செப்புத் தாது உற்பத்தி மற்றும் பதப்படுத்தும் செயல்முறை

செப்புத் தாது உற்பத்தி மற்றும் பதப்படுத்தும் செயல்முறை

செம்பு (Cu) நவீன வாழ்க்கையில் மிக முக்கியமான உலோகங்களில் ஒன்றாகும். அதன் மின் மற்றும் வெப்பக் கடத்துத்திறன், அரிப்பு எதிர்ப்புத்திறன் மற்றும் ஒப்பீட்டுத் தகடுதன்மை ஆகியவை, மின்சாரக் கம்பிகள், மின்னணு பாகங்கள், குழாய்கள் மற்றும் சூரியத் தகடுகள், காற்றாலைகள் போன்ற புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றல் தொழில்துறைப் பொருட்களுக்கும் செம்பை ஒரு முக்கியப் பொருளாக ஆக்குகின்றன. இருப்பினும், ஒரு இறுதிப் பொருளாக மாறுவதற்கு முன்பு, செம்பு சுரங்கத் தொழில் மற்றும் தாது பதப்படுத்துதல் முதல் சுத்திகரிப்பு மற்றும் எதிர்மின்வாய்கள் அல்லது பிற வணிக வடிவங்களாக வார்ப்பது வரை ஒரு நீண்ட தொடர் செயல்முறைகளுக்கு உட்படுத்தப்பட வேண்டும். இந்தக் கட்டுரை, செம்புத் தாது உற்பத்தி மற்றும் பதப்படுத்துதலின் பொதுவான செயல்முறையையும், ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் உள்ள நோக்கங்கள் மற்றும் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகளையும் விவாதிக்கிறது.

1. செப்புத் தாது ஆய்வு மற்றும் சுரங்கத் தொழில்

பொருளாதார ரீதியாக சாத்தியமான செப்பு இருப்புகளைக் கண்டறிவதற்கான ஆய்வுப் பணிகளுடன் ஆரம்ப கட்டம் தொடங்குகிறது. தரம், கனிமப் பரவல் மற்றும் இருப்பு அளவு ஆகியவற்றைத் தீர்மானிப்பதற்காக, புவியியல் வரைபடமாக்கல், புவி இயற்பியல் மற்றும் புவி வேதியியல் ஆய்வுகள், மற்றும் மையத் துளையிடல் ஆகியவை ஆய்வு நடவடிக்கைகளில் அடங்கும். சாத்தியக்கூறு ஆய்வு மற்றும் அனுமதிகள் பெறப்பட்டவுடன், இரண்டு முக்கிய முறைகளைப் பயன்படுத்தி சுரங்கப் பணிகள் மேற்கொள்ளப்படுகின்றன:

1. திறந்தவெளிச் சுரங்கமுறை: போர்பிரி செம்பு போன்ற, மேற்பரப்பிற்கு ஒப்பீட்டளவில் அருகிலுள்ள செம்புப் படிவுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. தாதுவின் தரம் குறைவாக இருந்தாலும், கையிருப்பு அதிகமாக இருப்பதால், உலகளாவிய செம்பு உற்பத்தியில் இந்த முறையே ஆதிக்கம் செலுத்துகிறது.
2. நிலத்தடிச் சுரங்கத் தொழில்: தாதுப் படிவுகள் ஆழமாக இருக்கும்போது அல்லது புவியியல் நிலைமைகள் திறந்தவெளிச் சுரங்கத் தொழிலுக்கு இடமளிக்காதபோது இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.

சுரங்கத்திலிருந்து எடுக்கப்படும் தாதுவில் பொதுவாக சால்கோபைரைட் (CuFeS₂), போர்னைட் (Cu₅FeS₄), சால்கோசைட் (Cu₂S) போன்ற செப்புத் தாதுக்களும், மாலக்கைட் (Cu₂CO₃(OH)₂) மற்றும் அசுரைட் போன்ற ஆக்சைடு தாதுக்களும் அடங்கியுள்ளன. செப்புடன் கூடுதலாக, தாதுவில் பெரும்பாலும் இரும்பு, கந்தகம், சிலிக்கா, தங்கம், வெள்ளி மற்றும் மாலிப்டினம் போன்ற மாசுகள் அல்லது அதனுடன் தொடர்புடைய தாதுக்களும் காணப்படுகின்றன.

2. நொறுக்குதல் மற்றும் அரைத்தல்

சுரங்கத்திலிருந்து வெட்டி எடுக்கப்படும் தாது பெரியதாக இருப்பதால், கசடுகளிலிருந்து செப்புத் தாதுக்களைப் பிரித்தெடுக்க அதனை நசுக்க வேண்டும். இந்தச் செயல்முறை இரண்டு நிலைகளைக் கொண்டுள்ளது:

– நொறுக்குதல்: தாடை நொறுக்கி, கூம்பு நொறுக்கி, அல்லது சுழல் நொறுக்கி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி தாதுவின் அளவைச் சில சென்டிமீட்டர்களாகக் குறைத்தல்.
– அரைத்தல்: பந்து அரவை இயந்திரம் அல்லது SAG அரவை இயந்திரத்தைப் பயன்படுத்தி, பொதுவாகப் பத்து முதல் நூறு மைக்ரோமீட்டர் அளவுள்ள மிக நுண்ணிய துகள்களை உருவாக்குதல்.

இந்தக் கட்டத்தின் முக்கிய நோக்கம், பாறை அமைப்பிலிருந்து செப்புத் தாதுக்களைப் பிரித்தெடுப்பதாகும். இவ்வாறு பிரித்தெடுக்கப்படும் அளவு, அடுத்தடுத்த பிரித்தல் செயல்முறைகளின் வெற்றிக்கு மிகவும் இன்றியமையாதது.

3. தாது செறிவூட்டல்: மிதத்தல் முறை (சல்பைடு தாதுக்களுக்கு)

சல்பைடு தாமிரத் தாதுக்களுக்கு, நுரை மிதத்தல் முறையே மிகவும் பொதுவான முறையாகும். இந்தச் செயல்முறையில், நுண்ணிய தாதுக் கூழ்மமானது தண்ணீருடனும் சில வேதிப் பொருட்களுடனும் கலக்கப்படுகிறது.

– சேகரிப்பான்: தாமிரத் தாதுவின் மேற்பரப்பை நீர் விலக்கும் தன்மையுடையதாக மாற்றுவதால், அது காற்றுக் குமிழ்களை எளிதில் ஒட்டிக்கொள்கிறது.
– நுரைப்பான்: நிலையான நுரையை உருவாக்குகிறது.
– மாற்றியமைப்பிகள் (செயல்பாட்டிகள், அடக்கிகள், pH சீராக்கிகள்): பிரிப்புத் தேர்ந்தெடுப்புத்திறனை அதிகரிக்கின்றன.

மிதவைக் கலத்தினுள் காற்று செலுத்தப்படுவதால், தாமிரத் தாதுக்கள் குமிழ்களில் ஒட்டிக்கொண்டு நுரையாக மேற்பரப்பிற்கு வருகின்றன; அங்கு அவை தாமிரச் செறிவாகச் சேகரிக்கப்படுகின்றன. மீதமுள்ள தாமிரம் அல்லாத பொருட்கள் கழிவுகளாக அப்புறப்படுத்தப்படுகின்றன.

இதன் விளைவாகக் கிடைக்கும் செறிவூட்டப்பட்ட தாதுவில் பொதுவாக 20–35% செம்பு அடங்கியுள்ளது. இது, சில போர்பிரி சுரங்கங்களில் 0,4–1% செம்பு என மிகக் குறைவாக இருக்கக்கூடிய தொடக்கத் தாதுவை விட மிகவும் அதிகமாகும்.

4. நீர் உலோகவியல் செயலாக்கம் (ஆக்சைடு தாதுக்களுக்கு)

தாமிர ஆக்சைடு தாதுக்கள் பொதுவாக சல்பைடு மிதத்தல் மூலம் திறம்பட பதப்படுத்தப்படுவதில்லை. எனவே, பின்வரும் நீர் உலோகவியல் வழிமுறைகள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன:

1. கரைத்தல்: தாது அல்லது நொறுக்கப்பட்ட பொருள் குவித்து வைக்கப்பட்டு (குவியல் கரைத்தல்), கந்தக அமில (H₂SO₄) கரைசலில் நனைக்கப்படுகிறது. செம்பு, கரைத்தல் கரைசலில் Cu²⁺ அயனிகளாகக் கரைகிறது.
2. கரைப்பான் பிரித்தெடுத்தல் (SX): கரிமக் கரைப்பான்களைப் பயன்படுத்தி, கசிவுக் கரைசலில் இருந்து Cu²⁺-ஐப் பிரித்துத் தூய்மைப்படுத்துதல்.
3. மின் பிரித்தெடுத்தல் (EW): மின்சாரத்தின் மூலம் எதிர்மின்வாயின் மீது தூய செம்பைப் படியவைத்து, உயர் தூய்மையான செம்பு எதிர்மின்வாயை உருவாக்குதல்.

SX-EW வழிமுறை மிகவும் பிரபலமானது, ஏனெனில் இது உருக்காமலேயே நேரடியாக எதிர்மின்வாய்களை உற்பத்தி செய்ய முடியும், குறிப்பாகத் தரம் குறைந்த ஆக்சைடு தாதுக்களுக்கு.

5. செப்புச் செறிவூட்டியை உருக்குதல்

சல்பைடு செறிவுகளுக்கு, அடுத்த கட்டம் வெப்ப உலோகவியல் ஆகும். அந்தச் செறிவு உலர்த்தப்பட்டு, பின்னர் ஒரு உலையில் (எ.கா., ஃபிளாஷ் உருக்காலை அல்லது எதிரொலி உலை) உருக்கப்படுகிறது. உருக்கும் செயல்முறையின் போது, ​​பிரித்தல் இரண்டு முக்கிய கட்டங்களாக நடைபெறுகிறது:

– மேட்: செம்பு மற்றும் இரும்பு சல்பைடுகளின் கலவை, இதில் ஏறத்தாழ 45–70% செம்பு அடங்கியுள்ளது.
– கசடு: சிலிக்கா, இரும்பு மற்றும் பிற கனிமங்கள் போன்ற அசுத்தங்களிலிருந்து உருவாகும் ஆக்சைடுகள் மற்றும் சிலிக்கேட்டுகளைக் கொண்டுள்ளது.

உருக்குதல் செயல்பாட்டின் போது நிகழும் வேதி வினைகளும் SO₂ செறிந்த வாயுக்களை உருவாக்குகின்றன. நவீன ஆலைகளில், SO₂ வாயு பிடிக்கப்பட்டு கந்தக அமிலமாகப் பதப்படுத்தப்படுகிறது. இது வெளியேற்றப்படும் புகையின் அளவைக் குறைப்பதோடு, ஒரு மதிப்புமிக்க துணைப் பொருளையும் உருவாக்குகிறது.

6. கொப்புள செம்பாக மாற்றுதல்

உருக்காலையிலிருந்து கிடைக்கும் உலோகக் கழிவு, பின்னர் ஒரு மாற்றியில் (உதாரணமாக, பியர்ஸ்-ஸ்மித் மாற்றி) பதப்படுத்தப்படுகிறது. இரும்பு சல்பைடு மற்றும் கந்தகத்தை ஆக்சிஜனேற்றம் செய்வதற்காக காற்று அல்லது ஆக்சிஜன் உள்ளே செலுத்தப்படுகிறது:

இரும்பு, FeO ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைந்து பின்னர் கசடில் நுழைகிறது.
– கந்தகம் SO₂ ஆக ஆக்சிஜனேற்றம் அடைகிறது.

இதன் இறுதி விளைவாக, சுமார் 98–99% செம்புத் தூய்மை கொண்ட கொப்புளச் செம்பு கிடைக்கிறது. இந்தச் செயல்முறையின் போது வாயுக்கள் வெளியாவதால், இதன் மேற்பரப்பு பெரும்பாலும் நுண்துளைகளுடன் காணப்படுவதால், இது “கொப்புளம்” என்று அழைக்கப்படுகிறது.

7. சுத்திகரிப்பு: தீ சுத்திகரிப்பு மற்றும் மின் சுத்திகரிப்பு

கொப்புளத்தில் தாமிரத்தின் அளவு அதிகமாக இருந்தாலும், Fe, S, Ni, As, Sb போன்ற அசுத்தங்களும், Au, Ag, Pt, Pd போன்ற மதிப்புமிக்க தனிமங்களும் அகற்றப்பட வேண்டியுள்ளன. சுத்திகரிப்பு இரண்டு பொதுவான படிநிலைகளில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது:

1. தீமுறை சுத்திகரிப்பு: ஆக்சிஜன் மற்றும் சில அசுத்தங்களைக் குறைத்து, தகடு வடிவ செப்பு மின்முனையை உருவாக்குவதற்காக, ஒரு உலையில் செய்யப்படும் ஆரம்பகட்ட சுத்திகரிப்பு.
2. மின் சுத்திகரிப்பு: நேர்மின்முனையானது தாமிர சல்பேட் கரைசலில் மின்பகுப்பு முறையில் கரைக்கப்படுகிறது. 99,99% தூய்மையுடன் கூடிய தூய தாமிரம், எதிர்மின்முனையில் எதிர்மின்முனைத் தாமிரமாகப் படிகிறது.

தங்கம் மற்றும் வெள்ளி போன்ற உயரிய அசுத்தங்கள் கரையாதவை என்பதால், அவை ஆனோடு கசடாக வீழ்படிவாகும். பின்னர், இந்த கசடிலிருந்து விலையுயர்ந்த உலோகங்களை மீட்டெடுக்க மேலும் பதப்படுத்தப்படுகிறது. இதனால்தான் செப்புத் தொழில் பெரும்பாலும் தங்கம் மற்றும் வெள்ளியையும் துணைப் பொருட்களாக உற்பத்தி செய்கிறது.

8. அச்சிடுதல் மற்றும் இறுதித் தயாரிப்பு

செப்பு எதிர்மின்முனைகளை சர்வதேசத் தரப் பொருட்களாக (எ.கா. LME கிரேடு A) நேரடியாக விற்கலாம் அல்லது பிற வடிவங்களாகப் பதப்படுத்தலாம்:

– மின்சார கேபிள்களுக்கான கம்பிச் சுருள்,
– பிளம்பிங் மற்றும் HVAC-க்கான செப்பு குழாய்கள்,
– உற்பத்தித் தொழிலுக்கான தாள்கள்/தகடுகள்,
– பித்தளை (Cu-Zn) மற்றும் வெண்கலம் (Cu-Sn) போன்ற உலோகக் கலவைகள்.

இந்த உற்பத்தி நிலை, விரும்பப்படும் பொருளைப் பொறுத்து, பொதுவாக உருட்டு, பிதுக்கு அல்லது கம்பி இழுக்கும் ஆலைகளில் மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

9. சுற்றுச்சூழல் மற்றும் கழிவு மேலாண்மை

செப்புத் தாது பதப்படுத்தும் செயல்முறையானது கழிவுகள், கசடு மற்றும் வாயு வெளியேற்றங்களை உருவாக்குகிறது. எனவே, சுற்றுச்சூழல் அம்சங்கள் மிகவும் முக்கியமானவை:

– கழிவுகள், அவற்றின் நிலைத்தன்மை மற்றும் நீரின் தரம் கண்காணிக்கப்பட்டவாறு, கழிவு அணைகளில் சேமிக்கப்படுகின்றன.
நன்னீர் பயன்பாட்டைக் குறைப்பதற்காக, செயல்முறை நீர் பெரும்பாலும் மறுசுழற்சி செய்யப்படுகிறது.
உருக்காலையிலிருந்து வரும் SO₂, கந்தக அமில உற்பத்திக்காகப் பிடிக்கப்படுகிறது.
சுரங்கப் பணிகள் முடிந்த பிறகு நில மீட்பு மேற்கொள்ளப்படுகிறது.

நவீன சுற்றுச்சூழல் தரநிலைகள், தூசு வெளியேற்றத்தைக் குறைத்தல், ஆற்றலை மிகவும் திறமையாகப் பயன்படுத்துதல் மற்றும் கந்தக அமிலம் போன்ற இரசாயனங்களைப் பாதுகாப்பாகக் கையாளுதல் ஆகியவற்றை வலியுறுத்துகின்றன.

முடிவுரை

தாதுவிலிருந்து செம்பை உற்பத்தி செய்யும் செயல்முறையானது, சுரங்கத் தொழில், நொறுக்குதல் மற்றும் அரைத்தல், மிதத்தல் அல்லது கரைத்தல் மூலம் கனிமங்களைப் பிரித்தல், பின்னர் உருக்கி-மாற்றுதல் அல்லது SX-EW மூலம் சுத்திகரித்து உயர்தர செம்பு எதிர்மின்முனைகளை உற்பத்தி செய்தல் என ஒரு சிக்கலான தொழில்நுட்ப வரிசையை உள்ளடக்கியுள்ளது. செயல்முறைப் பாதையின் தேர்வு, தாதுவின் வகை (சல்பைடு அல்லது ஆக்சைடு), செம்பின் அளவு, அத்துடன் பொருளாதார மற்றும் சுற்றுச்சூழல் காரணிகளைப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளது. மின்சாரம், மின்சார வாகனங்கள் மற்றும் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலுக்கான உலகளாவிய தேவை அதிகரித்து வருவதால், திறமையான மற்றும் நீடித்த செம்பு உற்பத்தி, இந்தத் துறையின் எதிர்கால வளர்ச்சிக்கு முக்கியமானது.