کد مطلب : ‌10677
بررسی برخی از عناصر همراه فلز مس

همراهان قیمتی مس

عصرمس آنلاین: در فرایند تولید فلز مس، عناصر دیگری تولید می‌شود که هرکدام ارزش اقتصادی بسیاری دارد. عناصری که برخی از آن‌ها چرخ صنایع بزرگ را می‌چرخانند. با برخی از عناصر همراه با مس در این‌جا آشنا می‌شوید.

«اخبار فلزات» در گزارشی نوشت اهمیت صنعت مس نه‌تنها به‌واسطه تولید خود این فلز، بلکه به سبب امکان تولید محصولات دیگری است که به‌صورت موازی طی فرایند تولید آن استحصال می‌شوند. بررسی‌های انجام‌شده روی رسوبات فرایند بازیابی الکتریکی مس که در کف مخزن ایجاد می‌شوند و همچنین، غبارهای خروجی در مراحل مختلف تولید، نشان می‌دهد که این مواد حاوی عناصر باارزش و گران‌بهایی هستند که استحصال آن‌ها برای تولیدکنندگان مس از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. 
تولید مس، فرایندی پیچیده و چند مرحله‌ای بوده و سنگ معدنی پس از طی کردن چندین مرحله، به مس با خلوص مطلوب تبدیل می‌شود. به‌طور کلی، روش‌های استحصال این فلز از کانی آن، به دو گروه هیدرومتالورژی و پیرومتالورژی تقسیم می‌شود که عمده تولیدات آن با استفاده از روش پیرومتالورژی حاصل می‌شود. در این فرایند، ابتدا سنگ معدنی تا ابعاد بسیار ریز خرد شده و به‌صورت دوغاب درمی‌آید. این دوغاب پس از عبور از مراحل پرعیارسازی، خشک شده و به کوره منتقل می‌شود تا ذوب شده و مات مس به‌وجود آید. این مات که عمدتاً از ترکیبات سولفیدی مس تشکیل شده، وارد کوره کنورتور می‌شود و با دمیدن هوا بخشی از ترکیبات نامطلوب به سمت بالای کوره حرکت کرده و وارد فاز سرباره می‌شوند که می‌توان آن‌ها را با سرریز کردن از کوره خارج کرد. اما مس به‌دست‌آمده از این مرحله که به آن مس بیلیستر می‌گویند، باید یک مرحله تصفیه حرارتی را پشت سر بگذارد. در این مرحله، مس وارد یک کوره افقی می‌شود و این‌بار با دمش یکنواخت‌تر هوا، حرارت دادن و همچنین دمش هیدروکربن، ناخالصی‌های مس را حذف می‌کنند. مس حاصل از این مرحله که با نام مس آند شناخته می‌شود، خلوص 99.5 درصدی داشته اما همچنان دارای خلوص مطلوب نبوده و برای آن‌که بتواند نیاز صنایع مصرف‌کننده همچون تولید سیم و کابل را برطرف کند، نیازمند خالص‌سازی بیشتر است. از این‌رو، این مس آند وارد حمام‌های تصفیه الکتریکی حاوی اسید سولفوریک رقیق می‌شود. در این‌جا مس موجود در آند حل شده و با حرکت به‌سوی کاتد، روی آن قرار می‌گیرد تا مسی با خلوص 99/99 درصد تولید شود. در این حین، برخی از ناخالصی‌های موجود در آند که در محلول حل شده‌اند در کف مخزن رسوب می‌کنند. این رسوبات که دارای عناصر و ترکیبات ارزشمندی هستند با نام لجن آندی شناخته می‌شوند. امروزه در بسیاری از نقاط دنیا با انجام فرایندهای تصفیه و بازیابی روی این رسوبات، فلزات ارزشمند موجود در آن را استخراج کرده و به‌صورت محصولات جانبی فرایند تولید مس، به فروش می‌رسانند. برخی از عناصر موجود در لجن آندی همچون طلا، نقره، پلاتین، پالادیم و سلنیوم، جزو عناصر بسیار ارزشمند و گران‌بها هستند. همچنین، این عناصر عمدتاً جزو عناصر کالکوفیل بوده که میل به ترکیب با گوگرد دارند. درخصوص قرارگیری این عناصر در پوسته زمین می‌توان به این نکته اشاره کرد که به‌واسطه بارندگی روی زمین و ایجاد اسید سولفوریک که ترکیبات این عناصر را در خود حل کرده است و حرکت آن‌ها به سمت لایه‌های پایین‌تر، عمده منابع عناصر کالکوفیل در عمق زیادی قرار داشته و معدن‌کاری ذخایر این عناصر نیاز به باطله‌برداری زیادی داشته و هزینه‌های بهره‌برداری از آن‌ها بالاست و از این‌رو، سرمایه‌گذاری برای استحصال این مواد از لجن آندی اهمیتی دوچندان می‌یابد.

علاوه بر این، در خلال واکنش‌های انجام‌شده در حین فرایند تولید و همچنین در فرایندهای هیدرومتالورژی انجام‌شده روی لجن آندی، ممکن است گازهایی متصاعد شوند که حاوی ترکیباتی از عناصر باارزش همچون تلوریم باشند. از این‌رو، جمع‌آوری و بهره‌برداری از این گازها و غبارها نه‌تنها باعث حفظ محیط‌زیست، به‌واسطه جلوگیری از آزاد شدن این مواد در مواردی سمی، در هوا می‌شود بلکه می‌تواند امکان تولید مواد دیگری را نیز برای تولیدکنندگان فراهم آورد. پلاتین، پالادیم و تلوریم ازجمله مهم‌ترین محصولات جانبی فرایند تولید مس بوده که استحصال آن‌ها در بسیاری از نقاط دنیا مورد توجه فراوان قرار می‌گیرد. البته امکان بهره‌برداری و استخراج این مواد به‌طور مستقیم وابسته به نوع ترکیبات سنگ معدن اولیه است. در معادن موجود در ایران عیار ترکیبات حاوی پلاتین بسیار پایین است. همچنین، محتوی پالادیم سنگ‌های معادن مس ایران نیز همچون پلاتین ناچیز بوده اما محتوی تلوریم، بیش‌ از دو فلز یادشده است و سرمایه‌گذاری برای استخراج آن می‌تواند صرفه اقتصادی بیشتری داشته باشد.

پلاتین

پلاتین فلزی زیبا و در حالت خالص با رنگ نقره‌ای است. این فلز قابلیت شکل‌پذیری داشته و همچنین در مجاورت هوا تغییری در آن ایجاد نمی‌شود. همچنین واکنش‌پذیری پلاتین بسیار پایین بوده و از این‌رو کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف یافته است. خواص ویژه دیگر این فلز از جمله خاصیت کاتالیستی، آن را به‌عنوان ماده ویژه‌ای برای برخی از صنایع مطرح کرده است. همچنین، این فلز از جمله ارزشمندترین مواد موجود در لجن آندی فرایند تولید مس است اما تنها سنگ‌های به‌دست‌آمده از برخی از معادن مس دنیا حاوی این فلز بوده و از این‌رو پلاتین در لجن آندی ایجاد شده در تمامی کارخانه‌های تولید مس  یافت نمی‌شود. ازجمله کارخانه‌هایی که لجن آندی آن‌ها دارای مقادیر قابل ملاحظه‌ای پلاتین است، می‌توان به «Southwire» در گرجستان و «Mhangura Copper» در زیمباوه اشاره کرد. اما بررسی‌های انجام‌شده روی لجن آندی شرکت ملی صنایع مس ایران نشان می‌دهد که میزان پلاتین موجود در حدود 4 تا 12 واحد بر میلیون است و از این‌رو، در کشور ما اقدامات خاصی برای استحصال آن صورت نگرفته است. اما به‌طور کلی معمولاً پلاتین پس از جداسازی طلا و نقره و غالب ناخالصی‌های موجود در لجن، با اضافه کردن برخی ترکیب‌ها شیمیایی خاص و رسوب دادن ترکیبات آن‌ها با پلاتین، جدا می‌شود. کاربردهای پلاتین در صنایع گوناگون همچون خودروسازی، شیمیایی، الکتریکی، نفت، پتروشیمی و پزشکی به چشم می‌خورد. همچنین این فلز در سطح وسیعی به‌عنوان جواهرات زینتی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربرد پلاتین در اگزوز وسایل نقلیه به تنهایی در حدود نیمی از مصرف این فلز را به خود اختصاص داده است. پلاتین به‌سبب خاصیت کاتالیستی می‌تواند موجب جلوگیری از آزاد شدن گازهای سمی همچون مونواکسید کربن، هیدروکربن‌ها و اکسید نیتروژن در هوا و تبدیل آنها به موادی با سازگاری بیشتر با محیط‌زیست همچون دی‌اکسید کربن یا آب شود. حدود یک چهارم دیگر مصارف پلاتین مربوط به جواهرسازی است. توجه به این فلز در ساخت جواهرات گوناگون به‌واسطه درخشش و عدم واکنش‌پذیری با سایر مواد است. پزشکی ازجمله دیگر مصرف‌کننده‌های این فلز ارزشمند بوده و استفاده از آن در ساخت ایمپلنت‌ها و داروهای ضدسرطان از اهمیت بالایی برخوردار است. از سوی دیگر، پلاتین ازجمله عناصر بسیار نادر در پوسته زمین است و تنها حدود سه هزارم واحد بر میلیون در پوسته زمین یافت می‌شود. از این‌رو در بین گران‌بهاترین فلزات جای می‌گیرد. همچنین حجم بالای تقاضا برای این فلز در بسیاری از صنایع، از دیگر عواملی است که سبب افزایش بیشتر قیمت آن شده است. به‌طوری که به صورت تخمینی گفته می‌شود، یک پنجم از تمام وسایل و تجهیزاتی که توسط بشر مورد استفاده قرار می‌گیرند، یا حاوی پلاتین بوده یا در ساخت آن از این فلز استفاده شده است. به همین دلیل، قیمت پلاتین با توجه به شرایط صنعت در دنیا و حجم تقاضا برای آن به‌شدت تغییر می‌کند. ذخایر این فلز ارزشمند نیز در پوسته زمین، به‌همراه ترکیبات نیکل و مس بوده و در معادن این‌ دو یافت می‌شود و بیشتر این ذخایر در کوه‌های اورال، کلمیبا و برخی از ایالت‌های غربی امریکا یافت شده است.

پالادیوم

یکی از فلزات گروه پلاتین است که دارای رنگ نقره‌ای و براق بوده و نسبت به سایر فلزات این گروه نقطه ذوب و چگالی کمتری دارد. کاربردهای اصلی این فلز همانند پلاتین است و استفاده از آن به‌منظور تصفیه گاز خروجی از اگزوز خودروها و همچنین جواهرسازی عمده‌ مصارف آن است. مصرف پالادیوم غالباً برای خودروهای با سوخت بنزین و مصرف پلاتین مربوط به خودروهای با سوخت دیزل است. از دیگر ویژگی‌های پالادیوم خاصیت جذب فوق‌العاده هیدروژن توسط آن است که از این‌رو به‌منظور خالص‌سازی هیدروژن نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، کاربرد این فلز در جواهرسازی به‌واسطه امکان تولید طلای سفید بدون ایجاد روکش از جنس رادیوم بوده و آلیاژ این فلز با طلا از نظر ارزش و قیمت گران‌بهاتر از آلیاژهای سفیدرنگ ایجاد شده از ترکیب طلا با سایر فلزات است. پالادیوم عمدتا به‌صورت ماده همراه در معادن پلاتین یافت می‌شود. معادن روسیه و آفریقای جنوبی بزرگ‌ترین ذخایر این فلز را در خود جای داده‌اند. در سال 2015 حجم تولید این فلز حدود 260 تن بوده است که تقریبا 70 درصد آن تولیدات معدنی و مابقی نیز از طریق بازیافت و استحصال ثانویه آن بوده است. در فرایند استحصال این فلز از لجن آندی پس از جداسازی برخی از عناصر در فرایند ذوب، با استفاده از هیدرومتالورژی، فلزات دیگر همچون رودیوم و پلاتین را با افزودن برخی مواد شیمیایی و رسوب دادن آن‌ها جداسازی کرده و پالادیوم را استخراج می‌کنند.

تلوریم

شبه فلزی ترد با رنگی بین نقره‌ای و سفید است که همچون پلاتین جزو عناصر نادر در پوسته زمین است و منبع اصلی تولید آن، لجن آندی تولیدشده در فرایند بازیابی الکتریکی مس است. همچنین، در طی فرایند تولید مس مقادیر قابل ملاحظه‌ای از این عنصر به هوا متصاعد شده که یکی از روش‌های استحصال این فلز، شست‌وشوی این بخارات است که در آن پس از لیچ کردن لجن و حرارت دادن آن، اکسید تلوریم متصاعد شده، به‌منظور استحصال تلوریم جمع‌آوری می‌شود. در بسیاری از کاخانه‌های بازیابی لجن آندی نیز، با ذوب کردن لجن، ناخالصی‌ها به فاز سرباره رفته و با افزایش دما به‌تدریج سرعت متصاعد شدن اکسید تلوریم افزایش می‌یابد که با جمع‌آوری این غبارات، تلوریم موجود در آن استخراج می‌شود. علاوه بر این جلوگیری از ورود این غبارها به هوا، از پخش شدن ترکیبات سمی تلور در محیط‌زیست نیز جلوگیری می‌کند. همچنین تلوریم مستقیما پس از حذف عناصر دیگر همچون سلنیوم، طلا و نقره به روش هیدرومتالورژی نیز قابل بازیابی است. تلوریم را می‌توان در فرایند تولید سرب، از گرد و خاک خارج شده از کوره نیز استخراج کرد. در فرایند تولید مس به‌طور متوسط از هر 1000 تن ماده معدنی مس وارد شده به کارخانه تنها در حدود یک کیلوگرم تلوریم قابل استخراج است. از کاربردهای اصلی این عنصر سمی که تنفس گازهای متصاعد شده از آن می‌تواند اثرات زیان‌باری برای بدن به همراه داشته باشد، می‌توان به ترکیب شدن با فولاد زنگ‌نزن و مس به‌منظور افزایش کارپذیری و همچنین افزوده شدن به سرب جهت افزایش مقاومت به خوردگی، استحکام و سختی اشاره کرد. تلوریم به‌‌عنوان عامل رنگی در ساخت سرامیک‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. علاوه بر این ترکیب تلوریم و کادمیم و جیوه در ساخت سلول‌های خورشیدی نیز استفاده می‌شود که راندمان بالاتری نیز نسبت به سلول‌های خورشیدی رایج سیلیکونی دارند.

نام‌ :
ایمیل :
نمایش داده نمی‌شود
متن :
 
عضویت در خبرنامه
نام‌ و نام‌خانوادگی:
ایمیل :
مس پرستلگرام
به نظر شما سایت عصر‌مس‌آنلاین بهتر است بیشتر به چه مطالبی بپردازد؟