راه های بهره برداری از مس

استخراج مس

سه روش مهم و اساسی برای استخراج مس وجود دارد:
۱- روش ذوب مستقیم برای استخراج مس از سنگ های اکسیدی پرعیار است. این روش قدیمی بوده و امروزه به علت کمیاب شدن سنگ اکسیدی پرعیار، از صنعت خارج شده است.با این روش ، گوگرد از سنگ معدن حذف کامل می شود و احیاء بعدی آن توسط عوامل احیاء کننده مانند کربن ویا گاز co انجام می گردد. این روش به دلایل تلفات زیاد مس در سرباره و مصرف سوخت و انرژی بالا، غیر اقتصادی می باشد.
۲– در این روش سنگ های معدنی گوگرد دار در کوره های ذوب به مات مس که مجموعه ای از سولفوره های مس و آهن است، تبدیل شده وسپس توسط یک کنورتر، مس خام از آن بدست می آید که بعداً مورد توجه قرار می گیرد.

برتریهای این روش:
• داشتن عناصر گرمازا در مات، که کنورتر را بی نیاز از سوخت های خارجی می کند.
• درجه خلوص مس خام (نسبت به روش احیاء)
• عدم احتیاج به تشویه و یا در صورت لزوم یک تشویه جزئی
۳– سنگ های مورد مصرف در این روش می تواند کم عیار باشد، همچنین ممکن است که سنگ های گوگردی را نیز مورد عمل تسویه قرار داده و سپس در یک حلال حل کرده و مس آن را به روش های مختلف جدا کرد .از نظر بهداشت محیط زیست این روش نسبت به روش احیاء و تشکیل مات دارای مزایای بیشتری است. در هر حال هیدرومتالوژی مس و تهیه مس از طریق تشکیل مات دو روش اصلی متالوژی مس هستند.
لیچینگ عبارتست از تجزیه کانی با روش موجود در سنگ معدن یا کنسانتره که عموماً توسط یک حلال انجام می شود. گاهی اوقات عملیات به صورت تجزیه مواد ثانوی موجود در مواد قراضه، پس مانده و باطله نیز گسترش می یابد. به طوری که لیچینگ برای کلوخه های سنگ یا مواد معدنی با ارزش که مقدار آن در پس مانده های سنگ معدنی موجود هستند به کار می رود.
لیچینگ هیپ و دامپ

این دو شبیه به هم هستند وتفاوتشان در نوع معدن و مقدار فلز موجود در آن می باشد. در لیچینگ هیپ سنگ های معدنی کم عیار بوده وسنگ ها را در ابتدا خرد کرده و سایزهای یکسان در می آیند و به صورت یک بستری به ارتفاع ۳ متر در می آورند که وزن این بستر ها چند صد تن می باشد.

بستر را بر روی لایه پلیمری غیر قابل نفوذ در مقابل محلول رقیق اسیدی بر سطح زمین می سازند. در این لایه حفره هایی تعبیه شده که محلول خروجی را به سمت یک کانال هدایت می کنند. اسیداشی هم از بالای بستر انجام می شود. این نوع لیچینگ برای معادن زیر زمینی به کار می رود و سنگ معدن را بعد از استخراج به سطح زمین می آورند و بستر در سطح زمین ساخته می شود.

لیچینگ دامپ در معادن روباز و در مقیاس بزرگتری انجام می شود به شکلی که سنگ ها را بعد از خرد شدن به صورت بستری آماده می سازند، سنگ ها در اندازه های مختلف موجود هستند و دانه بندی نمی شوند. مدت زمان عملیات لیچینگ در دامپ بیشتری حتی به مدت چند سال به طول می انجامد، در حالی که در هیپ زمان فرایند کمتر می باشد.
دسته بندی فرآیند لیچینگ
فرایند لیچینگ دو فرایند اکسیدی و غیر اکسیدی دارد:
• فرایند لیچینگ غیر اکسیدی
تر کیبات مس کر بنات دار همچون ما لاکیت و آزوریت یون مس یا یون سولفات موجود در اسید سولفوریک رقیق واکنش میدهد و سولفات مس به وجود می آید.
• فرآیند لیچینگ اکسیدی
در این فرایند دو محلول فروشوینده باز، یک عامل اکسید کننده موجود باشد تا بتواند ترکیبات سولفیدی مس را در اثر اکسید کردن به صورت تر کیبات سولفاتی در آورد تا بتواند با اسید واکنش دهد.
راه های مختلف لیچینگ
• لیچینگ حوضچه ای
• لیچینگ همزنی
• لیچینگ برجا
• دامپ و هیپ لیچینگ

انتخاب روش لیچنگ بستگی به نوع، عیار سنگ معدن و شرایط معدن از نظر توپوگرافی و مسایل اقتصادی دارد. مثلاً کانی های سولفیدی به علت کند بودن سرعت انحلال آنها عمو ماً مناسب برای عملیات لیچینگ درجا دامپ و هیپ می باشند، ولی کانی های مس با همه روش های فوق قابل بازیابی هستند.

هزینه عملیاتی و سرمایه ای لیچینگ درجا، دامپ و هیپ نسبتاً کم بوده بنابراین برای سنگ های معدنی با عیار کم مناسب می باشند. ولی لیچینگ همزنی و حوضچه ای هزینه بالاتری نسبت به درجا، دامپ و هیپ دارند. در نتیجه برای سنگ های معدنی با عیار بالا و کنسانتره مناسب می باشند.
بررسی روش های لیچینگ:
روش حو ضچه ای
از روش های قدیمی لیچینگ آمونیاکی کنسانتره های اکسیدی حاصل ازروش ثقلی و لیچینگ آمونیاکی سنگ معدن های مس آزاد بکار برده می شود. این روش معمو لاً برای سنگ ها ی اکسیدی مس با عیار بالا(۱-۲%مس) به کار برده می شود. ابعاد مواد معدنی مناسب برای این روش ۴/۳ تا ۸/۴ اینچ می باشد. در این روش از مخزن های به عمق ۲۰ فوت و ابعاد ۶۰ فوت که دارای یک کف سوراخ است استفاده می شود. مواد به داخل حوضچه ها ریخته می شود و با توجه به حجم مخزن که ۱۲۰۰۰تن جامد است، زمان یک سیکل کامل در این روش ۱۰۰-۲۰۰ ساعت متغیر است و بازیابی در این روش تا ۹۶% می رسد این روش دارای یک سری مزایا است از جمله بازیابی بالا تو لید محصول باردار(PLS) با عیار بالا حذف فیلتر و تیکنر است.
روش همزنی
این روش بیشترین بازیابی در کمترین زمان و بیشترین سرمایه گذاری را در بین روش های لیچینگ دارا می باشد. ابعاد خوراک در این روش (محصول آسیا) می باشد و معمولاً لیچینگ کنسانتره سنگ معدن های اکسیدی به کار میرود. همزدن پالپ در این روش به دو صورت هوای و مکانیکی صورت میگیرد و اما در این روش معمولی بالا است و فشار پایین اتمسفر یا بالای اتمسفر نیزمیتواند باشد و چگالی پالپ تا ۷۵% میرسد.
بازیابی دراین روش تا۹۸% برای سنگ های اکسیده ومسرف اسید به علت ریز بودن مواد مصرفی زیاد می باشد و ناخالصی ها درمحلول باردار نسبت به روش های دیگر بیشتر است. زیراعمل انحلال تمام مواد که قابل حل می باشند به راحتی صورت می گیرد.
روش درجا
این روش برای کانسنگ هایی که عیارپایین دارند استخراج وحمل ونقل وآنها اقتصادی نمیباشد وهمچنین معادن قدیمی که قسمت پرعیارنها استخراج شده و بقیه آن (قسمت کم عیار) رهاشده بکاربرده می شود. کانی هایی که با این روش می توان استخراج کرد :
۱- کانی های فلز مانند مس، اورانیم و نمک های قابل حل در آن و شرایط لازم برای استفاده از این روش :
۱-۱ کانسنگ باید بین دو لایه نفوذ ناپذیر باشد.
۱-۲ کانسنگ یا توده معدنی باید نفوذ پذیر باشد که برای نفوذ پذیر کردن سنگ معدن از آتشباری و حفاری استفاده کرد. در این روش با توجه به موقعیت کانسنگ روش های مختلفی برای رساندن عامل انحلال به ماده معدنی وجود دارد:
الف) روش پاشش
اگر کانسنگ نزدیک به سطح زمین و قابل دسترس باشد از این روش استفاده می شود .
ب) روش تزریقی
دراین روش کانسنگ دراعماق زمین قراردارد. نکته ای که دراین روش باید به ان توجه کرد این است که اگر کانسنگ ما که درعمق قرارگرفته سولفیدی است باید برای انحلال این کانی همراه با حلال اکسیژن نیز به داخل زمین تزریق کنیم. دیگراینکه ph محلول نباید از۲بیشترباشد چون درغیراین صورت ترکیبات آهن دارتشکیل شده و رسوب می کنند که این کارنفوذ پذیری توده معدنی را کم می کند. با حفرتعدادی گمانه در داخل توده معدنی و تزریق حلال عمل استخراج را انجام می دهیم و برای تخلیه محلول باردار (pLs) ازیک تونل که شیب کمی هم به طرف بیرون دارد استفاده می کنیم وبعد از آن محلول به داخل حوضچه وارد می شود و اگرعیار آن پایین باشد دوباره جهت تزریق به طرف توده هدایت شده و درغیر این صورت وارد خط پرعیاربرای جداسازی شوند.
یکی دیگرازکاربردهای روش درجا ، استفاده ازاین روش برای معادن قدیمی که قسمت پرعیارآنها استخراج شده و قسمت کم عیار آنها درمحل رها شده میباشد که تونل و یا چاهای قدیمی را ازمحلول اسید پرمی کند و بعد از مدت زمان طولانی که عمل انحلال صورت گرفته محلول بارداررا توسط پمپ با نیروی ثقل تخلیه می کنند.