شرح فرآیند هیپ لیچینگ مس

استحصال مس به روش هیپ لیچینگ، شامل چند مرحله اصلی برای تولید مس کاتدی با خلوص بالا است:

♦ خردایش

♦ انحلال توده‌ای

♦ استخراج با حلال

♦ الکترووینینگ

خردایش

در این مرحله کانسنگ اکسیدی، پس از استخراج و حمل از معدن، برای خردایش، وارد سنگ‌شکن می‌شود. البته ممکن است با توجه به وضعیت کانسنگ، خردایش مورد نیاز نباشد و یا اینکه مقدار نرمه‌های رسی به حدی زیاد باشد (بیش از 35 درصد) که پس از خردایش، به عملیات آگلومراسیون نیاز داشته باشد. عموما در مدار سنگ‌شکنی واحدهای لیچینگ مس، کانسنگ طی دو مرحله خردایش به ابعاد کوچکتر از 25 میلیمتر (یک اینچ) (ابعاد مناسب برای هیپ) می‌رسد.

انحلال توده‌ای (هیپ)

در این مرحله، کانسنگ که پس از عبور از مرحله خردایش به دانه‌بندی مناسب رسیده است، به محل احداث هیپ انتقال یافته، پس از انباشته شدن روی بستر هیپ، تحت پاشش محلول اسید رقیق شده با آب قرار می‌گیرد. بستر هیپ پس از زیرسازی با شیب مناسب در عرض و طول، به منظور رعایت مسائل زیست‌محیطی، با لایه نفوذناپذیر ژئو ممبران از جنس پلی اورتان (ورق HDPE) پوشیده می‌شود تا از نشت و نفوذ محلول به عمق زمین جلوگیری نماید. سپس به منظور هدایت و تخلیه محلول لوله‌هایی از جنس پلی‌اتیلن بر روی این لایه نفوذناپذیر قرار می‌گیرد.

طول دوره انحلال، دبی پاشش، نرخ پاشش محلول آب و اسید رقیق (رافینت) روی کانسنگ و ارتفاع توده انباشته شده، با توجه به مینرالوژی کانسنگ متفاوت می‌باشد (اطلاعات نهایی این بخش از طریق انجام آزمایش بدست می‌آید).

استخراج با حلال

روش استخراج با حلال برای خالص‌سازی محلول باردار مس و جداسازی مس محتوی آن از دهه‌های پیشین (از 1960 میلادی) در صنعت مس مورد استفاده قرار گرفته است. اساس کار در این روش بدین صورت است که محلول حاوی مس  (PLS) در حلال آلی در اثر تماس جذب گردد؛ یعنی حلال آلی با تنظیم شرایط محلول (pH، حرارت و غلظت) مس محتوی محلول PLS را به طور انتخابی جذب می‌کند و در شرایط متفاوت و جدیدی، که در اثر اختلاط و با محلول الکترولیت با غلظت معین اسید (180-170 گرم بر لیتر) ایجاد می‌شود، مس را پس می‌دهد. به عبارت دیگر در فرآیند استخراج با حلال، در قسمت جذب، محلول آبی حاوی مس و حال آلی جاذب در یک مخلوط‌کننده (میکسر) با هم مخلوط می‌شوند و یون مس در اثر تماس، از فاز آبی به فاز آلی منتقل می‌گردد. سپس مخلوط دو فاز برای جدایش به جداساز (ستلر) وارد شده، فاز آلی از قسمت فوقانی و فاز آبی از قسمت تحتانی جداساز خارج می‌گردند.

الکترووینینگ

در مرحله الکترووینینگ، مس موجود در محلول (الکترولیت)، در اثر اعمال جریان الکتریکی به صورت کاتد مسی بر روی کاتد اولیه از جنس استیل (S.ST) احیا می‌گردد؛ یعنی یون مس محتوی در سلول‌های پالایش، احیا شده، توسط کاتدهای اولیه و آندها (به عنوان انتقال دهنده جریان الکتریسیته) در هر سل، با رسوب بر روی کاتد اولیه، به صورت کاتد مسی درمی‌آید.

جنس کاتدهای اولیه از ورق فولاد کم کربن و جنس آندها از جنس آلیاژ سرب، کلسیم، قلع و آلومینیوم می‌باشد. همچنین جنس سلول‌های الکترووینینگ معمولا از بتن معمولی با پوشش ضد اسید و یا وآن‌های پلی‌اتیلن می‌باشد. در هر سل تعداد معینی کاتد اولیه جهت رسوب مس و آندها جهت عبور دانسیته جریانی تا 320 آمپر بر متر مربع قرار دارد.

جریان برق مستقیم اعمالی، توسط دستگاه‌های یکسوساز (رکتی‌فایر) تامین می‌شود. برای پیشگیری از کریستاله شدن یون مس (به صورت سولفات مس) در الکترولیت بین لوله‌ها و داخل سل‌ها، محلول الکترولیت قبل از ورود به سلول‌ها، به وسیله مبدل‌های حرارتی (طی دو مرحله) تا حدود 40 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. پس از گذشت حداقل یک هفته، کاتدهای اولیه از سلول خارج شده، به صورت دستی، ورقه‌های کاتد مس خالص که با ضخامت معینی روی آنها نشسته، جدا می‌گردد و آنگاه بعد از تمیز کردن و سرویس مقدماتی، کاتدهای اولیه به سلول برگشت داده می‌شود. در هر سل چون هر کاتد اولیه با دو آند از طرفین، کار احیاء مس را انجام می‌دهد، برای یکپارچه شدن مس فلزی به دو سطح کاتد، از یک ماده پارافینی و قطعاتی از جنس پلی‌اتیلن (Edge Strip) در لبه‌های کاتد اولیه استفاده می‌گردد. همچنین برای جلوگیری از متصاعد شدن گازها و بخار در حین انجام عملیات در سلول‌ها و هدر رفتن گرمای الکترولیت، در سطح محلول الکترولیت در هر سل، از دانه‌های کروی شکل از جنس پروپیلن به عنوان لایه پوششی، استفاده می‌شود.