پروژه : مراحل تولید مس ( درس روش تولید)

فهرست مطالب

سنگ های معدنی مس

1-1- سنگ های اکسیده

1-2- سنگ های سولفوره

1-3- مس طبیعی

معادن مس

کانه‌های مس

 استخراج مس

کانه‌آرایی مس

استخراج مس از کانه‌های سولفیدی (پیرومتالورژی)

4-1- پرعیار کردن به روش فلوتاسیون

4-1-1- توضیح کامل روش فلوتاسیون

4-2- تشویه

4-3- ذوب مات

4-4-متداول‌ترین روش‌های ذوب

4-4-1- کوره‌ی دمشی

4-4-2-کوره‌ی شعله‌ای

4-4-3-کوره‌ی الکتریکی

4-4-4- کوره‌ی تشعشعی

4-5- تبدیل

سنگ های معدنی مس

مس حدود  در صد پوسته زمین را تشکیل می دهدو مقدار آن در دریا ها در حدود  3* درصد می باشد که در نتیجه قشر زمین برای استخراج مس مناسبتر است.مس به سه صورت در طبیعت یافت می شود که عبارتند از:

سنگ های اکسیده

سنگ های سولفوره

مس طبیعی

سنگ های اکسیده

این سنگ ها بیشتر در سطح قشر زمین وجود دارندوتغییرات جوی وفعل انفعالات که در طبیعت صورت می گیرد باعث می شود که سنگ های سولفوره تبدیل به سنگ های اکسیده شوند که بیشتر از کربنات طبیعی،اکسیدها،سولفات هاوگاه سیلیکاتها تشکیل شده اند.

سنگ های سولفوره:

این سنگ ها برعکس سنگ های اکسیده پایین تر ودر عمق بیشتری از قشر زمین قرار گرفته اند.قسمت اعظم سنگ های مس را سنگ های سولفوره تشکیل می دهند.

مس طبیعی

مس گاهی به صورت آزاد در طبیعت یافت می شود.این مس به صورت دانه های ریز در کنگلو مرا یافت می شود.چنین مسی حتی تا درجه خلوص 99.92%می تواند وجود داشته باشد.

معادن مس

این معادن در دنیا به صورت های روباز به صورت های روباز وزیرزمینی وجود دارندکه امروزه 50 در صد مس دنیا ازمعادن روباز استخراج می گردند مشروط بر اینکه حداقل مس موجود در سنگ معدن حدودا 0.4%باشد.از معادن مس زیرزمینی نیز حداقل 0.7%مس داشته باشد در صورت اقتصادی بودن استخراج به عمل می آید.

کانه‌های مس

   مس در ساختمان بلورین 250 کانی می‌نشیند ولی تنها شماری اندک از آن‌ها از نقطه‌نظر اقتصادی اهمیت دارند. از این میان، شماری از کانی‌ها که فراوان‌ترین کانه‌‌های اصلی مس می‌باشند، از اهمیت ویژه برخوردارند. همانند: کالکوپیریت CuFeS2، کالکوسیت Cu2S، کوولین CuS، بورنیت Cu5FeS4، مس طبیعی Native Copper، مالاکیت Cu2(CO3)(OH)2 و آزوریت Cu3(CO3)2(OH)2.

   برخی دیگر از کانی‌های مس گرچه فراوانند ولی به صورت کانه یا عنصر جنبی در فرآوری و استخراج بدست می‌آیند. همانند تترائدریت Cu12Sb4S13، آنارژیت Cu3AsS4 و بورنونیت CuPbSbS3.

استخراج مس

   چرخه‌ی بهره‌برداری مس به‌صورت روباز شامل حفاری، انفجار، بارگیری و حمل ماده‌ی معدنی است. کانه‌های خرد شده و روباره‌ها توسط بیل‌های بزرگ برقی یا دیزلی که در کنار زون سطح فرسایش یافته و عریان‌شده‌ی کانسار به‌کار می‌آیند، بارگیری می‌شوند. خردکننده‌های متحرک مجهز به نوار نقاله در برخی معادن روباز نصب می‌شوند تا ماده‌ی معدنی خرد شده را به کارخانه‌ی مربوطه منتقل کنند که این کار باعث صرفه‌جویی قابل ملاحظه‌ای در هزینه‌هاست. در سال‌های اخیر به‌کارگیری واگن برای حمل و نقل ماده‌ی معدنی کارگاه، به‌دلیل بالا بودن هزینه‌ی نگهداری و طولانی بودن مسیر حمل و نقل که گاه تا چند مایل می‌رسد، منتفی شده است.

   روند کلی به سوی بارگیری کامیون‌های حمل و نقل که ظرفیت آن‌ها به 170 تن و بیشتر می‌رسد، سوق داده شده است. فزون بر این عمل سیستم کنترل کامپیوتری حمل و نقل در افزایش بهره‌وری تاثیر بسزایی داشته است.

   بخشی درخور توجه از بهره‌برداری مس جهان از طریق روش‌های زیرزمینی است که معمولاً نیروی کار و هزینه‌ی بیشتری از روش روباز را می‌طلبد. مس بهره‌برداری شده از معدن زیرزمینی در کشورهای گروه اقتصادی بازار به 3/84 میلین تن می‌رسد که 52% آن در شیلی است، بیشتر معدن‌کاری‌های زیرزمینی به دو روش غارزنی و تونل‌های تقویت شده صورت می‌گیرد. روش غارزنی نیز خود بر دو نوع است غارزنی به روشSublevel Cewmy و غارزنی به روش Block Caving(خوئی و همکاران، 1378).

کانه‌آرایی مس

   بیشتر کانسنگ‌هایی که در فرآیند کآن‌هارایی قرار می‌گیرند از نوع سولفورهای مس یا آمیزه‌ای از سولفورهای فلزات پایه‌اند که باید خرد و آسیاب شوند و در محفظه‌های فلوتاسیون با معرف‌های گوناگون قرار گیرند تا بتوان آن‌ها را از سنگ دربرگیرنده یا از سولفورهای دیگر جدا کرد. با فرآیند فلوتاسیون می‌توان سولفورها و برخی از اکسیدها را به خوبی جدا کرد ولی روش خوبی که برای استحصال مس از کانسنگ‌های اکسیدی به‌کار می‌رود روش فروشست است.

   به‌دلیل گوناگونی فراوان انباشته‌ها، روش‌های فروشست مس پیچیده‌تر و تخصصی‌تر شده است و گاه برای کانسنگ‌ها چند تکنیک استاندارد نیاز است. معمولاً پیش از فروشستن کانسنگ آن‌ها را برشته می‌کنند.

   چهار روش فروشست عبارتند از:

   1- گذر دادن محلول فروشوینده از درون باطله‌های کم‌عیار (Dump Leaching). 2- گستردن کانسنگ‌های اکسیدی برروی یک سطح آماده و پمپ‌کردن محلول شوینده بر روی آن‌ها‌ (Heap Leaching). 3- فروشستن کانسنگ در محل کارگاه معدن (In Situ Leaching). 4- خرد کردن مقدماتی کانسنگ و قراردادن آن‌ها‌ در مخازن بزرگ برای فروشستن (Vat Leaching) (

در سال‌های اخیر روش نسبتاً نوین به نام فروشستن لایه نازک (Thin Layer) به‌کار گرفته شده که ارزش اقتصادی دارد و از سال 1980 در چند معدن در شیلی به‌کار برده شد و شامل دو مرحله اصلی است:

   1- در برابر اسید سولفوریک قراردادن کانسنگ‌های ریز و به حال خود گذاشتن کانسنگ‌ها برای مدت زمان محدود و Curing.

   2- پاشیدن هرگونه محلول فروشوینده برروی کانسنگ آماده شده در مرحله‌ی پیشین آب‌شویی (Leaching).

   متداول‌ترین روش بازیابی مس از محلول‌های فروشوینده، روش رسوب‌گیری توسط قراضه‌های آهنی است. این روش رسوب‌های مسی به نام مس سیمانی را فرآوری می‌کند که سپس به کمک دستگاه‌های معمولی ذوب و پالایش می‌شود. روش دیگر گذراندن محلول مس‌دار از درون یک‌سری مراحل حلال‌گیر است که در این فرآیند، با استفاده از معرف‌های مبادله کننده‌ی یون، عیار مس در حلال‌ها بالا می‌رود و سپس در محفظه‌هایی به روش الکترولیتی، مس آن‌ها آزاد می‌شود و کاتدی از مس با عیار، به نسبت بالا بدست می‌آید. فرآیند هیدرومتالورژیکی برروی کانسنگ‌ها و کنسانتره‌های مس در سال‌های اخیر توجه زیادی را به خود معطوف کرده است زیرا سرمایه‌گذاری کمتری را نیاز دارد و از سویی آلودگی کمتری را موجب می‌شود. اما بیش از روش‌های معمولی به انرژی نیاز دارد.

   محلول‌های فروشوینده‌ای که برای فروشستن کانسنگ‌های مس به‌کار می‌روند آمیزه‌ای است از اسید سولفوریک، سولفات فریک، آمونیاک، کلرورها و هیدروکسیدکلسیم (خوئی و همکاران، 1378).

به‌طور کلی مس از دو روش مهم استخراج می‌شود که شامل روش پیرومتالورژی (خشک) و روش هیدرومتالورژی (تر) می‌باشد. در حدود 90% مس تولید شده در دنیا از کانه‌های سولفوری و از روش پیرومتالورژی حاصل می‌شود و روش هیدرومتالورژی برای استخراج مس از کانه‌های اکسیدی به‌خصوص کربناتها، سیلیکات‌ها و سولفات‌ها و همچنین دورریز کارخانه‌ها بکار می‌رود.

   روش‌های الکتروشیمیایی نیز برای تولید مس خالص نهایی مورد استفاده قرار می‌گیرند که شامل تصفیه‌ی الکتریکی آندها در حالت استخراج از روش پیرومتالورژی و استخراج الکترولیزی از محلول در روش هیدرومتالورژی می‌باشد (فرجی، 1371).

نمایی از کارخانه استحصال مس Balkhash در قزاقستان

استخراج مس از کانه‌های سولفیدی (پیرومتالورژی):

   تقریباً 90% کانه‌ی مس اولیه‌ی دنیا به صورت کانه‌های سولفیدی است. سولفیدها به سهولت تحت عملیات هیدرومتالورژیکی قرار نمی‌گیرند، زیرا به‌راحتی حل نمی‌شوند. بنابراین قسمت اعظم استخراج مس توسط روش‌های پیرومتالورژی یا آتشی با کانی پرعیار شده‌ی مس انجام می‌شود. عمل استخراج شامل مراحل زیر می‌باشد:

   1- پرعیار کردن به روش فلوتاسیون، 2- تشویه (مرحله‌ی اختیاری)، 3- ذوب به صورت مات (در کوره‌های دمشی، شعله‌ای، الکتریکی یا تشعشی)، 4- مرحله تبدیل به مس حفره‌دار.

   محصول نهایی این مراحل متوالی، مس ناخالص حفره‌دار است که باید قبل از ساخت و کاربرد، پالایش گرمایی (شعله‌ای) و الکترولیتی شود

پرعیار کردن به روش فلوتاسیون

   کانه‌های مس که امروزه استخراج می‌شوند، کم‌عیارتر از آنند که مستقیماً ذوب شوند. گرمایش و ذوب مقدار عظیمی مواد زائد، محتاج مقدار گزافی سوخت است. خوشبختانه، کانی‌های مس موجود در سنگ معدن را می‌توان توسط روش‌های فیزیکی پرعیار و به نحو اقتصادی ذوب کرد.

   موثرترین روش پرعیار کردن، فلوتاسیون است، که در آن کانی‌های مس به شیوه‌ی انتخابی به حباب‌های هوایی که از میان پالپ آبی حاصل از کانه‌ی نرم شده بالا می‌آیند، متصل می‌شوند. انتخابی بودن فلوتاسیون ناشی از به‌کار بردن معرف‌هایی است که کانی‌های مس را آب‌ران می‌سازند، در حالی که کانی‌های باطله آب‌گیر باقی می‌مانند. کانی‌های شناور شده در کف پایداری در بالای محفظه فلوتاسیون جمع‌آوری می‌شوند و به صورت کانه پرعیار شده درمی‌آیند. کانی پرعیار شده مس معمولا حاوی30- 20% مس است.

   خردکردن و نرم‌کردن کانه به ذرات ریز، پیش از عمل فلوتاسیون الزامی است و کاربرد فلوتاسیون باعث تغییر شیوه‌ی ذوب از کوره‌ی دمشی به کوره‌هایی از نوع اجاقی می‌شود، چرا که بار کوره‌ی قبلی فقط باید مواد تکه‌ای باشد (فرجی، 1371).

پروژه : مراحل تولید سرامیک (درس روش تولید)

مراحل تولید سرامیک

تاریخچه
باستان شناسان در یافته اند که بشر اولیه در حدود ٢٤٠٠٠ سال قبل از میلاد اقدام به ساخت سرامیک می کرده است. این سرامیک ها در چکسلواکی یافت شده اند و به شکل حیوانات وپیکره انسان، تخته صاف و توپ می باشد. این سرامیک ها را از چربی حیوانات به همراه استخوان آنها و خاکستر استخوان و مقداری رس ریز دانه می ساختند و بعد از شکل دادن آن رادر دمایی در حدود ٥٠٠ تا ٨٠٠ درجه سانتیگراد در کوره های گنبدی شکل و یا به شکل نعل اسب پخت می نمودند. اما هنوز معلوم نیست این نوع از سرامیک ها را به چه علتی می ساختند. اولین ظروف سفالی مورد استفاده در ٩٠٠٠ سال قبل از میلاد مسیح ساخته می شد و برای نگهداری غذا و دانه های خوراکی مورد استفاده قرار می گرفت. ساخت شیشه نیز تقریباًهم زمان با سفال ودر ٨٠٠٠ سال پیش در مصر آغازشدبطوریکه در پخت سفال به علت حضوراکسید کلسیم به همراه شن ، وسودا در نهایت به سفال های لعابدا ررنگی منجر شد.
  
آشنایی با سرامیک
سرامیک مشتق از کلمه. keramos یونانی است که به معنی سفالینه یا شئی پخته شده است در واقع منشا پیدایش این علم همان سفالینه های ساخته شده توسط انسانهای اولیه هستند.
در واقع قبل از کشف و استفاده فلزات، بشر از گلهای رس به علت وفور و فراوانی آنها وهمچنین شکل گیری بسیار خوب آنها در در صورت مخلوط شدن با آب و درجه حرارت نسبتاً پایین پخت آنها استفاده می کرد. آلومینوسیلیکاتها که خاکهای رسی خود آنها به حساب می آیند، ازعناصر آلومینیوم، سیلیسم و اکسیژن ساخته می شوند که این سه عنصر بر روی هم حدود 85درصد پوسته جامد کرة زمین را تشکیل می دهند. این سه عنصر فراوانترین عناصر پوسته زمین  هستندصنعت ساخت سفالینه ها در 4000 سال قبل از میلاد مسیح پیشرفت زیادی کرده بود. اکنون،سرامیک را به طور کلی به عنوان هنر و علم ساختن و به کار بردن اشیاء جامدی که اجزاءتشکیل دهنده اصلی و عمدة آنها مواد غیرآلی و غیرفلزی می باشند، تعریف می کنیم و بررسی ساختمان و خواص اینگونه مواد نیز جزء این علم است.

مواد اولیه تولید سرامیک
مهمترین مواد اولیه تشکیل دهنده سرامیکها ، خاک ر س ، آلکالی فلدسپات و سیلیس می باشد.
مقادیر آلکالی فلدسپات، خا ک رس و سیلیس در انواع سرامیکها در شکل نشان داده شده است. خاک رس بیشترین بخش سرامیک را تشکیل می دهد. کانیهای رسی مورد استفاده در صنایع سرامیک شامل کائولینیت ، اسمکتیت، ایلیت، رسهای توپی (بال کلی) و لاتریت است . در سرامیکها، رس به عنوان یک پرکننده ساختمان و دیرگداز عمل می کند .  . رس توپی حاوی حدود 70 % کائولینیت ، ایلیت، کوار تز و مواد آلی است و خاصیت چسبندگی بالایی دارد. گل سفالگری بیشتر از خاک رس تشکیل می شود که در تولید آجر کاربرد دارد . آلکالی فلدسپاتها یکی دیگر از تشکیل دهنده ه ای اصلی سرامیکها هستند . آلکالی فلدسپاتها در طبیعت به دو صورت سدیک و پتاسیک یافت می شوند . دمای شروع ذوب فلدسپاتها بین 1100 تا 1150 درجه سانتی گراد است . فلدسپاتهای سدیک به مقدار کم و فلدسپاتهای پتاسیک (به دلیل نقطه ذوب بالاتر ) به مقدار زیاد در بدنه سرامیکها استفاده می شود .
نقش سیلیس در بدنه سرامیکها ایجاد فاز شیشه و افزایش مقاومت سرامیک است. از ماسه های سیلیسی، قلوه های سیلیسی، کوارتزیت فقیر از آهن می توان به عنوان تأمین کننده سیلیس سرامیکها استفاده نمود
غیر از سه ماده معدنی اشاره شده در بالا که بدنه اصلی سرامیکها را تشکیل می دهند عناصر، ترکیبات و کانیهای دیگری بر اساس نیازهای خاص ، به مواد اولیه سرامیکها اضافه می شو ند و می توانند به عنوان سازنده بدنه سرامیکها مورد استفاده قرار بگیرند . کربن به شکل گرافیت به عنوان پرکننده در ساختمان سرامیکها مورد استفاده قرار می گیرد . از آهک و آراگونیت به عنوان سیمان یا به هم چسباننده مواد در سرامیک سازی استفاده می شود . در پاره ای از موارد از فلزاتی مثل کرم، نیکل و قلع نیز برای ساخت سرامیکهای ترکیبی استفاده می شود . این گونه سرامیکها در مواردی که احتیاج به ماشین کاری 2 (تراشکاری و سوراخکاری) سرامیک باشد تولید می شوند.

مراحل تولید سرامیک
* انتخاب مواد اولیه مناسب بر اساس نوع سرامیک مورد نظر برای تولید.
*آماد ه سازی مواد اولیه که شامل خرد نمودن، پودر و مخلوط کردن مقادیر معینی ازهر یک از مواد اولیه سرامیک می باشد.
*شکل دادن به صورت خشک، نیمه خشک یا دوغابی.
*خشک کردن در فضای باز یا در تونلهای حرارتی.
*پخت سرامیکهای خشک شده در دماهای مشخص و معین شد 

آماده کردن مخلوط
مواد اصلی و ثانوی را باهم مخلوط کرده و چندین بار آسیاب می‌کنند تا اندازه دانه‌بندی به شکل قابل قبولی در آید. عملیات قبل از مخلوط کردن شامل الک کردن ، دانه‌بندی کردن در آب (و احتمالا جدا کردن آهن از مخلوط که با آهنربا صورت می‌گیرد.) می‌باشد. بعد از انجام این کارها ، مواد را با آب مخلوط کرده و منتظر ورآمدن خمیر می‌شوند.

شکل دادن اشیا
برای اینکه اشیا سرامیکی شکل و فرم مطلوبی داشته باشند، از عملیات قالب‌گیری استفاده می‌شود. روشهای مختلف قالب‌گیری به شرح زیر می‌باشد :

قالب‌گیری با برش عمودی :

 این روش برای شکل دادن اشیایی بکار می‌رود که می‌توان از چرخش استفاده کرد. مثلا برای تهیه فنجان و بشقاب و . . . از این روش استفاده می‌شود. ماده اولیه سرامیک در قالبی که روی یک پایه در حال دوران است، ریخته می‌شود و از بالا اهرمی‌ که در انتهای آن الگوی برش وجود دارد، روی ماده سرامیکی قرار گرفته و شکل دلخواه را روی آن ایجاد می‌کند.
قالب‌گیری : این نوع شکل دادن مختص اشیایی است که دارای سطح مقطع ثابت هستند. ماده سرامیکی را با فشار وارد اتاقک مخلوط کننده می‌کنند، این ماده بعد از قالب‌گیری و برش از قسمت دیگر دستگاه خارج می‌شود.

فرمت : ورد

تعداد صفحه : 12

قیمت : 2000 ت