Раванди истеҳсол ва коркарди маъдани мис
Мис (Cu) яке аз муҳимтарин металлҳо дар ҳаёти муосир аст. Гузаронидани барқ ва гармӣ, муқовимат ба зангзанӣ ва нармшавии нисбии он мисро ба маводи калидӣ барои кабелҳои барқӣ, ҷузъҳои электронӣ, қубурҳо ва ҳатто маводҳои саноатии энергияи барқароршаванда, ба монанди панелҳои офтобӣ ва турбинаҳои бодӣ табдил медиҳад. Аммо, пеш аз он ки ба маҳсулоти ниҳоӣ табдил ёбад, мис бояд аз як силсила равандҳои тӯлонӣ, аз истихроҷ ва коркарди маъдан то тозакунӣ ва шаклдиҳӣ ба катодҳо ё дигар шаклҳои тиҷоратӣ, гузарад. Дар ин мақола раванди умумии истеҳсол ва коркарди маъдани мис, дар баробари ҳадафҳо ва принсипҳои корӣ дар ҳар як марҳила баррасӣ мешавад.
1. Иқтибос ва истихроҷи маъдани мис
Марҳилаи аввалия бо ҷустуҷӯ барои ёфтани захираҳои аз ҷиҳати иқтисодӣ муфиди мис оғоз меёбад. Фаъолиятҳои ҷустуҷӯӣ харитасозии геологӣ, таҳқиқоти геофизикӣ ва геохимиявӣ ва пармакунии конро барои муайян кардани кон, тақсимоти маъдан ва ҳаҷми захираҳо дар бар мегиранд. Пас аз гирифтани асосноккунии имконпазирӣ ва иҷозатномаҳо, истихроҷи маъдан бо истифода аз ду усули асосӣ анҷом дода мешавад:
1. Истихроҷи маъдан бо усули кушод: барои конҳои мис, ки нисбатан ба сатҳ наздиканд, ба монанди миси порфирӣ, истифода мешавад. Ин усул дар истеҳсоли ҷаҳонии мис бартарӣ дорад, зеро захираҳо калонанд, ҳарчанд миқдори маъдан паст аст.
2. Истихроҷи зеризаминӣ: дар сурате татбиқ карда мешавад, ки конҳо амиқтар бошанд ё шароити ҷуғрофӣ имкони истихроҷи кушодаро надиҳанд.
Маъдани истихроҷшуда одатан дорои маъданҳои мис, аз қабили халькопирит (CuFeS₂), борнит (Cu₅FeS₄), халькосит (Cu₂S) ва маъданҳои оксидӣ, аз қабили малахит (Cu₂CO₃(OH)₂) ва азурит мебошад. Илова бар мис, маъдан аксар вақт дорои ифлосҳо ё маъданҳои марбут ба он, аз қабили оҳан, сулфур, кремний, тилло, нуқра ва молибден мебошад.
2. Майда кардан ва майда кардан
Маъдани истихроҷшуда калон аст ва аз ин рӯ, барои ҷудо кардани минералҳои мис аз ганг, онро майда кардан лозим аст. Ин раванд ду марҳиларо дар бар мегирад:
– Майдакунӣ: бо истифода аз майдакунаки ҷоғӣ, майдакунаки конусӣ ё майдакунаки гираторӣ барои кам кардани андозаи маъдан то якчанд сантиметр.
– Ордкунӣ: бо истифода аз осиёби куравӣ ё осиёби SAG барои истеҳсоли зарраҳои майдатар, ки одатан то даҳҳо то садҳо микрометр андоза доранд.
Ҳадафи асосии ин марҳила озод кардани минералҳои мис аз матритсаи сангӣ мебошад. Дараҷаи озодшавӣ барои муваффақияти равандҳои минбаъдаи ҷудокунӣ муҳим аст.
3. Консентратсияи маъдан: Флотатсия (барои маъданҳои сулфидӣ)
Барои маъданҳои мисии сулфидӣ, усули маъмултарин флотатсияи кафкӣ мебошад. Дар ин раванд, лағжиши маъдани майда бо об ва баъзе реагентҳои кимиёвӣ омехта карда мешавад:
– Коллектор: сатҳи минерали мисро гидрофобӣ мегардонад, то он ба осонӣ ба ҳубобчаҳои ҳаво часпида шавад.
– Кафккунанда: кафки устуворро ба вуҷуд меорад.
– Модификаторҳо (фаъолкунандаҳо, депрессантҳо, танзимгарони рН): интихобии ҷудокуниро зиёд мекунанд.
Ҳаво ба камераи флотатсия пошида мешавад, ки дар натиҷа минералҳои мис ба ҳубобчаҳо часпида, ҳамчун кафк ба рӯи он мебароянд ва дар он ҷо онҳо ҳамчун консентрати мис ҷамъоварӣ мешаванд. Маводи ғайримисии боқимонда ҳамчун партовҳо партофта мешавад.
Консентрати ҳосилшуда одатан тақрибан 20-35% Cu дорад, ки нисбат ба маъдани ибтидоӣ, ки дар баъзе конҳои порфирӣ метавонад то 0,4-1% Cu бошад, хеле баландтар аст.
4. Коркарди гидрометаллургӣ (барои маъданҳои оксидӣ)
Маъданҳои оксиди мис одатан бо флотатсияи сулфид самаранок коркард намешаванд. Аз ин рӯ, роҳҳои гидрометаллургӣ ба монанди:
1. Шустан: маводи маъданӣ ё майдашуда ҷамъ карда мешаванд (шустани тӯдаҳо) ва бо маҳлули кислотаи сулфат (H₂SO₄) пошида мешаванд. Мис дар маҳлули шустани ҳосилшуда ба ионҳои Cu²⁺ ҳал мешавад.
2. Истихроҷи ҳалкунанда (SX): ҷудо ва тоза кардани Cu²⁺ аз маҳлули шӯркунанда бо истифода аз ҳалкунандаҳои органикӣ.
3. Электролизкунӣ (EW): тавассути ҷараёни электрикӣ ба катод гузоштани миси холис ва ҳосил кардани катоди миси холиси баланд.
Масири SX-EW хеле маъмул аст, зеро он метавонад катодҳоро мустақиман бидуни гудохта истеҳсол кунад, махсусан барои маъданҳои оксидии пастсифат.
5. Гудозиши консентрати мис
Барои консентратҳои сулфидӣ, марҳилаи навбатӣ пирометаллургия мебошад. Консентрат хушк карда мешавад ва сипас дар кӯра (масалан, кӯраи гудозиши фаврӣ ё кӯраи ревербераторӣ) гудохта мешавад. Дар раванди гудозиш, ҷудошавӣ ба ду марҳилаи асосӣ сурат мегирад:
– Мат: омехтаи сулфидҳои мис ва оҳан, ки тақрибан 45-70% Cu дорад.
– Шлак: дорои оксидҳо ва силикатҳо аз омехтаҳо ба монанди кремний, оҳан ва дигар маъданҳо мебошад.
Реаксияҳои кимиёвӣ ҳангоми гудозиш инчунин газҳои бой аз SO₂-ро ба вуҷуд меоранд. Дар корхонаҳои муосир, SO₂ ҷамъ карда шуда, ба кислотаи сулфат коркард мешавад, ки партовҳоро кам мекунад ва маҳсулоти иловагии арзишмандро ба вуҷуд меорад.
6. Табдил додан ба миси блистерӣ
Сипас мат аз корхонаи гудозиш дар конвертер (масалан, конвертери Пирс-Смит) коркард мешавад. Барои оксид кардани сулфиди оҳан ва сулфур ҳаво ё оксиген дамида мешавад:
– Оҳан ба FeO оксид мешавад ва сипас ба шлак ворид мешавад.
– Сулфур ба SO₂ оксид мешавад.
Натиҷаи ниҳоӣ миси блистерӣ бо покии тақрибан 98-99% Cu аст. Онро "блистер" меноманд, зеро сатҳи он аксар вақт аз сабаби ихроҷи газҳо дар давоми раванд сӯрохдор ба назар мерасад.
7. Тозакунӣ: Тозакунии оташ ва тозакунии электрикӣ
Гарчанде ки миқдори мис дар блистер зиёд аст, аммо ҳанӯз ҳам ифлосҳо ба монанди Fe, S, Ni, As, Sb ва унсурҳои арзишманд (Au, Ag, Pt, Pd) мавҷуданд, ки бояд тоза карда шаванд. Тозакунӣ дар ду марҳилаи умумӣ анҷом дода мешавад:
1. Тозакунии оташ: тозакунии ибтидоӣ дар кӯра барои кам кардани оксиген ва баъзе ифлосиҳо, ки бо истеҳсоли аноди мисии шакли табақшакл анҷом дода мешавад.
2. Электротаксифкунӣ: анод дар маҳлули сулфати мис ба таври электролитӣ ҳал карда мешавад. Миси холис дар катод ҳамчун миси катодӣ бо покии 99,99% таҳшин мешавад.
Омехтаҳои гаронбаҳо ба монанди тилло ва нуқра ҳал намешаванд ва ҳамчун луоби анод таҳшин мешаванд, ки сипас барои барқарор кардани металлҳои қиматбаҳо коркард мешавад. Аз ин рӯ, саноати мис аксар вақт тилло ва нуқраро ҳамчун маҳсулоти иловагӣ низ истеҳсол мекунад.
8. Чоп ва маҳсулоти ниҳоӣ
Катодҳои мисро метавон мустақиман ҳамчун молҳои стандартии байналмилалӣ (масалан, LME дараҷаи A) фурӯхт ё ба шаклҳои дигар коркард кард:
– Милҳои симӣ барои кабелҳои барқӣ,
– қубурҳои мисӣ барои сантехникӣ ва HVAC,
– варақаҳо/пластинаҳо барои саноати истеҳсолӣ,
– хӯлаҳо ба монанди мис (Cu-Zn) ва биринҷӣ (Cu-Sn).
Ин марҳилаи истеҳсолӣ одатан дар корхонаи прокат, экструзия ё симкашӣ, вобаста ба маҳсулоти дилхоҳ, анҷом дода мешавад.
9. Идоракунии муҳити зист ва партовҳо
Раванди коркарди маъдани мис партовҳои партов, шлак ва газро ба вуҷуд меорад. Аз ин рӯ, ҷанбаҳои экологӣ муҳиманд:
– Партовҳо дар сарбандҳои партовгоҳ бо назорати устуворӣ ва сифати об нигоҳ дошта мешаванд.
– Оби коркард аксар вақт барои кам кардани истеъмоли оби тоза коркард мешавад.
– SO₂ аз корхонаи гудозиш барои истеҳсоли кислотаи сулфат ҷамъ карда мешавад.
– Барқарорсозии замин пас аз анҷоми истихроҷи маъдан анҷом дода мешавад.
Стандартҳои муосири экологӣ кам кардани партовҳои чанг, истифодаи самараноктари энергия ва коркарди бехатари моддаҳои кимиёвӣ ба монанди кислотаи сулфатро талаб мекунанд.
Хулоса
Раванди истеҳсоли мис аз маъдан пайдарпайии мураккаби технологӣ дорад: аз истихроҷ, майдакунӣ ва майдакунӣ, ҷудо кардани маъдан тавассути флотатсия ё шустушӯ ва сипас тозакунӣ тавассути табдили гудозиш ё SX-EW, то катодҳои мисии баландсифат истеҳсол карда шаванд. Интихоби роҳи раванд аз намуди маъдан (сулфид ё оксид), миқдори мис, инчунин мулоҳизаҳои иқтисодӣ ва экологӣ вобаста аст. Бо афзоиши талаботи ҷаҳонӣ ба нерӯи барқ, мошинҳои барқӣ ва энергияи барқароршаванда, истеҳсоли самаранок ва устувори мис калиди рушди ояндаи соҳа мебошад.
