصی بسیار زیاد است .در فرآیند تصفیه با به کارگیری جریان برق به جای حرارت اقدام به خالص سازی مس می شود.

در بخش تصفیه-آند تبدیل به کاتد می شود :

آندهای مس را در محلولی از اسید سولفوریک و سولفات مس بین دو صفحه آغازگر ( صفحات نازک مسی ) درمخزن بسیار بزرگی شبیه به استخرهای شنا آویزان می کنند.با عبور جریان برق از درون مخزن ،مس از روی صفحات مس آند به درون محلول و بر روی صفحات رفته و به صفحات آغازگر می چسبد.این مس را کاتد می نامند و خلوصی در حدود ۹۹.۸ درصد دارند که خلوص آن به حدی است که قابل فروش به تولید کنندگان می باشد.

منابع : tadbirkara.com و پارس الکتریک و simandcable.com

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

جدیدترین مقالات

شبکه های اجتماعی

محصولات

محصولات

در دانیال نور بیابید...