فرآیند تولید مس از سنگ‌های سولفیدی

مقدمه

فرآوری مس فرآیند پیچیده‌ای است که مراحل مختلفی را در بر می‌گیرد، چراکه تولیدکننده مس باید سنگ معدنی خام را فرآوری کرده و به یک شکل خالص برای کاربرد در بسیاری از صنایع پردازش کند.

مس به طور معمول از سنگ‌های معدنی اکسید و سولفید استخراج می‌شود که حاوی 0.5 تا 2.0 درصد مس هستند.

تکنیک‌های پالایش مورد استفاده تولیدکنندگان مس به انواع سنگ‌های معدنی و همچنین سایر عوامل اقتصادی و محیطی بستگی دارد.

در حال حاضر، حدود 80 درصد از تولید جهانی مس از منابع سولفید استخراج می‌شود.

صرف نظر از نوع سنگ معدنی، ابتدا باید سنگ معدنی استخراج شده برای حذف مواد مزاحم یا موادی که ناخواسته در سنگ معدنی جاساز شده‌اند، آماده شوند.

اولین مرحله در این فرآیند خرد کردن و پودر کردن سنگ معدنی در یک آسیاب گلوله‌ای یا میله‌ای است.

سنگ معدنی سولفید

تقریبا کلیه سنگ‌های معدنی مس از نوع سولفید، از جمله کالکوزیت (Cu2S)، کالکوپیریت (CuFeS2) و کوولیت (CuS)، با ذوب کردن تصفیه می‌شوند.

پس از خرد کردن سنگ معدنی به یک پودر ریز، توسط عملیات شناورسازی کف تغلیظ می‌شوند، که این امر مستلزم مخلوط کردن سنگ معدنی پودر شده با معرف‌هایی است که با مس ترکیب می‌شوند تا آن را آبگریز کنند. این مخلوط سپس در آب به همراه یک عامل کف ساز، که باعث ایجاد کف می‌شود، شستشو می‌گردد.

هواکش‌های مخصوص هوا از طریق ایجاد حباب‌ها به کمک مواد شیمیایی مخصوص ذرات مس را روی سطح آب شناور می‌کنند. سپس این حباب‌ها به دلیل حجم زیاد تبدیل به کف شده و توسط پاروهای مخصوص از روی آب گرفته می‌شوند تا برای مرحله بعدی آماده گردند.

کف که حاوی حدود 30 درصد مس، 27 درصد آهن و 33 درصد گوگرد است، گرفته شده و پس خشک شدن برای حذف گوگرد بین 500 تا 700 درجه سانتیگراد حرارت دیده، یا به اصطلاح تشویه می‌شود. به این ترتیب مقدار زیادی از گوگرد موجود سوخته می‌شود.

محصول بدست آمده حاوی حدود 60 درصد مس می‌باشد، لذا مجددا این کنستانتره را در این مرحله در کوره‌های مخصوص حدود 1200 درجه سانتیگراد حرارت داده و با افزودن سنگ سیلیس و سنگ آهک ترکیبات ناخواسته مانند اکسید آهن را به سطح مذاب آورده و به همراه سرباره از کوره خارج می‌کنند، مخلوط باقیمانده در حقیقت سولفید مس مذاب است که به آن مس مات هم می‌گویند.

درمرحله بعدی در فرآیند تصفیه، اکسیداسیون مس مات مذاب، به منظور حذف آهن باقیمانده و سوزاندن محتوای سولفید به عنوان دی اکسید گوگرد است. محصول بدست آمده در این مرحله مس بلیستر(تاول زده) با خلوص 97 تا 99 درصد است است. اصطلاح مس بلیستر یا مس تاول زده از ایجاد حباب‌های تولید شده توسط دی اکسید گوگرد بر روی سطح مس می‌آید.

برای تولید کاتدهای مس در سطح بازار، ابتدا باید مس بلیستر ذوب شده  را به درون قالب‌های آند ریخته و به روش الکترولیز تصفیه کرد.

غوطه‌ور کردن آند مس در مخزن سولفات مس و اسید سولفوریک، همراه با یک ورق از جنس استیل و ایجاد جریان الکتریکی باعث واکنش شیمیایی شده و یون‌های مس خالص از روی قطب آند بر روی قطب کاتد مهاجرت کرده و مس کاتد با خلوص 99.99 را تشکیل می‌دهند.