Mis Filizinin İstehsalı və Emalı Prosesi
Mis (Cu) müasir həyatda ən vacib metallardan biridir. Elektrik və istilik keçiriciliyi, korroziyaya davamlılığı və nisbi elastikliyi misi elektrik kabelləri, elektron komponentlər, borular və hətta günəş panelləri və külək turbinləri kimi bərpa olunan enerji sənaye materialları üçün əsas material halına gətirir. Lakin, son məhsula çevrilməzdən əvvəl mis mədənçilik və filiz emalından tutmuş katodlara və ya digər kommersiya formalarına emal və qəliblənməyə qədər uzun bir sıra proseslərdən keçməlidir. Bu məqalədə mis filizinin istehsalı və emalının ümumi prosesi, eləcə də hər mərhələdəki məqsədlər və iş prinsipləri müzakirə olunur.
1. Mis filizinin kəşfiyyatı və mədənçıxarması
İlkin mərhələ iqtisadi cəhətdən sərfəli mis ehtiyatlarının tapılması üçün kəşfiyyatla başlayır. Kəşfiyyat fəaliyyətlərinə geoloji xəritələşdirmə, geofiziki və geokimyəvi tədqiqatlar, eləcə də mineralın dərəcəsini, paylanmasını və ehtiyat həcmini müəyyən etmək üçün kern qazma işləri daxildir. Texniki-iqtisadi əsaslandırma və icazələr alındıqdan sonra mədənçilik iki əsas metoddan istifadə etməklə həyata keçirilir:
1. Açıq üsulla mədənçilik: porfir mis kimi səthə nisbətən yaxın mis yataqları üçün istifadə olunur. Bu üsul qlobal mis istehsalında üstünlük təşkil edir, çünki filizin tərkibi aşağı olsa da, ehtiyatlar böyükdür.
2. Yeraltı mədənçilik: yataqlar daha dərin olduqda və ya coğrafi şərait açıq mədənçiliyə imkan vermədikdə tətbiq olunur.
Mədən edilmiş filiz ümumiyyətlə xalkopirit (CuFeS₂), bornit (Cu₅FeS₄), xalkosit (Cu₂S) kimi mis minerallarını və malaxit (Cu₂CO₃(OH)₂) və azurit kimi oksid minerallarını ehtiva edir. Misdən əlavə, filizdə tez-tez dəmir, kükürd, silisium, qızıl, gümüş və molibden kimi çirklər və ya əlaqəli minerallar olur.
2. Əzmə və üyütmə
Çıxarılan filiz böyükdür və buna görə də mis minerallarını qrandan ayırmaq üçün əzilməlidir. Bu proses iki mərhələdən ibarətdir:
– Əzmə: filizin ölçüsünü bir neçə santimetrə qədər kiçiltmək üçün çənə əzici, konus əzici və ya giratorlu əzicidən istifadə etməklə.
– Üyütmə: adətən on və yüzlərlə mikrometr ölçüdə olan daha incə hissəciklər istehsal etmək üçün kürəvi dəyirman və ya SAG dəyirmanından istifadə.
Bu mərhələnin əsas məqsədi süxur matrisindən mis minerallarını azad etməkdir. Azadolma dərəcəsi sonrakı ayrılma proseslərinin uğuru üçün çox vacibdir.
3. Filiz Konsentrasiyası: Flotasiya (Sulfid Filizləri üçün)
Sulfid mis filizləri üçün ən çox yayılmış üsul köpüklü flotasiyadır. Bu prosesdə incə filiz məhlulu su və müəyyən kimyəvi reagentlərlə qarışdırılır:
– Kollektor: mis mineralının səthini hidrofobik edir və beləliklə, hava qabarcıqlarına asanlıqla yapışır.
– Köpükləndirici: sabit köpük əmələ gətirir.
– Modifikatorlar (aktivatorlar, depressantlar, pH tənzimləyiciləri): ayrılma selektivliyini artırır.
Hava flotasiya kamerasına üfürülür və bu da mis minerallarının qabarcıqlara yapışmasına və köpük kimi səthə qalxmasına səbəb olur və burada mis konsentratı kimi toplanır. Qalan mis olmayan material tullantı kimi atılır.
Yaranan konsentrat adətən təxminən 20-35% Cu ehtiva edir ki, bu da bəzi porfir mədənlərində 0,4-1% Cu qədər az ola bilən başlanğıc filizdən xeyli yüksəkdir.
4. Hidrometallurgiya Emalı (Oksid Filizləri üçün)
Mis oksid filizləri, ümumiyyətlə, sulfid flotasiyası ilə effektiv şəkildə emal olunmur. Buna görə də, hidrometallurgiya yolları, məsələn:
1. Yuyulma: filiz və ya əzilmiş material yığılır (yığın yuyulması) və sulfat turşusu (H₂SO₄) məhlulu ilə hopdurulur. Mis, yumşaldılmış yuyucu məhluldakı Cu²⁺ ionlarına çevrilir.
2. Həlledicinin çıxarılması (SX): üzvi həlledicilərdən istifadə edərək Cu²⁺-nin süzülmüş məhluldan ayrılması və təmizlənməsi.
3. Elektroqazanma (EW): elektrik cərəyanı vasitəsilə katoda təmiz mis çökdürülərək yüksək təmizlikli mis katodunun əmələ gəlməsi.
SX-EW marşrutu çox populyardır, çünki xüsusilə aşağı dərəcəli oksid filizləri üçün ərimədən birbaşa katod istehsal edə bilər.
5. Mis Konsentratının Əritilməsi
Sulfid konsentratları üçün növbəti mərhələ pirometallurgiyadır. Konsentrat qurudulur və sonra sobada (məsələn, alov əritmə zavodunda və ya əks-səda sobasında) əridilir. Əritmə prosesi zamanı ayrılma iki əsas mərhələyə bölünür:
– Mat: təxminən 45–70% Cu ehtiva edən mis və dəmir sulfidlərinin qarışığı.
– Şlak: silisium, dəmir və digər minerallar kimi çirklərdən oksidlər və silikatlar ehtiva edir.
Əritmə zamanı kimyəvi reaksiyalar həmçinin SO₂ ilə zəngin qazlar əmələ gətirir. Müasir müəssisələrdə SO₂ tutulur və sulfat turşusuna çevrilir, tullantıları azaldır və dəyərli əlavə məhsul istehsal edir.
6. Blister Misə Çevirmə
Əritmə zavodundan çıxan mat daha sonra çeviricidə (məsələn, Pierce-Smith çeviricisi) emal olunur. Dəmir sulfidi və kükürdü oksidləşdirmək üçün hava və ya oksigen üfürülür:
– Dəmir FeO-ya oksidləşir və sonra şlaka daxil olur.
– Kükürd SO₂-a qədər oksidləşir.
Nəticədə təxminən 98–99% Cu təmizliyində olan blister mis əmələ gəlir. Bu, "blister" adlanır, çünki proses zamanı qazların ayrılması səbəbindən səthi tez-tez məsaməli görünür.
7. Təmizləmə: Yanğın Təmizləmə və Elektrotəmizləmə
Blisterdəki mis miqdarı yüksək olsa da, Fe, S, Ni, As, Sb və təmizlənməsi lazım olan qiymətli elementlər (Au, Ag, Pt, Pd) kimi çirklər hələ də mövcuddur. Təmizləmə iki ümumi mərhələdə aparılır:
1. Odla təmizləmə: oksigeni və müəyyən çirkləri azaltmaq üçün sobada ilkin təmizləmə, lövhə şəkilli mis anod istehsal etmək.
2. Elektrorafinq: anod elektrolitik şəkildə mis sulfat məhlulunda həll olunur. Saf mis katod üzərində 99,99% təmizliklə katod misi kimi çökür.
Qızıl və gümüş kimi nəcib çirklər həll olunmur və anod seliyi kimi çökür, daha sonra qiymətli metalları bərpa etmək üçün əlavə emal olunur. Buna görə də mis sənayesi tez-tez əlavə məhsullar kimi qızıl və gümüş də istehsal edir.
8. Çap və Son Məhsul
Mis katodları birbaşa beynəlxalq standart mallar (məsələn, LME A dərəcəli) kimi satıla bilər və ya digər formalarda emal edilə bilər:
– Elektrik kabelləri üçün tel çubuq,
– santexnika və HVAC üçün mis borular,
– istehsal sənayesi üçün təbəqələr/lövhələr,
– mis (Cu-Zn) və bürünc (Cu-Sn) kimi ərintilər.
Bu istehsal mərhələsi, adətən, istənilən məhsuldan asılı olaraq yayma, ekstruziya və ya məftil çəkmə zavodunda həyata keçirilir.
9. Ətraf Mühit və Tullantıların İdarə Edilməsi
Mis filizinin emalı prosesi tullantılar, şlaklar və qaz emissiyaları yaradır. Buna görə də, ətraf mühit aspektləri çox vacibdir:
– Tullantılar, suyun keyfiyyəti və sabitliyi izlənilməklə, tullantı anbarlarında saxlanılır.
– Təmiz su istehlakını azaltmaq üçün emal suyu tez-tez təkrar emal olunur.
– Kükürd turşusu istehsalı üçün əritmə zavodundan SO₂ tutulur.
– Torpağın bərpası mədən işləri başa çatdıqdan sonra həyata keçirilir.
Müasir ətraf mühit standartları toz emissiyalarının azaldılmasını, daha səmərəli enerji istifadəsini və sulfat turşusu kimi kimyəvi maddələrin təhlükəsiz şəkildə idarə olunmasını tələb edir.
Nəticə
Filizdən mis istehsalı prosesi mürəkkəb texnoloji ardıcıllığı əhatə edir: yüksək keyfiyyətli mis katodları istehsal etmək üçün mineralların ayrılması, mineralların flotasiya və ya süzülmə yolu ilə ayrılması və sonra əritmə-çevirmə və ya SX-EW yolu ilə təmizlənməsi. Proses yolunun seçimi filiz növündən (sulfid və ya oksid), mis tərkibindən, eləcə də iqtisadi və ekoloji mülahizələrdən çox asılıdır. Elektrik enerjisinə, elektrik nəqliyyat vasitələrinə və bərpa olunan enerjiyə artan qlobal tələbatla səmərəli və davamlı mis istehsalı sənayenin gələcək inkişafı üçün əsasdır.
