තඹ ලෝපස් නිෂ්පාදනය සහ සැකසුම් ක්රියාවලිය
තඹ (Cu) නූතන ජීවිතයේ වැදගත්ම ලෝහයකි. එහි විද්යුත් හා තාප සන්නායකතාවය, විඛාදන ප්රතිරෝධය සහ සාපේක්ෂ සුමට බව නිසා තඹ විදුලි කේබල්, ඉලෙක්ට්රොනික උපාංග, පයිප්ප සහ සූර්ය පැනල සහ සුළං ටර්බයින වැනි පුනර්ජනනීය බලශක්ති කාර්මික ද්රව්ය සඳහා ප්රධාන ද්රව්යයක් බවට පත් කරයි. කෙසේ වෙතත්, අවසාන නිෂ්පාදනයක් වීමට පෙර, තඹ කැණීම් සහ ලෝපස් සැකසීමේ සිට කැතෝඩ හෝ වෙනත් වාණිජ ආකාරවලට පිරිපහදු කිරීම සහ අච්චු කිරීම දක්වා දිගු ක්රියාවලීන් මාලාවකට භාජනය විය යුතුය. මෙම ලිපියෙන් තඹ ලෝපස් නිෂ්පාදනයේ සහ සැකසීමේ සාමාන්ය ක්රියාවලිය, එක් එක් අදියරේදී අරමුණු සහ ක්රියාකාරී මූලධර්ම සමඟ සාකච්ඡා කෙරේ.
1. තඹ ලෝපස් ගවේෂණය සහ පතල් කැණීම
ආරම්භක අදියර ආරම්භ වන්නේ ආර්ථික වශයෙන් ශක්ය තඹ සංචිත සොයා ගැනීම සඳහා ගවේෂණය කිරීමෙනි. ගවේෂණ ක්රියාකාරකම් අතරට භූ විද්යාත්මක සිතියම්කරණය, භූ භෞතික හා භූ රසායනික සමීක්ෂණ සහ ශ්රේණිය, ඛනිජ ව්යාප්තිය සහ සංචිත පරිමාව තීරණය කිරීම සඳහා හර කැණීම් ඇතුළත් වේ. ශක්යතා අධ්යයනයක් සහ අවසර පත්ර ලබා ගත් පසු, පතල් කැණීම ප්රධාන ක්රම දෙකක් භාවිතා කරමින් සිදු කෙරේ:
1. විවෘත වළ කැණීම: පෝර්ෆිරි තඹ වැනි මතුපිටට සාපේක්ෂව සමීප තඹ නිධි සඳහා භාවිතා වේ. ලෝපස් ශ්රේණිය අඩු වුවද සංචිත විශාල බැවින් මෙම ක්රමය ගෝලීය තඹ නිෂ්පාදනයේ ප්රමුඛ වේ.
2. භූගත පතල් කැණීම: තැන්පතු ගැඹුරු නම් හෝ භූගෝලීය තත්ත්වයන් විවෘත පතල් කැණීමට ඉඩ නොදෙන්නේ නම් යොදනු ලැබේ.
කැණීම් කරන ලද ලෝපස් වල සාමාන්යයෙන් චල්කොපිරයිට් (CuFeS₂), බෝනයිට් (Cu₅FeS₄), චල්කොසයිට් (Cu₂S) වැනි තඹ ඛනිජ සහ මැලචයිට් (Cu₂CO₃(OH)₂) සහ අසුරයිට් වැනි ඔක්සයිඩ් ඛනිජ අඩංගු වේ. තඹ වලට අමතරව, ලෝපස් වල බොහෝ විට අපද්රව්ය හෝ යකඩ, සල්ෆර්, සිලිකා, රන්, රිදී සහ මොලිබ්ඩිනම් වැනි ආශ්රිත ඛනිජ අඩංගු වේ.
2. තලා දැමීම සහ ඇඹරීම
කැණීම් කරන ලද ලෝපස් විශාල වන අතර එම නිසා තඹ ඛනිජ ගංගු වලින් වෙන් කිරීම සඳහා තලා දැමිය යුතුය. මෙම ක්රියාවලියට අදියර දෙකක් ඇතුළත් වේ:
– තලා දැමීම: ලෝපස් ප්රමාණය සෙන්ටිමීටර කිහිපයකට අඩු කිරීම සඳහා හකු තලන යන්ත්රයක්, කේතු තලන යන්ත්රයක් හෝ ගයිරේටරි තලන යන්ත්රයක් භාවිතා කිරීම.
– ඇඹරීම: සාමාන්යයෙන් මයික්රෝමීටර දස සිට සිය ගණනක් දක්වා ප්රමාණයේ සියුම් අංශු නිපදවීමට බෝල මෝලක් හෝ SAG මෝලක් භාවිතා කිරීම.
මෙම අදියරේ ප්රධාන අරමුණ වන්නේ පාෂාණ අනුකෘතියෙන් තඹ ඛනිජ නිදහස් කිරීමයි. පසුකාලීන වෙන් කිරීමේ ක්රියාවලීන්හි සාර්ථකත්වය සඳහා විමුක්තියේ මට්ටම ඉතා වැදගත් වේ.
3. ලෝපස් සාන්ද්රණය: පාවෙන (සල්ෆයිඩ් ලෝපස් සඳහා)
සල්ෆයිඩ් තඹ ලෝපස් සඳහා, වඩාත් පොදු ක්රමය වන්නේ පෙන පාවීමයි. මෙම ක්රියාවලියේදී, සියුම් ලෝපස් පොහොරක් ජලය සහ ඇතැම් රසායනික ප්රතික්රියාකාරක සමඟ මිශ්ර කරනු ලැබේ:
– එකතුකරන්නා: තඹ ඛනිජයේ මතුපිට ජලභීතික බවට පත් කරයි, එවිට එය වායු බුබුලු වලට පහසුවෙන් ඇලී සිටී.
– පෙරීම: ස්ථායී පෙන සාදයි.
– වෙනස් කරන්නන් (සක්රියකාරක, අවපීඩක, pH නියාමක): වෙන් කිරීමේ තේරීම වැඩි කරයි.
පාවෙන සෛලයට වාතය පිඹින අතර එමඟින් තඹ ඛනිජ බුබුලු වලට ඇලී පෙණ ලෙස මතුපිටට නැඟී තඹ සාන්ද්රණයක් ලෙස එකතු වේ. ඉතිරි තඹ නොවන ද්රව්ය වලිග ලෙස ඉවත දමනු ලැබේ.
ප්රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන සාන්ද්රණය සාමාන්යයෙන් 20–35% Cu පමණ අඩංගු වන අතර එය ආරම්භක ලෝපස් වලට වඩා බෙහෙවින් වැඩි වන අතර එය සමහර පෝර්ෆිරි පතල්වල 0,4–1% Cu තරම් කුඩා විය හැකිය.
4. හයිඩ්රොලෝතලර්ජිකල් සැකසුම් (ඔක්සයිඩ් ලෝපස් සඳහා)
තඹ ඔක්සයිඩ් ලෝපස් සාමාන්යයෙන් සල්ෆයිඩ් ෆ්ලෝටේෂන් මගින් ඵලදායී ලෙස සැකසෙන්නේ නැත. එබැවින්, ජල ලෝහ විද්යාත්මක මාර්ග වැනි:
1. කාන්දු වීම: ලෝපස් හෝ තලා දැමූ ද්රව්ය ගොඩ ගසා (ගොඩවල් කාන්දු වීම) සල්ෆියුරික් අම්ල (H₂SO₄) ද්රාවණයකින් වත් කරනු ලැබේ. ගර්භනී ලීච් ද්රාවණයේදී තඹ Cu²⁺ අයන වලට දිය වේ.
2. ද්රාවක නිස්සාරණය (SX): කාබනික ද්රාවක භාවිතයෙන් ලීච් ද්රාවණයෙන් Cu²⁺ වෙන් කර පිරිසිදු කිරීම.
3. විද්යුත් වින්නිං (EW): විදුලි ධාරාවක් හරහා කැතෝඩය මත පිරිසිදු තඹ තැන්පත් කිරීම, ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් තඹ කැතෝඩයක් නිපදවීම.
SX-EW මාර්ගය ඉතා ජනප්රියයි, මන්ද එයට දියවීමකින් තොරව සෘජුවම කැතෝඩ නිපදවිය හැකි බැවිනි, විශේෂයෙන් අඩු ශ්රේණියේ ඔක්සයිඩ් ලෝපස් සඳහා.
5. තඹ සාන්ද්රණය උණු කිරීම
සල්ෆයිඩ් සාන්ද්රණ සඳහා, ඊළඟ අදියර වන්නේ පයිරොමෙටලර්ජි ය. සාන්ද්රණය වියළා පසුව උදුනක උණු කරනු ලැබේ (උදා: ෆ්ලෑෂ් ස්මෙල්ටරයක් හෝ ප්රතිවර්තක උදුනක්). උණු කිරීමේ ක්රියාවලියේදී, වෙන්වීම ප්රධාන අදියර දෙකකට සිදු වේ:
– මැට්: තඹ සහ යකඩ සල්ෆයිඩ මිශ්රණයක්, ආසන්න වශයෙන් 45–70% Cu අඩංගු වේ.
– ස්ලැග්: සිලිකා, යකඩ සහ අනෙකුත් ඛනිජ වැනි අපද්රව්ය වලින් ඔක්සයිඩ සහ සිලිකේට් අඩංගු වේ.
උණු කිරීමේදී සිදුවන රසායනික ප්රතික්රියා මගින් SO₂ බහුල වායූන් ද නිපදවයි. නවීන පහසුකම් වලදී, SO₂ අල්ලාගෙන සල්ෆියුරික් අම්ලය බවට සැකසෙන අතර එමඟින් විමෝචනය අඩු කර වටිනා අතුරු නිෂ්පාදනයක් නිපදවයි.
6. බිබිලි තඹ බවට පරිවර්තනය කිරීම
ඉන්පසු උණු කිරීමේ යන්ත්රයෙන් ලැබෙන මැට් පරිවර්තකයක (උදා: පියර්ස්-ස්මිත් පරිවර්තකය) සකසනු ලැබේ. යකඩ සල්ෆයිඩ් සහ සල්ෆර් ඔක්සිකරණය කිරීම සඳහා වාතය හෝ ඔක්සිජන් පිඹිනු ලැබේ:
– යකඩ FeO බවට ඔක්සිකරණය වී පසුව ස්ලැගයට ඇතුල් වේ.
– සල්ෆර් SO₂ බවට ඔක්සිකරණය වේ.
අවසාන ප්රතිඵලය වන්නේ ආසන්න වශයෙන් 98–99% Cu සංශුද්ධතාවයකින් යුත් බිබිලි තඹ ය. ක්රියාවලිය අතරතුර වායූන් මුදා හැරීම හේතුවෙන් එහි මතුපිට බොහෝ විට සිදුරු සහිත ලෙස පෙනෙන බැවින් එය "බිබිලි" ලෙස හැඳින්වේ.
7. පිරිපහදු කිරීම: ගිනි පිරිපහදු කිරීම සහ විද්යුත් පිරිපහදු කිරීම
බිබිලි වල තඹ ප්රමාණය ඉහළ මට්ටමක පැවතුනද, ඉවත් කළ යුතු Fe, S, Ni, As, Sb වැනි අපද්රව්ය සහ වටිනා මූලද්රව්ය (Au, Ag, Pt, Pd) තවමත් පවතී. පිරිපහදු කිරීම සාමාන්ය පියවර දෙකකින් සිදු කෙරේ:
1. ගිනි පිරිපහදු කිරීම: ඔක්සිජන් සහ ඇතැම් අපද්රව්ය අඩු කිරීම සඳහා උදුනක මූලික පිරිපහදු කිරීම, තහඩු හැඩැති තඹ ඇනෝඩයක් නිපදවීම.
2. විද්යුත් පිරිපහදු කිරීම: ඇනෝඩය තඹ සල්ෆේට් ද්රාවණයක විද්යුත් විච්ඡේදනය මගින් විසුරුවා හරිනු ලැබේ. පිරිසිදු තඹ 99,99% ක සංශුද්ධතාවයකින් යුත් කැතෝඩ තඹ ලෙස කැතෝඩය මත අවක්ෂේප වේ.
රන් සහ රිදී වැනි උච්ච අපද්රව්ය ද්රාව්ය නොවන අතර ඇනෝඩ ස්ලයිම් ලෙස අවක්ෂේප කරනු ලබන අතර, එය වටිනා ලෝහ නැවත ලබා ගැනීම සඳහා තවදුරටත් සකස් කරනු ලැබේ. මේ නිසා තඹ කර්මාන්තය බොහෝ විට අතුරු නිෂ්පාදන ලෙස රන් සහ රිදී නිෂ්පාදනය කරයි.
8. මුද්රණය සහ අවසන් නිෂ්පාදනය
තඹ කැතෝඩ සෘජුවම ජාත්යන්තර ප්රමිතියෙන් යුත් භාණ්ඩ ලෙස (උදා: LME ශ්රේණිය A) අලෙවි කළ හැකිය, නැතහොත් වෙනත් ආකාරවලට සැකසිය හැකිය:
– විදුලි රැහැන් සඳහා වයර් දණ්ඩ,
- ජලනල හා HVAC සඳහා තඹ පයිප්ප,
- නිෂ්පාදන කර්මාන්තය සඳහා තහඩු/තහඩු,
– පිත්තල (Cu-Zn) සහ ලෝකඩ (Cu-Sn) වැනි මිශ්ර ලෝහ.
මෙම නිෂ්පාදන අදියර සාමාන්යයෙන් අපේක්ෂිත නිෂ්පාදනය මත පදනම්ව රෝල් කිරීම, නිස්සාරණය කිරීම හෝ වයර් ඇඳීමේ කම්හලක සිදු කෙරේ.
9. පාරිසරික හා අපද්රව්ය කළමනාකරණය
තඹ ලෝපස් සැකසුම් ක්රියාවලිය වලිග, ස්ලැග් සහ වායු විමෝචනය ඇති කරයි. එබැවින් පාරිසරික අංශ ඉතා වැදගත් වේ:
- ටේලිං වේලිවල ස්ථායිතාව සහ ජලයේ ගුණාත්මකභාවය නිරීක්ෂණය කරමින් ටේලිං ගබඩා කරනු ලැබේ.
- මිරිදිය පරිභෝජනය අඩු කිරීම සඳහා ක්රියාවලි ජලය බොහෝ විට ප්රතිචක්රීකරණය කරනු ලැබේ.
– සල්ෆියුරික් අම්ල නිෂ්පාදනය සඳහා උණුකරන යන්ත්රයෙන් SO₂ ග්රහණය කර ගනී.
- කැණීම් අවසන් වූ පසු ඉඩම් ගොඩකිරීම සිදු කරනු ලැබේ.
නවීන පාරිසරික ප්රමිතීන්ට අනුව දූවිලි විමෝචනය අඩු කිරීම, වඩාත් කාර්යක්ෂම බලශක්ති භාවිතය සහ සල්ෆියුරික් අම්ලය වැනි රසායනික ද්රව්ය ආරක්ෂිතව හැසිරවීම අවශ්ය වේ.
නිගමනය
ලෝපස් වලින් තඹ නිපදවීමේ ක්රියාවලියට සංකීර්ණ තාක්ෂණික අනුපිළිවෙලක් ඇතුළත් වේ: කැණීමෙන් ආරම්භ වී, තලා දැමීම සහ ඇඹරීම, පාවීම හෝ කාන්දු වීම හරහා ඛනිජ වෙන් කිරීම, පසුව උණු කිරීම-පරිවර්තනය හෝ SX-EW හරහා පිරිපහදු කිරීම, උසස් තත්ත්වයේ තඹ කැතෝඩ නිෂ්පාදනය කිරීම. ක්රියාවලි මාර්ගය තෝරා ගැනීම ලෝපස් වර්ගය (සල්ෆයිඩ් හෝ ඔක්සයිඩ්), තඹ අන්තර්ගතය මෙන්ම ආර්ථික හා පාරිසරික සලකා බැලීම් මත බෙහෙවින් රඳා පවතී. විදුලිය, විදුලි වාහන සහ පුනර්ජනනීය බලශක්තිය සඳහා ගෝලීය ඉල්ලුම වැඩිවීමත් සමඟ, කාර්යක්ෂම හා තිරසාර තඹ නිෂ්පාදනය කර්මාන්තයේ අනාගත සංවර්ධනයට යතුර වේ.
